Amélioration du transfert de chaleur et de masse à l’aide de nanofluides auto-réhumidifiants

Résumé :

La gestion thermique est actuellement un enjeu majeur dans de nombreux secteurs industriels. Les dispositifs de transfert de chaleur (comme les caloducs) sont des systèmes intégrés qui utilisent des modes de transfert par convection, évaporation et condensation. L'efficacité de l'échange thermique peut être améliorée en utilisant une nouvelle méthode de nanotechnologie connue sous le nom de nanofluides. Les nanofluides sont des suspensions de particules nanométriques (de 2 à 100 nm) dans les fluides. Cette amélioration est due à l'augmentation significative de la conductivité effective dans la plage de 10 à 50% ainsi qu'à leurs coefficients de transfert de chaleur par convection. Cependant, des limitations liées aux phénomènes de nanoparticules, de sédimentation et d'agrégation apparaissent au cours de différentes phases. Dans ce projet, afin d'optimiser les performances et la stabilité des nanofluides, deux méthodes différentes ont été utilisées : une optique couplée à une méthode de thermographie infrarouge et une méthode acoustique à haute fréquence. La sélection des nanoparticules a été basée sur leurs performances thermiques lors de l'évaporation de gouttelettes sessiles à l'aide d'un système Kruss, dans les mêmes conditions et à des concentrations différentes. Ainsi, des ondes acoustiques haute fréquence, en surface, ont permis d'analyser la stabilité de nanoparticules lors de l’évaporation où ces particules sont en suspension avec des fluides de base tels que l'eau ionisée, des mélanges binaires auto-réhumidifiant (Pour améliorer la circulation des fluides à l'intérieur caloducs grâce à leurs propriétés physiques comme les phénomènes Marangoni thermique, Marangoni de concentration, capillaires ...). Les nanofluides sélectionnés seront utilisés par la suite pour analyser expérimentalement leurs performances sur les dispositifs de transfert de chaleur à boucle de fluide capillaire biphasé et dans les échangeurs de chaleur à micro-canaux en trouvant et en calculant la résistance thermique du système, le coefficient de transfert de chaleur par convection et la température de paroi.