Intensification des transferts de chaleur dans un échangeur en matériau polymérique. Étude de l’écoulement gazeux et des performances thermiques

Résumé :
L'échangeur liquide-gaz étudié, en matériau polymèrique, appartient à la catégorie des échangeurs compacts à courants croisés. Ses performances hydrauliques, aérauliques et thermiques sont comparées à celles d'un échangeur métallique qui sert de référence. L'objectif de l'étude est d'atteindre des performances meilleures à encombrement ou masse équivalente. A cette fin, différents types de surfaces d'échange ont été envisagées. Le faisceau tubulaire (chapitre II) constitue le premier type de surface utilisée, puis un empilage de plaques alvéolaires lisses (chapitre III) a permis d'orienter l'étude dans une autre direction.

La conception, la réalisation ainsi que des essais, d'une part d'une maquette à tubes et d'autre part d'une maquette à plaques lisses, ont été effectués au GRETh (Groupement pour le Recherche sur les Échangeurs Thermiques). Les résultats des essais sont présentés et comparés à ceux de la littérature. Puis, pour un encombrement identique à celui de la batterie métallique, leurs performances sont comparées dans des conditions identiques.

Une étude bibliographique relative à l'intensification des échanges de chaleur, complétée par des visualisations d'écoulement, permet de sélectionner deux surfaces de plaques alvéolaires améliorées (chapitre IV). Des maquettes ont été réalisées et testées sur une installation de laboratoire. Les résultats expérimentaux obtenus sont comparés à ceux d'une surface lisse.

Enfin, une étude locale de l'écoulement d'air entre deux plaques parallèles est effectuée au chapitre V. Les performances aérauliques et thermiques de la géométrie munie d'obstacles (sélectionnée au chapitre IV) sont comparées à celles d'une surface lisse. L'influence de la forme de l'obstacle est également abordée.