ETUDE NUMERIQUE DE L’EVAPORATION D’UN FILM D’EAU ETUDE NUMERIQUE DE L’EVAPORATION D’UN FILM D’EAU ETUDE NUMERIQUE DE L’EVAPORATION D’UN FILM D’EAU LIQUIDE EN ECOULEMENT LAMINAIRE LE LONG D’UNE PLAQUE PLANE LIQUIDE EN ECOULEMENT LAMINAIRE LE LONG D’UNE PLAQUE PLANE LIQUIDE EN ECOULEMENT LAMINAIRE LE LONG D’UNE PLAQUE PLANE
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Date
2017
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Abstract
On présente dans cette étude une modélisation numérique du phénomène
d’évaporation d’un film liquide par convection forcée laminaire d’un mélange air-vapeur
d’eau dans un canal incliné à parois isotherme et adiabatique. Le modèle mathématique a été
élaboré à partir des équations de continuité, de conservation de quantité de mouvement,
d’énergie et de diffusion de vapeur en mélange gazeux. Les variations des débits liquide et
gazeux ont été calculées par des méthodes basées sur l’intégration du flux massique liquide à
la paroi soumise au ruissellement du film liquide et la conservation du débit massique total
des deux phases fluides en écoulement. Les systèmes d’équations sont ensuite résolus par la
méthode des différences finies en schéma implicite. Une étude de sensibilité aux dimensions
du maillage a été également effectuée. Les calculs ont été menés dans différentes conditions
opératoires. A partir de l’ensemble des résultats obtenus, on peut tirer les conclusions
suivantes :
- Le débit du film liquide et le coefficient d’échange de chaleur présentent des gradients
élevés dans la région d’entrée du canal, puis évoluent progressivement vers le régime
permanent correspondant à l’assèchement de la paroi et à l’équilibre thermique du système
non encor atteint à l’extrémité inférieure du canal dans les conditions opératoires considérées
dans cette étude.
- Le taux d’évaporation et le flux thermique pariétal augmentent avec le débit d’entrée du
mélange gazeux et le coefficient de convection externe. Ces grandeurs diminuent lorsque la
température d’entrée du fluide et la largeur du canal augmentent
- Dans le cas d’une paroi soumise à un échange convectif avec un fluide extérieur,
l’évaporation est caractérisée par une diminution des transferts et une variation plus faible du
débit de liquide. Cependant, le système évolue vers le même état final d’équilibre thermique
que dans le cas de la paroi isotherme.
Mot-clés : évaporation, film liquide, écoulement laminaire, mélange air-vapeur