Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Le phénomène de condensation joue un rôle important, dans les processus industriels, sous de multiples formes et dans de multiples installations, dont les machines frigorifiques. Cet article présente des applications particulièrement intéressantes, et souvent fréquentes, telles que la condensation sur des surfaces profilées (tubes ou cylindres), ou celle de vapeurs (gaz incondensables ou mélanges binaires). Sont traités en dernier les phénomènes de condensation directe par mélange entre une vapeur et un liquide froid, notamment la condensation d’une vapeur sur des jets de liquide sous-refroidis, en masse ou pulvérisés.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Prabodh PANDAY : Professeur retraité de l’Université de Technologie de Belfort-Monbéliard
INTRODUCTION
Ce texte doit se lire à la suite du dossier Transfert en changement de phase- Condensation sur des surfaces lisses traitant la condensation en film d’une vapeur pure sur des surfaces immobiles lisses. Des applications industrielles particulièrement importantes de la condensation y sont présentées. C’est le cas de la condensation sur des surfaces profilées avec l’intervention d’un paramètre majeur : la tension superficielle. C’est aussi le cas de la condensation d’une vapeur en présence d’un gaz incondensable ou encore de mélanges de vapeurs. De telles situations sont fréquentes dans l’industrie, notamment et de plus en plus dans le domaine des machines frigorifiques. Enfin, dans la dernière partie, on présente le phénomène de condensation directe par mélange entre une vapeur et un liquide froid, particulièrement la condensation d’une vapeur sur des jets de liquide sous-refroidis, en masse ou pulvérisés.
Pour les « Notations et symboles » le lecteur se reportera au dossier [Transfert en changement de phase- Condensation sur des surfaces lisses].
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Condensation directe d’une vapeur pure2. Condensation des mélanges de vapeur
Deux approches sont utilisées pour étudier la condensation des mélanges. La première approche, connue sous le nom de « théorie du film » a été introduite par Colburn et Hougen et est présentée par Bontemps Condensation de mélanges de vapeurs. Transfert de chaleur et de masse. La seconde approche est basée sur la résolution des équations de la « mécanique des fluides » et est présentée dans ce texte. À cause des difficultés de résolution des équations, cette approche est utilisable à présent pour des géométries simples seulement.
2.1 Condensation en présence de gaz incondensables
La présence de gaz incondensables diminue considérablement le coefficient d’échange thermique. Les molécules de ces gaz sont amenées à la surface de condensation par le mouvement de vapeur et donnent naissance à une résistance thermique à l’interface. Dans un régime permanent, un équilibre est atteint dans lequel la diffusion de gaz incondensables compense l’arrivée de vapeurs qui se condensent.
Les équations de la couche limite laminaire pour la condensation en présence de gaz non condensables sur une plaque inclinée isotherme sont résolues par Srzic et al. en utilisant une méthode numérique (figures 8 et 9). Avec les symboles sans indices représentant la phase gaz, les équations gouvernant l’écoulement s’écrivent :
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film liquide :
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...
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Condensation des mélanges de vapeur
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ADAMEK (T.), WEBB (R.L.) - Prediction of film condensation on horizontal integral fin tubes. - Int. J. Heat Mass Transfer, vol. 33, pp. 1721-1735 (1990).
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(2) - BEATTY (K.O.), KATZ (D.L.) - Condensation of vapors on outside of finned tubes. - Chem. Engg. Progress, vol. 44, pp. 55-70 (1948).
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(3) - BELGHAZI (M.), BONTEMPS (A.), MARVILLET (C.) - Experimental study and modelling of heat transfer during condensation of pure fluid and binary mixture on a bundle of horizontal finned tubes. - Int. J. Refrigeration, vol. 26, pp. 214-223 (2003).
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(4) - BUKASA (J.M.), LIEBENBERG (L.), MEYER (J.P.) - Heat transfer performance during condensation inside spiralled micro-fin tubes. - Trans. ASME, J. Heat Transfer, vol. 126, pp. 321-328 (2004).
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(5) - CAVALLINI (A.), DEL COL (D.), DORETTI (L.), LONGO (G.A.), ROSETTO (L.) - Heat transfer and pressure drop during condensation of refrigerants inside horizontal enhanced tubes. - Int. J. Refrigeration, vol. 23, pp. 4-25 (2000).
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