Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Parmi les changements de phase liquide-vapeur associé à la formation de bulles, intéressons-nous à l’ébullition libre, c’est-à-dire l’ébullition d’un fluide à partir d’une paroi chauffée, sans aucun signal thermique imposé. Après une introduction sur les principes fondamentaux des systèmes liquide-vapeur, l’article détaille le mécanisme de transfert de chaleur au cours de l’ébullition en convection libre. Il aborde ensuite l’ébullition des mélanges, souvent utilisée industriellement à des fins de séparation des corps. Pour terminer, il évoque l’ébullition en milieu confiné au voisinage de la paroi chauffée, cas particulier et notablement différent d’une ébullition libre.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Monique LALLEMAND : Ingénieur, Docteur-ès-Sciences - Professeur des Universités à l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon
INTRODUCTION
Le processus d’ébullition, qui correspond au changement de phase liquide-vapeur associé à la formation de bulles, est un phénomène de transfert de chaleur qui occupe une grande place dans le domaine industriel car il permet d’atteindre des densités de flux élevées avec des écarts de température relativement faibles. L’ébullition libre représente l’ébullition d’un fluide naissant à partir d’une paroi chauffée, le fluide étant immobile en l’absence de signal thermique imposé. Les résultats des études d’ébullition libre sont fondamentaux pour la description des mécanismes de l’ébullition convective (traité dans le dossier Transferts en changement de phase- Ébullition convective), dont le champ d’applications est plus vaste. La technique des échangeurs diphasiques a évolué ces dernières années vers le domaine des mini- voire des microéchelles, d’une part, en raison d’une recherche de compacités accrues pour limiter les quantités de fluide, d’autre part, grâce au développement des microtechnologies d’usinage. Cette évolution a également été imposée du fait de la miniaturisation d’un grand nombre de systèmes qui dissipent des densités de flux sans cesse croissantes, en particulier les composants électroniques. Les lois macroscopiques établies pour des géométries conventionnelles cessent d’être utilisables car d’autres phénomènes interviennent aux petites échelles. Du fait de l’évolution de la nature des fluides utilisés dans les évaporateurs, liée aux problèmes environnementaux, les fluides frigorigènes sont de plus en plus des mélanges non azéotropiques dont le comportement pour l’ébullition est modifié par la diffusion d’une espèce au sein de l’autre. Ces différents aspects seront traités dans ce document.
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- Version courante de janv. 2021 par Jocelyn BONJOUR, Monique LALLEMAND
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Ébullition en milieu confiné3. Ébullition des mélanges
De nombreuses applications industrielles impliquent l’utilisation de mélanges de deux ou plusieurs corps purs. L’ébullition est largement utilisée pour les mélanges à des fins de séparation des corps, par exemple pour la récupération de solvants, pour la distillation de l’eau de mer, dans les procédés pétrochimiques, etc. Pour les mélanges, les transferts de chaleur et de masse sont étroitement liés, ce qui ralentit généralement les transferts de masse interfaciaux. Même pour le mélange le plus simple, c’est-à-dire le mélange binaire, les mécanismes de changement de phase sont complexes, ce qui rend difficile la prédiction des transferts de chaleur. Bien que dans la plupart des cas, les coefficients d’échange soient réduits par rapport aux corps purs, on peut avoir des améliorations pour certains fluides.
3.1 Équilibre de phases des mélanges
Pour caractériser les quantités relatives de chaque phase, on définit différentes grandeurs (encadré 1). Certaines sont basées sur la notion de mélange idéal selon laquelle chaque constituant d’un mélange n’a pas d’interactions avec les autres constituants du mélange, en particulier chaque gaz se comporte comme un gaz parfait. Cela se traduit par la linéarité des comportements.
HAUT DE PAGE3.1.2 Diagramme d’équilibre de mélanges binaires
Les différences de comportement d’un mélange par rapport à un corps pur proviennent des conditions d’équilibre des phases. Elles peuvent être représentées sur un diagramme d’équilibre des phases : température en fonction de la composition du mélange. Ce diagramme est donné sur la figure 18 pour un mélange binaire sans azéotrope. L’ordonnée correspond à la température et l’abscisse à la fraction molaire du composé le plus volatil (composé qui a la température de vapeur saturante la plus faible pour une pression...
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Ébullition des mélanges
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AIT-AMEUR (M.), STUTZ (B.), LALLEMAND (M.) - Régimes d’instabilités en ébullition naturelle convective. - Congrès SHF « Microfluidique », Toulouse (2004).
-
(2) - BANKOFF (S.G.) - Entrapment of gas in the spreading of liquid over a rough surface. - AIChE J 4, 24-26 (1958).
-
(3) - BERENSON (P.J.) - Experiments on pool-boiling heat transfer. - J. Heat Transfer 83, 3, 351-358 (1961).
-
(4) - BERENSON (P.J.) - Film boiling heat transfer from a horizontal surface. - Int. J. Heat and Mass Transfer 5, 985-999 (1962).
-
(5) - BONJOUR (J.), LALLEMAND (M.) - Flow patterns during boiling in a narrow space between two vertical surfaces. - Int. J. Multiphase Flow, 24, 947-960 (1998).
-
(6) - BREEN (B.P.), WESTWATER (J.W.) - Effect of diameter of horizontal tube on film boiling heat transfer. - ...
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