Design and Optimization of Air-Liquid Cooling System for Aerospace Applications

Pratt & Whitney Canada comme un leader mondial de l'aérospatiale et un des manufacturiers majeurs de moteur d'avions a lancé un projet afin d'introduire une nouvelle technologie et type de moteur unique pour différentes applications aérospatiales. La conception globale d'un moteur exige avoir un échangeur de chaleur afin d'extraire la chaleur du liquide de refroidissement. Comme, le poids est un facteur important pour la conception aérospatiale, donc, concevoir un échangeur de chaleur compact et efficace est toujours un défi pour les concepteurs aéronautiques. Afin de relever ce défi, une méthode d'ε-NTU est implémentée à l'aide de logiciel MATLAB pour résoudre les problèmes reliés aux transmissions de chaleur et de dimensionnement liés à la procédure de conception. La vérification du code implémenté est effectuée pour un seul point afin de vérifier le fonctionnement du code. En ce qui concerne, l'analyse d'échangeur de chaleur est un problème à multiples facettes qui traite de nombreux paramètres dus à la condition de fonctionnement. La vérification est effectuée pour un refroidisseur intermédiaire (Intercooler) en utilisant la méthode ε-NTU et elle a mis en évidence une différence inférieure à 5%. Ensuite, le code implémenté préliminaire est développé pour résoudre le problème de l'échangeur de chaleur compact. Premièrement, le modèle développé est appliquée à la surface CF-7.0-5/8J prise de littérature. Selon la condition de fonctionnement fournie par Pratt & Whitney Canada, le débit massique d'aire est considéré comme une variable. Donc, les résultats obtenus par la méthode ε-NTU pour la surface sélectionnée seront illustrés le comportement d'un échangeur de chaleur compact en fonction de débit massique d'air. On observe qu'en augmentant le débit massique d'air, le coefficient de transfert de chaleur global augmente et les dimensions de l'échangeur diminuent. Bien que, pour une faible valeur du débit massique d'air, la perte de pression diminue en raison du frottement du noyau de l'échangeur, dans le cas d'un débit massique élevé, la perte de pression augmente en raison de la vitesse de l'écoulement. L'augmentation du diamètre intérieur des tuyaux, augmente le taux de transfert de chaleur en très petites quantités grâce à la diminution de résistance thermique conductive à travers la paroi des tuyaux. Donc, l'effet d'augmentation de diamètre intérieur peut être considéré comme négligeable.