Étude expérimentale du transfert de chaleur par changement de phase dans un milieu poreux avec une configuration à ménisque inverse

Les caloducs sont des dispositifs de transfert thermique très performants dont le fonctionnement repose sur le changement de phase d’un fluide circulant dans une enceinte fermée. Ils sont largement utilisés dans les satellites de télécommunication afin d’assurer le contrôle thermique des équipements embarqués. Le caloduc étudié dans ce travail se distingue par une géométrie et un procédé de fabrication innovants visant à repousser les limites de fonctionnement (capillaire et d’ébullition) des caloducs conventionnels. À l’évaporateur, une structure capillaire de type « ménisque inversé » est mise en œuvre. Un banc expérimental a été conçu et dimensionné afin d’étudier les phénomènes d’écoulement diphasique et les transferts thermiques avec changement de phase dans un évaporateur à « ménisque inversé ». L’étude vise à observer la formation et la propagation de poches de vapeur sous différents flux thermiques appliqués avec de l’eau déionisée comme fluide de travail en première approche. Les observations sont réalisées à l’aide d’une caméra rapide et par thermographie infrarouge, tandis que les mesures de température sont obtenues à l’aide de thermocouples. Ces mesures permettent de déterminer le coefficient de transfert thermique de l’évaporateur. L’influence des propriétés du poreux (notamment la taille de pores, entre 6 et 600 μm), et des paramètres géométriques, tels que le nombre (3, 4 et 5), la largeur (0.5 à 2 mm) et la hauteur (1 à 3 mm) des piliers, est étudiée à travers une analyse comparative des différentes configurations testées. L’objectif est d’identifier les géométries optimales permettant de retarder l’apparition et la propagation de la vapeur afin d’améliorer les performances thermiques, notamment en termes de coefficient d’échange thermique et de flux critique. Ce travail contribue à une meilleure compréhension des mécanismes d’évaporation dans les milieux poreux et à l’extension des limites d’ébullition des caloducs.

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