A pragmatic approach towards modeling microchannel condensation and evaporation

Résumé :
Un modèle numérique pour l’évaporation et la condensation de réfrigérants dans des microcanaux est développé. Le modèle utilise un mélange de corrélations empiriques, de discrétisation numérique et de modèles analytiques prouvés de façon à décrire le transfert de chaleur et l’écoulement de fluides biphasiques dans des échangeurs de chaleur à microcanaux. Le modèle inclut actuellement les écoulements annulaires sous évaporation et condensation, les écoulements à bulles en condensation et évaporation dans un unique microcannal.

Pour l’écoulement annulaire sous évaporation, le modèle inclut la création de patchs de vapeur à la surface interne du canal. Le modèle a été validé avec un large éventail de résultats expérimentaux allant de bas à hauts débits et de réfrigérants à basse et haute pression.

Chaque sous modèle a été validé par rapport à des données expérimentales de laboratoires sélectionnés. Malgré le fait que ce modèle numérique ne soit pas une discrétisation numérique complète des écoulements biphasiques, il a été développé avec l’idée de le rendre robuste, fiable et rapide pour le design d’échangeurs de chaleur en un temps réaliste. Par conséquent, il donne accès aux informations locales liées à l’échange thermique telles que : le coefficient de transfert de chaleur en chaque point du micro canal, les données moyennées sur le périmètre, les pertes de charge et la charge de réfrigérant nécessaire en quelques heures au lieu de quelques jours habituellement. Il est dont particulièrement adapté pour l’amélioration de l’échange thermique entre deux fluides et peut être intégré à des systèmes plus larges. Différentes analyses sont finalement conduites avec le modèle.