Modélisation des transferts thermomassiques des fluides frigorigènes dans un condenseur cylindrique Modélisation des transferts thermomassiques des fluides frigorigènes dans un condenseur cylindrique Modélisation des transferts thermomassiques des fluides frigorigènes dans un condenseur cylindrique
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2017
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On présente dans ce travail une analyse par simulation numérique du processus de
condensation en film liquide par convection forcée turbulente de fluide frigorigènes en
présence d’air dans un tube vertical à paroi supposée isotherme. Le modèle mathématique
élaboré est basé sur les équations de conservation de masse, de quantité de mouvement,
d’énergie et le modèle de turbulence k-epsilon du fluide en écoulement. Les évolutions du
débit liquide et du gradient axial de pression sont déterminées par des procédures basées sur
l’intégration du flux massique à la paroi et la conservation du débit massique total des fluides
en écoulement. Les équations sont résolues par la méthode des différences finies en schéma
implicite. Des tests de sensibilité au maillage ont été préalablement menés. Les calculs ont été
effectués dans une vaste gamme de conditions opératoires. Les résultats obtenus permettent
de tirer les conclusions suivantes :
- Le débit de condensat, le flux thermique pariétal et le coefficient de transfert thermique
présentent de forts gradients à l’entrée du tube, puis tendent asymptotiquement vers des
valeurs limites correspondant au régime de fin de condensation non encore atteinte à la sortie
du tube.
- Ces grandeurs augmentent avec le nombre de Reynolds d’entrée du mélange gazeux, l’écart
de température entre la paroi et le fluide et la teneur en vapeur du fluide.
- L’étude de la condensation de divers fluides frigorigènes saturés a été également effectuée,
en considérant trois réfrigérants: R12, R134a, R152a. L’analyse comparative des résultats
obtenus avec ces trois fluides montre que les évolutions du débit liquide, du flux de chaleur et
du coefficient de transfert thermique pariétal sont relativement faibles pour le R12, mais
nettement plus importants pour le R152a. Ces résultats concordent avec ceux obtenus par
différents auteurs pour la condensation des fluides R12 et R152a à l’état de vapeur pure
saturée en écoulement turbulent entre deux plaques planes horizontales.