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Etude détaillée du transfert de chaleur lors de l'ébullition sous-saturée en utilisant le modèle mécaniste de Yeoh

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par Mohand MAAGA
Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou, Algérie - Master II en génie mécanique option énergétique 2010
  

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2.2. Le phénomène de la crise d'ébullition :

Consécutive à un changement de configuration d'écoulement diphasique, la crise d'ébullition sensible à de nombreux paramètres géométriques et thermohydrauliques, elle correspond à une dégradation importante du coefficient d'échange paroi-écoulement se qui engendre à son tour une augmentation de la température de la paroi due au déficit du transfert thermique, et par conséquence elle peut conduire à la fusion de la paroi chauffante (burn out), il existe deux types de crises d'ébullition, crise d'ébullition à faible titre appelée caléfaction (Departure from Nucleate Boiling, DNB) rencontrée à la fin d'ébullition nucléée sous-saturée et la crise d'ébullition à titre élevé appelée assèchement (Dry out) rencontrée à l'épuisement du film liquide dans l'écoulement annulaire, on note que la crise d'ébullition à faible titre est la plus destructive par rapport à la deuxième.

2.2.1. Crise d'ébullition a faible titre (caléfaction) :

Dans les systèmes à flux de chaleur imposés (refroidissement des coeurs des réacteurs nucléaires, moteur à combustion interne, tubes électroniques, ...) l'élément chauffant peut alors atteindre des températures supérieures à son point de fusion et se dégrader brutalement. Cet état de destruction ou limite de destruction est désigné par collier (1971, 1981) par le terme <<burnout ». la limite de destruction survient généralement avec un certain retard par rapport aux limites de la caléfaction (DNB) et de l'assèchement <<dryout» comme le montre la figure 2.5. le terme de flux thermique

critique « Critical Heat Flux (CHF)» est utilisé pour désigner les deux types de crise d'ébullition.

Les conséquences de la crise d'ébullition à faible titre sont beaucoup plus graves que l'assèchement. Les principaux mécanismes conduisant à son apparition sont au nombre de trois (voir la figure ci-après) :

Figure2.3 : Différents mécanismes de crise d'ébullition à faible titre `'caléfaction»
(2009, [8]).

1 - L'accumulation des bulles de vapeur prés de la paroi chauffante. Le recouvrement de la paroi par bulles empêche tout contacte avec le liquide.

2 - Des efforts de surchauffe locales de la paroi aux emplacements des sites de

nucléation dues à la formation et à l'accroissement des bulles de vapeur, sous des conditions défavorable à leur détachement.

3 - Formation des taches sèches pendant le passage de gros bouchons de vapeur en régime d'écoulement avec bouchons.

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