Étude de l’ébullition confinée de l’eau à basse pression pour les performances d’un échangeur de chaleur et de masse

Afin d’améliorer les performances des échangeurs de masse et de chaleur utilisés dans les machines à absorption /, l’ébullition confinée de l’eau à basse pression est étudiée. Le dispositif expérimental est constitué d’un échangeur à plaque de 140 x 140 x 0.55 mm, créant un confinement 5 fois plus petit que la longueur capillaire. L’eau liquide à saturation circule dans la partie basse de l’échangeur, et la vapeur générée est évacuée par la partie supérieure. La pression de travail est imposée par un condenseur, fixée dans cette étude à 10, 20 ou 30mbar. Une surchauffe variant de 2.5K à 20K est imposée au liquide via un fluide secondaire circulant à l’arrière de l’échangeur. Des bilans d’énergie sont réalisés pour quantifier la puissance thermique échangée avec le fluide secondaire et tracer des courbes d’ébullition pour ces trois pressions. Du fait de l’important volume spécifique de la vapeur à ces pressions, de larges bulles apparaissent (plusieurs cm), écrasées de surcroit par le confinement. Au cours de leur croissance, les bulles interagissent avec la surface libre créant une double interface vapeur (dans la bulle) – liquide – vapeur (environnement). L’explosion de la bulle et la rupture de cette double interface provoquent ainsi le dépôt d’un très fin film de liquide dont l’évaporation permet l’obtention d’importants coefficients d’échange thermique. L’étude d’images obtenues par caméra rapide permet de plus la mise en relation du régime d’ébullition (temps d’attente, surface de projection du film...) et des performances de l’échangeur. Ces résultats serviront de référence lors de l’étude de la désorption dans ce même échangeur d’une solution aqueuse de bromure de lithium pour les machines à absorption. Ils constituent également de nouvelles données expérimentales sur l’ébullition confinée à basse pression, permettant une compréhension plus fondamentale de ce phénomène.

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