Modeling a Direct Contact Heat Exchanger for a Supercritical Water Loop

Au cours des trente dernières années, les échangeurs de chaleur par contact direct (Direct Contact Heat Exchanger, DCHX) ont trouvé un grand succès dans les différentes applications de l'ingénierie de puissance. En fait, en raison de leur configuration, qui permet le contact direct entre le fluide chaud et le fluide froid, il est possible d'atteindre de très hauts transferts de masse et d'énergie. En dépit de leur haute performance, il est encore très difficile de prévoir le transfert de chaleur correct en fonction des conditions de fonctionnement de l'échangeur de chaleur, ce qui constitue un paramètre fondamental pour le correct fonctionnement des échangeurs de chaleur. Afin d'étudier les conditions dynamiques du guide sonique pour la vapeur supercritique,un échangeur de chaleur de ce type a été installé récemment dans le laboratoire de thermo-hydraulique "Altan Tapucu ". Il consiste dans un tuyau où la vapeur surchauffée provenant d'une section d'essai (où les conditions soniques se produisent) se mélange avec de l'eau sous-refroidie. Ce composant peut travailler en toute sécurité dans une large gamme de pressions (5 bar < p < 40 bar). Sur le haut de la cuve, une buse est reglée et ainsi l'eau sous-refroidie entre dans la chambre sous la forme de fines gouttelettes (qui ont le diamètre de l'ordre de 200 m de diamètre). Au cours des deux dernières années, nous avons développé un modèle thermodynamique capable de décrire les échanges thermiques dans le DCHX pour différentes conditions de tra- vail. L'idée principale est d'appliquer un bilan énergétique à chaque gouttelette afin d'évaluer la puissance thermique totale. Pour ce faire, nous avons concentré notre attention sur deux problèmes: {Dimension des gouttelettes: pour effectuer un bilan énergétique, il est nécessaire de connaître la taille des gouttelettes. Cependant, les conditions de travail de la chambre affectent ce paramètre, c'est-à-dire que les dimensions des gouttelettes varient en fonction de la pression de vapeur, le débit et la température du liquide. En outre,pour une condition donnée, il est impossible de s'attendre des gouttelettes qui ont une dimension uniforme. Donc, d'une part, une distribution statistique décrivant la taille des gouttelettes doit être trouvée, d'autre part, les conditions de travail doivent être considérées lors de l'évaluation de la loi statistique. {Transfert de chaleur: du moment qu'il y a une interaction mutuelle entre le liquide sous-refroidi (phase disperse) et de la vapeur surchauffée (phase continue), nous avons analysé deux modes de transfert de chaleur: la convection et évaporation. Cependant,cette étude ne peut être effectuée sans une évaluation précédente de la vitesse des