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Transferts de chaleur dans les milieux poreux - Conduction, convection, rayonnement

Article de référence | Réf : BE8251 v2

Transferts de chaleur dans les milieux poreux - Changement de phase

Auteur(s) : Abdelkader MOJTABI, Marc PRAT, Michel QUINTARD

Date de publication : 10 janv. 2019

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Lits fluidisés - Caractéristiques générales et applications

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RÉSUMÉ

Le transfert de chaleur en milieu poreux avec changement de phase se rencontre dans de nombreuses applications industrielles. L’évaporation, lorsque la température est inférieure à la température de saturation, ce qui correspond typiquement aux opérations de séchage, est à distinguer de l’ébullition lorsque la température du milieu est égale ou supérieure à la température de saturation. Ce dernier aspect est rencontré dans de nombreux échangeurs, des applications de géothermie, en sûreté nucléaire .Les modélisations les plus couramment utilisées dans la pratique industrielle font l'objet de cet article.

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ABSTRACT

Heat transfer in porous media - Phase Change

Heat transferin porous media with phase change is found in many industrial applications. One will distinguish evaporation corresponding typically to drying processes, for which temperature is lower than the saturation temperature, and boiling processes, for which temperature is equal or greater than the saturation temperature. These latter processes are found in many heat exchanger applications, in geothermy, nuclear safety,

... The paper describes models currently usedin the engineering practice.

Auteur(s)

Abdelkader MOJTABI : Professeur Université Paul Sabatier Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université de Toulouse, CNRS, Toulouse, France
Marc PRAT : Dr CNRS Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université de Toulouse, CNRS, Toulouse, France
Michel QUINTARD : Dr CNRS Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université de Toulouse, CNRS, Toulouse, France

INTRODUCTION

Cet article, consacré au transfert de chaleur avec changement de phase en milieu poreux, fait suite à l’article « Transfert de chaleur en milieu poreux. Conduction, convection, rayonnement » [BE 8 250] dans lequel sont abordés les phénomènes de transport en milieu poreux.

Les phénomènes de changement de phase en milieux poreux occupent une place importante dans de nombreux domaines. On peut citer :

l’exploitation des gisements d’hydrocarbures. Diverses méthodes thermiques sont utilisées (injection de vapeur, combustion in situ...) qui conduisent à des mécanismes de changement de phase ;
l’isolation thermique qui peut être très affectée par le transfert de vapeur et la condensation ;
la géothermie, les transferts entre le sol et l’atmosphère ;
les échangeurs thermiques multiphasiques, les piles à combustible ;
le génie chimique ;
la sûreté nucléaire, etc.

Comme tous les processus polyphasiques, les phénomènes de changement de phase en milieux poreux sont d’une grande complexité et, sur de nombreux points, leur connaissance n’est encore que partielle. Les processus physiques en œuvre à l’échelle du pore et les modélisations macroscopiques les plus courantes utilisées dans les opérations de séchage ou les procédés faisant intervenir de l’ébullition font l’objet de cet article.

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MOTS-CLÉS

Evaporation | Ebullition | Séchage

KEYWORDS

evaporation | booling process | drying

VERSIONS

Il existe des versions antérieures de cet article :

Version archivée 1 de oct. 2008 par Serge BORIES, Abdelkader MOJTABI, Marc PRAT, Michel QUINTARD

PERMALIEN

https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/energies-th4/transferts-thermiques-42214210/transferts-de-chaleur-dans-les-milieux-poreux-be8251/

RÉFÉRENCE BIBLIOGRAPHIQUE

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - TAINE (J.), MOJTABI (A.), PRAT (M.), QUINTARD (M.) - Transferts de chaleur dans les milieux poreux. Conduction, convection, rayonnement. - Techniques de l’Ingénieur. Génie énergétique [BE 8 250] (2019).
(2) - KURZ (W.), FISHER (D.F.) - Fundamentals of solidification. - Trans Tech Publications, Rockport, MA (1984).
(3) - NI (J.), BECKERMANN (C.) - A Volume-averaged two-phase Model for Transport Phenomena during Solidification. - Met. Trans., 22B, p. 349-361 (1991).
(4) - BECKERMANN (C.), VISKANTA (R.) - Mathematical modeling of transport phenomena during alloy solidification. - Applied Mechanics Reviews, 46, p. 1-27 (1993).
(5) - ROUX (P.), GOYEAU (B.), GOBIN (D.), FICHOT (F.), QUINTARD (M.) - Chemical non-equilibrium modelling of columnar solidification. - International Journal of Heat and Mass Transfer, 49(23-24), p. 4496-4510.

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES SUR LA MODÉLISATION

2 - ADSORPTION, CAPILLARITÉ

3 - MODÉLISATION MATHÉMATIQUE

3.1 - Introduction. Hypothèses
3.2 - Modèle classique
3.3 - Autres types de modèle

4 - EXEMPLES DE SITUATIONS DE RÉFÉRENCE

4.1 - Changement de phase aux températures inférieures à la température de saturation
4.2 - Changement de phase aux températures supérieures ou égales à la température de saturation