Étude des transferts de chaleur d’un fluide frigoporteur diphasique à changement de phase liquide-solide dans un échangeur à plaques lisses

Résumé :
Cette étude porte sur les fluides frigoporteurs diphasiques qui présentent de nombreux attraits d'un point de vue environnemental, en diminuant de manière sensible la quantité de fluide frigorigène contenue dans une installation. Le développement des connaissances du comportement thermique et hydraulique de ces fluides est absolument nécessaire pour optimiser leur performance et permettre une meilleure maîtrise énergétique de leur utilisation. Ce travail comprend les réalisations suivantes :

- une analyse bibliographique sur l'avancée des travaux concernant les fluides frigoporteurs diphasiques. Dans un premier temps, les différents couples fluide-particules en suspension sont inventoriés en fonction de leurs procédés de fabrication et de leurs potentialités pour être utilisés dans une telle application. Ensuite leur comportement rhéologique ainsi que des corrélations pour évaluer les pertes de pression sont présentés. Pour finir, les travaux de la littérature sur leur comportement thermique sont exposés et plus particulièrement les problèmes de surfusion et les transferts de chaleur en régime laminaire.
- une modélisation des transferts au sein de ces fluides. Cette étude comprend une analyse des mécanismes de transferts de chaleur entre les deux phases et une analyse des résultats obtenus en faisant varier certains paramètres.
- une étude expérimentale réalisée sur la boucle FIPO, conçue et construite spécifiquement pour cette étude. La section d'essais représente un échangeur à plaques lisses permettant de refroidir le fluide. Le mélange étudié est une suspension de particules chargée en eau dans de l'huile siliconée. Les mesures globales permettent de caractériser les transferts thermiques lors de la congélation des particules.