Amélioration du transfert de chaleur et ...
Type de document :
Thèse
Titre :
Amélioration du transfert de chaleur et de masse à l'aide de nanofluides auto-réhumidifiants
Titre en anglais :
Heat and mass transfer improvement using self-rewetting nanofluids
Auteur(s) :
Zaaroura, Ibrahim [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Matériaux et Acoustiques pour MIcro et NAno systèmes intégrés - IEMN [MAMINA - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 [IEMN-DOAE]
Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique industrielles et Humaines - UMR 8201 [LAMIH]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Matériaux et Acoustiques pour MIcro et NAno systèmes intégrés - IEMN [MAMINA - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 [IEMN-DOAE]
Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique industrielles et Humaines - UMR 8201 [LAMIH]
Directeur(s) de thèse :
Souad Harmand
Julien Carlier
Julien Carlier
Date de soutenance :
2020-11-25
Président du jury :
Khellil Sefiane [Président]
Rachid Bennacer [Rapporteur]
Gilles Despaux [Rapporteur]
Vincent Thomy
Bertrand Nongaillard
Aurélie Fasquelle
Rachid Bennacer [Rapporteur]
Gilles Despaux [Rapporteur]
Vincent Thomy
Bertrand Nongaillard
Aurélie Fasquelle
Membre(s) du jury :
Khellil Sefiane [Président]
Rachid Bennacer [Rapporteur]
Gilles Despaux [Rapporteur]
Vincent Thomy
Bertrand Nongaillard
Aurélie Fasquelle
Rachid Bennacer [Rapporteur]
Gilles Despaux [Rapporteur]
Vincent Thomy
Bertrand Nongaillard
Aurélie Fasquelle
Organisme de délivrance :
Université Polytechnique Hauts-de-France
Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France
Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France
École doctorale :
Sciences Pour l’Ingénieur
NNT :
2020UPHF0024
Mot(s)-clé(s) :
Gestion thermique
Caloducs
Micro échangeurs de chaleur
Nanofluides autoréhumidifiants
Transfert de chaleur
Évaporation des gouttes
Champ acoustique
Caloducs
Micro échangeurs de chaleur
Nanofluides autoréhumidifiants
Transfert de chaleur
Évaporation des gouttes
Champ acoustique
Mot(s)-clé(s) en anglais :
Thermal management
Heat pipes
Micro Heat Exchangers
Self-Rewetting nanofluids
Heat transfer
Droplets Evaporation
Acoustic field
Heat pipes
Micro Heat Exchangers
Self-Rewetting nanofluids
Heat transfer
Droplets Evaporation
Acoustic field
Discipline(s) HAL :
Sciences de l'ingénieur [physics]/Mécanique [physics.med-ph]/Thermique [physics.class-ph]
Résumé :
La gestion thermique est actuellement un enjeu majeur dans de nombreux secteurs industriels. Les dispositifs de transfert de chaleur (comme les caloducs) sont des systèmes intégrés qui utilisent des modes de transfert par ...
Lire la suite >La gestion thermique est actuellement un enjeu majeur dans de nombreux secteurs industriels. Les dispositifs de transfert de chaleur (comme les caloducs) sont des systèmes intégrés qui utilisent des modes de transfert par convection, évaporation et condensation. L'efficacité de l'échange thermique peut être améliorée en utilisant une nouvelle méthode de nanotechnologie connue sous le nom de nanofluides. Les nanofluides sont des suspensions de particules nanométriques (de 2 à 100 nm) dans les fluides. Cette amélioration est due à l'augmentation significative de la conductivité effective dans la plage de 10 à 50% ainsi qu'à leurs coefficients de transfert de chaleur par convection. Cependant, des limitations liées aux phénomènes de nanoparticules, de sédimentation et d'agrégation apparaissent au cours de différentes phases. Dans ce projet, afin d'optimiser les performances et la stabilité des nanofluides, deux méthodes différentes ont été utilisées: une optique couplée à une méthode de thermographie infrarouge et une méthode acoustique à haute fréquence. La sélection des nanoparticules a été basée sur leurs performances thermiques lors de l'évaporation de gouttelettes sessiles à l'aide d'un système Kruss, dans les mêmes conditions et à des concentrations différentes. Ainsi, des ondes acoustiques haute fréquence, en surface, ont permis d'analyser la stabilité de nanoparticules lors de l’évaporation où ces particules sont en suspension avec des fluides de base tels que l'eau ionisée, des mélanges binaires auto-réhumidifiant (Pour améliorer la circulation des fluides à l'intérieur caloducs grâce à leurs propriétés physiques comme les phénomènes Marangoni thermique, Marangoni de concentration, capillaires ...). Les nanofluides sélectionnés seront utilisés par la suite pour analyser expérimentalement leurs performances sur les dispositifs de transfert de chaleur à boucle de fluide capillaire biphasé et dans les échangeurs de chaleur à micro-canaux en trouvant et en calculant la résistance thermique du système, le coefficient de transfert de chaleur par convection et la température de paroi.Lire moins >
Lire la suite >La gestion thermique est actuellement un enjeu majeur dans de nombreux secteurs industriels. Les dispositifs de transfert de chaleur (comme les caloducs) sont des systèmes intégrés qui utilisent des modes de transfert par convection, évaporation et condensation. L'efficacité de l'échange thermique peut être améliorée en utilisant une nouvelle méthode de nanotechnologie connue sous le nom de nanofluides. Les nanofluides sont des suspensions de particules nanométriques (de 2 à 100 nm) dans les fluides. Cette amélioration est due à l'augmentation significative de la conductivité effective dans la plage de 10 à 50% ainsi qu'à leurs coefficients de transfert de chaleur par convection. Cependant, des limitations liées aux phénomènes de nanoparticules, de sédimentation et d'agrégation apparaissent au cours de différentes phases. Dans ce projet, afin d'optimiser les performances et la stabilité des nanofluides, deux méthodes différentes ont été utilisées: une optique couplée à une méthode de thermographie infrarouge et une méthode acoustique à haute fréquence. La sélection des nanoparticules a été basée sur leurs performances thermiques lors de l'évaporation de gouttelettes sessiles à l'aide d'un système Kruss, dans les mêmes conditions et à des concentrations différentes. Ainsi, des ondes acoustiques haute fréquence, en surface, ont permis d'analyser la stabilité de nanoparticules lors de l’évaporation où ces particules sont en suspension avec des fluides de base tels que l'eau ionisée, des mélanges binaires auto-réhumidifiant (Pour améliorer la circulation des fluides à l'intérieur caloducs grâce à leurs propriétés physiques comme les phénomènes Marangoni thermique, Marangoni de concentration, capillaires ...). Les nanofluides sélectionnés seront utilisés par la suite pour analyser expérimentalement leurs performances sur les dispositifs de transfert de chaleur à boucle de fluide capillaire biphasé et dans les échangeurs de chaleur à micro-canaux en trouvant et en calculant la résistance thermique du système, le coefficient de transfert de chaleur par convection et la température de paroi.Lire moins >
Résumé en anglais : [en]
Thermal management is currently a major issue in many sectors of industry. Heat transfer devices (like Heat Pipes, Heat exchangers…) are integrated systems that use transfer modes by convection, evaporation and condensation. ...
Lire la suite >Thermal management is currently a major issue in many sectors of industry. Heat transfer devices (like Heat Pipes, Heat exchangers…) are integrated systems that use transfer modes by convection, evaporation and condensation. The efficiency of heat exchange can be improved by using a new nanotechnology method known as nanofluids. Nanofluids are suspensions of nano-size particles (from 2 to 100nm) in the fluids. This improvement is due to the significant increase in the effective conductivity in the range 10-50% as well as their convective heat transfer coefficients. However, limitations related to the phenomena of nanoparticle, sedimentation and aggregation appear during different phases. In this project, in order to optimize the performance and stability of nanofluids, two different methods were used: an optical one coupled to an infrared thermography method and a high frequency acoustic method. The selection of nanoparticles was based on their thermal performance during evaporation of sessile droplets using a Kruss system, under same conditions and at different concentrations. Thus, high frequency acoustic waves, at the surface, make it possible to analyze the stabilities of nanoparticles during its evaporation where these particles are in suspension with base fluids such as ionized water, self-rewetting binary mixture (To improve the circulation of fluids inside heat pipes thanks to their physical properties like thermal Marangoni, concentration Marangoni, capillary...). The selected nanofluids will be used later to analyze experimentally their performance on two-phase capillary fluid loop heat transfer devices and in micro-channel heat exchangers by finding and calculating the thermal resistance of the system, convection heat transfer coefficient and wall temperature.Lire moins >
Lire la suite >Thermal management is currently a major issue in many sectors of industry. Heat transfer devices (like Heat Pipes, Heat exchangers…) are integrated systems that use transfer modes by convection, evaporation and condensation. The efficiency of heat exchange can be improved by using a new nanotechnology method known as nanofluids. Nanofluids are suspensions of nano-size particles (from 2 to 100nm) in the fluids. This improvement is due to the significant increase in the effective conductivity in the range 10-50% as well as their convective heat transfer coefficients. However, limitations related to the phenomena of nanoparticle, sedimentation and aggregation appear during different phases. In this project, in order to optimize the performance and stability of nanofluids, two different methods were used: an optical one coupled to an infrared thermography method and a high frequency acoustic method. The selection of nanoparticles was based on their thermal performance during evaporation of sessile droplets using a Kruss system, under same conditions and at different concentrations. Thus, high frequency acoustic waves, at the surface, make it possible to analyze the stabilities of nanoparticles during its evaporation where these particles are in suspension with base fluids such as ionized water, self-rewetting binary mixture (To improve the circulation of fluids inside heat pipes thanks to their physical properties like thermal Marangoni, concentration Marangoni, capillary...). The selected nanofluids will be used later to analyze experimentally their performance on two-phase capillary fluid loop heat transfer devices and in micro-channel heat exchangers by finding and calculating the thermal resistance of the system, convection heat transfer coefficient and wall temperature.Lire moins >
Langue :
Anglais
Source :
Fichiers
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