REVUE INTERNATIONALE D'HELIOTECHNIQUE ENERGIE - ENVIRONNEMENT - N° 34 (2006) p.12-13

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Analyse du transfert de chaleur et de matière lors de de la condensation d’un mélange de vapeur-gaz incondensables à l’intérieur d’un tube vertical

H. Henni, X. Chesneau, B. Zeghmati

Laboratoire de Mathématiques Et Physique des Systèmes- Groupe de Mécanique Energétique (M.E.P.S.-G.M.E.), Université de Perpignan, 52 Av. Paul Alduy, 66860 Perpignan Cedex

Résumé 

Les machines frigorifiques solaire à adsorption représentent une alternative prometteuse aux machines frigorifiques classiques. Leurs intérêts sont aussi bien économique qu’écologique, voir nécessaire dans les régions ou les résaux électriques sont inexistants. L’optimisation des performances de ces machines nécessite notamment, la maîtrise des transferts diphasiques qui s’effectuent au sein de leurs évaporateurs et  condenseurs.

Ainsi nous procédons à une étude numérique des transferts lors de la condensation de type film d’une vapeur de méthanol en présence de gaz incondensables sur la paroi interne d’un tube vertical, élément d’une machine frigorifique solaire. Les transferts dans le condensât et la phase vapeur sont régis respectivement par les équations classiques du ruissellement et celles de la convection forcée. Ces équations sont couplées à l’interface liquide-vapeur par la continuité des contraintes de cisaillement et celle des densités de flux de chaleur. Les équations adimensionnelles sont résolues à l’aide de la méthode des volumes finis et de la méthode TDMA. L’adéquation entre les champs de pression et de vitesses est assuré par l’algorithme SIMPLE. L’épaisseur du film de condensat est déterminée par la méthode de la sécante.

Nous avons analysé l’influence de différents paramètres caractéristiques (débit de vapeur, fraction massique de gaz incondensables, différence de température entre la paroi du tube supposée isotherme et l’entrée de la phase gazeuse) de notre modèle sur l’évolution de l’épaisseur du film de condensat le long de la paroi interne du tube et sur  l’intensité des transferts de chaleur et de masse entre les deux phases. Nos résultats montrent notamment que le transfert de chaleur est peu influencé par la présence de gaz incondensables. Cependant le tranfert de masse caractérisé par l’évolution de l’épaisseur du film de condensat le long de la paroi du tube vertical est nettement atténué.