Dispositif de mesure de couches parasites par dissipation thermique et mesure de résistance thermique
L’encrassement est le phénomène de dépôt indésiré d’un matériau sur une paroi. Dans les processus industriels avec transport de fluide et/ou transfert de chaleur, l’encrassement est responsable de pertes d’efficacité aussi bien thermique, qu’hydraulique. Actuellement les procédures de nettoyage sont donc effectuées selon une approche conservative.
La procédure de mesure consiste à utiliser les propriétés thermorésistives du Nickel pour :
- Dissiper une puissance électrique via un courant électrique constant
- Mesurer la valeur de résistance électrique correspondante
Pour une mesure, plusieurs paliers de courant sont analysés et la pente en résistance électrique/puissance électrique est suivie dans le temps. Plus l’épaisseur de la couche de dépôt est importante plus la valeur de cette pente l’est également.
La boucle expérimentale utilisée contient un bain intégrant une régulation en température (0-90∘^{\circ}C) et une pompe (6-20 L/min), un débitmètre, un capteur de pression différentielle et des thermocouples. La sonde est fixée sur une manchette interchangeable. Le fluide de travail est un mélange d’eau et de glycérol ajusté pour atteindre des régimes de turbulence variés. Plusieurs tube d’épaisseur et de propriétés thermiques connues sont introduits dans la manchette pour reproduire et maitriser un dépôt de couche parasite.
Une modélisation à l’aide du logiciel Fluent est effectuée sur un domaine plan axisymétrique intégrant un modèle de turbulence et considérant les pertes axiales et par convection avec l’environnement ambiant. Les méthodes inverses sont employées pour reproduire les résultats expérimentaux en faisant varier les conditions thermo-hydrauliques et les tubes présents dans la manchette.
Conclusion
Une approche combinée numérique-expérimentale est employée pour interpréter des signaux d’une sonde d’encrassement basée sur le principe de thermorésistance et de mesure de la résistance thermique d’une couche parasite.
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