Développement d'une corrélation prédisant l'apparition du FCC dans un tube vertical chauffé uniformément en convection forcée avec un écoulement ascendant d'eau

The critical heat flow (CHF) is the most important thermal-hydraulic parameter which determines the safety and the efficiency of thermal energy systems. It is defined as the sudden decrease of the heat transfer coefficient on a heated surface on which boiling or evaporation is taking place. A good safety analysis of a thermal energy system must take into account the possible occurrence of the CHF conditions in order to avoid their serious consequences. Nuclear and conventional power industries have deployed enormous resources to better understand this phenomenon for pool and flow boilings. Experimental data form the basis for the advancement development of knowledge on CHF. They make it possible to create correlations and models that help to predict the occurence of this phenomenon. Incidentally, they are used to develop reliable and safe technologies. However, the experimental data on the CHF are seldom published and are often the exclusive property of the organizations which hold them. This report consists of a literature survey on the CHF and a qualitative and quantitative evaluation of the data collected by various researchers. A numerical procedure for validating the data was established to assure their validity by minimizing the possible errors. Following the analysis of the data collected, a correlation predicting the FCC has been developed.

Résumé

Le flux de chaleur critique (FCC) est le plus important paramètre thermohydraulique qui détermine le fonctionnement sécuritaire et efficace des systèmes énergétiques thermiques. Il est défini comme celui qui provoque la détérioration soudaine du transfert de chaleur sur une surface où il y a une ébullition, due à son assèchement lors de certaines conditions thermohydrauliques. Ceci peut se traduire par une augmentation soudaine de la température de la surface, et par conséquent causer sa destruction. Ainsi, une analyse de sûreté adéquate d'un système énergétique thermique doit tenir compte de l'apparition possible du FCC afin d'éviter des conséquences graves. Les industries de production d'énergie nucléaire des efforts considérables pour arriver à comprendre ce phénomène. À cause de la grande complexité du phénomène critique, les données expérimentales sont principalement à la base du développement des connaissances sur le FCC. Ces données permettent de créer des corrélations et des modèles servant à prédire l'apparition de ce phénomène. Incidemment, elles servent à développer des technologies fiables et sécuritaires. Toutefois, les données expérimentales sur le FCC sont rarement publiées et sont souvent la propriété exclusive des organisations qui les détiennent. Ce rapport consiste en une recherche bibliographique sur le FCC et en une évaluation qualitative et quantitative des données collectées par différents chercheurs afin de créer une base de données fiable et présentant des résultats de FCC pour plusieurs conditions expérimentales. Une procédure numérique de validation des données a été établie pour assurer leur validité en minimisant les erreurs possibles. Suite à l'analyse des données recueillies, une corrélation permettant de prédire le FCC a été développée.