Transfert de chaleur lors de l’évaporation du R1234ze en conduite circulaire horizontale

Aude Lecardonnel1^{1}, Julien De Decker1^{1}, Jorge Pinho1^{1}, Delphine Laboureur1,⋆^{1,\star}
⋆^{\star} : delphine.laboureur@vki.ac.be
1^{1} von Karman Institute
Mots clés : réfrigérant, évaporateur, transfert de chaleur
Résumé :

Les Chlorofluorocarbures sont maintenant interdits en Europe pour les applications de réfrigération classiques. Cependant, ils sont encore autorisés dans l’aéronautique dans les systèmes liés au refroidissement des composants électroniques ainsi que la régulation des conditions climatiques en cabine. Ce refroidissement s’opère via un système de cycle vapeur (VCS) qui utilise le changement de phase d’un fluide réfrigérant pour optimiser le transfert de chaleur. Le projet PANTTHER s’intéresse tout d’abord à améliorer la maldistribution dans les évaporateurs des VCS, mais aussi à quantifier l’impact de l’utilisation de nouveaux fluides à bas potentiel de réchauffement climatique afin de trouver des remplaçants au traditionnel R134a. LeR1234ze est un des candidats les plus prometteurs. Dans ce work in progress, et en préparation des mesures sur un évaporateur réel, nous proposons de quantifier les performances thermiques et aérauliques du R1234ze dans une conduite circulaire de 10mm de diamètre et de 5m de long, chauffée par écoulement en courant croisé ou co-courrant d’eau chaude. En effet, les études permettant de quantifier le coefficient de transfert de chaleur pour ce fluide sont limitées et ne s’intéressent que rarement à la gamme complète de qualité jusqu’à complète évaporation. La longueur choisie pour le setup permet de garantir une évaporation complète. Le réfrigérant est régulé via un VCS contenant un compresseur semi-hermétique avec régulateur de fréquence afin de pouvoir tester des débits différents. En sortie de compresseur, le réfrigérant à l’état vapeur est re-condensé via un condenseur tube-coquille à 4 passes de 20kW, fonctionnant à l’eau refroidie par un échangeur air/eau d’une capacité de refroidissement de 30kW. La qualité en entrée de la conduite circulaire évaporative est régulée via une vanne d’expansion. Des capteurs de pression et température sont placés le long de la conduite circulaire afin de pouvoir mesurer l’évolution du transfert de chaleur et de la perte de charge avec la qualité. Différentes températures d’évaporation et débit de réfrigérant seront testés. Ces mesures seront comparées aux corrélations existantes ainsi qu’aux mesures provenant de la littérature.

Work In Progress