Évaluation de la performance énergétique des échangeurs par nanofluides caloporteurs

Résumé :

En raison des améliorations observées concernant leur capacité à transférer la chaleur, les nanofluides sont devenus des candidats pour remplacer les fluides conventionnels pour certaines applications des échangeurs de chaleur. Actuellement, les fluides caloporteurs conventionnels tels que l'eau ou les huiles sont largement utilisés dans l'industrie mais présentent des propriétés thermiques limitées pour les applications modernes requérant de hautes performances tout en conservant une taille réduite. La performance des échangeurs de chaleur dépend fortement du coefficient d'échange convectif entre les parois de l'échangeur et les fluides. Le développement et la conception de ces dispositifs s'appuient généralement sur des corrélations empiriques mais nécessitent aussi des mesures précises à des fins de validation. Ainsi, dans cette thèse, une étude expérimentale de la performance énergétique des nanofluides en convection interne forcée est réalisée. Elle s'appuie notamment sur le développement d'un banc d'essai permettant la détermination du coefficient d'échange convectif local interne par thermographie infrarouge. Toutes les propriétés thermophysiques nécessaires à l'étude sont aussi mesurées. Les résultats obtenus modèrent ceux de la littérature, surtout en ce qui concerne l'amélioration du coefficient d'échange convectif. Il en ressort que l'augmentation des pertes de charge, souvent non considérées dans le bilan énergétique, peut dégrader la performance énergétique des nanofluides à puissance de pompe constante. Des études expérimentales complémentaires visant à limiter l'augmentation de la viscosité ou ses effets, comme en convection naturelle, sont donc nécessaires.