Etude expérimentale et numérique de la convection thermique d'un fluide d'Ostwald dans un coude isotherme en aval d'une conduite droite chauffante
Résumé
This thesis presents the study of the mixing at the outer region of an isothermal bend connected to an annular and tubular electrical heat exchanger. This configuration is usually used in agro-food industries for the preparation by thermal treatement of liquids, wich are generally non-newtonian, thermodependent. In order to determine experimentally the velocity and temperature fields, the Laser Doppler Anemometry and the Laser Induced Fluorescence are used. The initial conditions of the flow have been determined upstream the bend for dffferent experimental parameters (fluids, flow
rate, heat flux). Finally, the study allowed to obtain the hydrodynamical and the thermal conditions of the flows in the bend and downstream it. The results have been confronted to a numerical CFD package: FIDAP. The conditions of mixing or no-mixing at the outer of the bend have been shown.
Le but de ces travaux de recherche est l'étude expérimentale et numérique du mélange en sortie de coude d'un fluide à caractère rhéologique non-newtonien, thermodépendant. Le coude est précédé d'un échangeur de chaleur tubulaire de section annulaire, dont la configuration est généralement utilisée dans le secteur industriel pour les processus de préparation par traitement thermique de fluides agro-alimentaires. Les champs de vitesse et de température ont été déterminés expérimentalement par l'utilisation de la Vélocimétrie Laser à effet Doppler et de la Fluorescence Induite par Laser, respectivement. Les conditions initiales de l'écoulement en amont du coude (sortie de l'échangeur) on été déterminées pour différents paramètres (fluide, débit, flux de chaleur imposé). L'étude a ensuite portée sur les conditions dynamique et thermique de l'écoulement
dans, le coude, puis en sortie de coude. Les résultats expérimentaux ont été confrontés aux résultats numériques obtenus par le code de calcul FIDAP.
Les conditions de mélange ou de non mélange en sortie de coude ont ainsi pu être mises en évidence.