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Détermination des coefficients de transfert de chaleur à travers un échangeur tubulaire concentrique à température de surface constante utilisant un fluide biphasique (coulis de glace)

Nous vivons à l'heure actuelle dans une société dans laquelle il nous est impossible de nous passer du froid. En effet, nous produisons du froid destiné à des domaines aussi vastes les uns que les autres tels que la conservation des denrées périssables ou encore la climatisation pour garantir le confort thermique. La plupart de ces systèmes de production de froid fonctionnent selon le cycle à compression, utilisant un fluide frigorigène comme fluide de travail. Le principal problème lié à l'utilisation de certains de ces fluides est leur nocivité envers l'environnement. L'Institut de Génie Thermique (IGT) de l'Ecole d'ingénieurs du canton de Vaud est un des partenaires du projet FIFE (Fine-crystaline Ice : Fundamentals and Engineering) et dispose déjà dans ses locaux un échangeur à flux de chaleur constant utilisant le coulis de glace. Le coulis de glace est produit de manière simple dans une machine frigorifique présentant comme seule particularité d'être équipée d'un évaporateur spécial dans lequel une partie du mélange eau/saumure (ou eau/alcool) est gelée sur la paroi, puis raclée sous forme de paillettes de quelques dixièmes de millimètre. Celles-ci permettent comparativement à leur grande surface un excellent transfert de chaleur. L'adjonction de petites paillettes de glace dans une solution aqueuse donne un mélange sous forme liquide pouvant être pompé. Ce mélange donne la possibilité de combiner de manière écologique et économique les avantages du stockage du froid et du refroidissement indirect avec le haut pouvoir frigorifique de la détente directe. Le travail de diplôme consiste en la détermination des coefficients de transfert de chaleur du coulis de glace pour une température de surface constante en fonction de divers paramètres (concentration de glace, écoulement, …). Cette grandeur est indispensable pour le dimensionnement d'échangeur de chaleur utilisant du coulis de glace. Pour garantir une température de surface constant dans l'échangeur, la conception du banc a été revue et d'importantes modifications ont été apportées Les résultats obtenus seront incorporés dans le projet FIFE (Fine-crystaline Ice : Fundamentals and Engineering).