Littérature scientifique sur le sujet « Coefficient d'échange thermique »

La température dans un lit bactérien a une influence prépondérante sur les réactions biologiques qui s'y déroulent. Le modèle développé ici présente une formulation qui permet de calculer un profil de température, et donc une température moyenne de l'eau à l'intérieur du lit bactérien, à partir des grandeurs suivantes : débit et température d'entrée du liquide, température et humidité de l'air extérieur et caractéristiques d'échange thermique de la tour. De plus, il permet d'appréhender la circulation de l'air induite par tirage naturel dans la tour, moyennant la connaissance des coefficients de pertes de charge associés au garnissage utilisé, ainsi qu'aux ouïes d'aération. En sus de la formulation du modèle, les tout premiers résultats d'ajustement du modèle obtenus sur installations pilotes sont présentés. Le développement de la méthode devrait permettre d'optimiser la température de fonctionnement du lit tout en garantissant une circulation suffisante de l'air dans l'appareil.

Nous avons présenté un modèle physico-mathématique robuste pour décrire le mécanisme de transfert de chaleur par convection forcée en régime variable pour un écoulement de couche limite laminaire sur une plaque plane. Notre contribuons à l’étude de la cinétique du transfert thermique couplé convection - conduction, autant théorique que expérimentale pour mieux approcher le coefficient convectif h. La modélisation numérique du problème de couplage convection - conduction en régime instationnaire, échelon de flux de chaleur sur la face arrière de la plaque, est réalisée par la méthode des volumes finis. Les résultats numériques sont vérifiés par la modélisation avec FLUENT, ainsi que expérimentalement par la méthode photothermique impulsionelle (infrarouge). Une partie expérimentale de toute nouveauté porte sur la mesure de la vitesse dans la couche limite dynamique sur une plaque verticale avec un écoulement laminaire uniforme développé, à l’aide d'un capteur anémométrique à fil chaud. Nous avons créé une sonde anémométrique à fil chaud dans une nouvelle configuration de mesure en courant alternatif et détection synchrone (pont Wheatstone). En régime permanent, les données expérimentales vérifient les résultats numériques avec une erreur moyenne de 3%, ce qui valide le modèle théorique développe
This study presents a robust physical and mathematical model to describe the heat transfer mechanism in transient forced convection for a laminar boundary layer upon flate plate. Our contribution to this study was to accurately approximate the exact value of the convective coefficient in heat transfer kinetically considering the conductive-convective coupling, from a theoretical and experimental point of view. Numerical modelling of the convective-conductive coupling problem in transient regime is rendered using the numerical method of finite volumes. The doublechecking of the resulting numerical values was done by comparing with the numerical results obtained by means of FLUENT. We also compared our numericals results with experimental results using the impulsed photo-thermal method (infrared). One experimental part of great novelty was added to the original plan of the present thesis. It refers to the velocity measurement by a hot wire anemometer in a dynamic boundary layer over a vertical flat plate in the laminar flow uniformly developed. We ourselves created a hot wire anemometer into a new measurement configuration using alternative current and synchronous detection (Wheatstone). In a steady state, our results verified experimental data with 3% errors which validates our theoretical model designed to calculate velocities

Cette thèse traite de la modélisation numérique de la mise en forme du verre par le procédé soufflé-soufflé, permettant le formage en deux étapes de soufflage. L'étude bibliographique a montré que pour simuler efficacement ce procédé, il est nécessaire de prendre en compte deux paramètres importants : le rayonnement thermique du verre et l'échange thermique entre le verre et les outils. Cet échange thermique est représenté par le coefficient de transfert thermique hc identifié expérimentalement. Un modèle thermique numérique 1D prenant en compte les effets radiatifs a été développé pour simuler le contact entre un poinçon métallique et un cylindre de verre. Ce modèle a été couplé à une méthodologie d'identification inverse pour déterminer hc à partir de données expérimentales. L'influence de la température du verre, de la position du thermocouple et du rayonnement sur l'identification de hc a été étudiée. L'originalité de ces travaux concerne la prise en compte du rayonnement dans l'identification de hc ainsi que l'utilisation de la méthode Back Ray Tracing (BRT) pour la résolution de l'équation de transfert radiatif en 2D axisymétrique. Le code est couplé avec le logiciel Abaqus/Standard afin de prendre en compte le rayonnement du verre dans la simulation du procédé de formage. Enfin, un modèle éléments finis thermomécanique a été développé sous Abaqus/Standard afin de simuler le procédé soufflé/soufflé en 2D axisymétrique d'une bouteille de verre standard. Une discussion est menée sur l'apport du coefficient d'échange thermique identifié expérimentalement et du modèle de rayonnement sur la formabilité de la bouteille
This thesis deals with the numerical modeling of glass forming by the blow and blow process, allowing the glass forming of glass in two blowing steps. The bibliographic study has shown that in order to efficiently simulate this process, it is necessary to take two important parameters into account: the thermal radiation of the glass and the thermal exchange between the glass and the tools. This thermal exchange is represented by the experimentally identified heat transfer coefficient hc. A 1D numerical thermal model taking the radiative effects into account has been developed to simulate the contact between a metal punch and a glass cylinder. This model was coupled with an inverse identification methodology to determine hc from experimental data. The influence of the glass temperature, of the thermocouple position and of the radiation on the identification of hc has been studied. The originality of this work concerns the inclusion of radiation in the identification of hc as well as the use of the Back Ray Tracing (BRT) method to solve the radiative transfer equation (RTE) in 2D axisymmetric. The code is coupled with the Abaqus/Standard software to take the radiation of the glass into account in the simulation of the forming process. Finally, a thermomechanical finite element model has been implemented in Abaqus/Standard in order to simulate the 2D axisymmetric blow and blow process of a standard glass bottle. A discussion is made on the contribution of the experimentally identified heat transfer coefficient and the radiation model on the formability of the bottle

Presentation d'une methode experimentale de determination des coefficients de transfert entre un fluide et une paroi en regime impulsionnel. Comparaison des resultats avec ceux obtenus en regime permanent

Ce travail traite du refroidissement par air comprimé des poinçons utilisés pour le formage d'ébauches d'articles en verre. Une mauvaise maîtrise de la température de ces poinçons entraînant une augmentation des défauts de fabrication, le but est de développer un modèle thermique permettant de prédire leur température, afin d'améliorer la conception du système de refroidissement. Dans une première étape, le champ de température dans le système poinçon / verre / moule est calculé grâce à un modèle monodimensionnel, reproduisant les différentes étapes d'un cycle de formage. Ce modèle est utilisé dans le but de mieux comprendre la nature des transferts de chaleur dans le système poinçon / verre / moule, et pour préciser les hypothèses du modèle destiné à l'optimisation du système de refroidissement du poinçon. La modélisation fine du poinçon nécessitant la connaissance des conditions aux limites aux surfaces soumises au contact avec le verre d'une part, et à l'action de la ventilation d'autre part, ces dernières sont obtenues expérimentalement, en utilisant des méthodes inverses en conduction. Les valeurs du coefficient d'échange entre le poinçon et le verre, et entre le poinçon et l'air comprimé sont présentées et discutées, pour différentes conditions expérimentales. Pour finir, le modèle bidimensionnel de simulation thermique du poinçon, basé sur la résolution de l'équation de la conduction par éléments finis, et utilisant les conditions aux limites déterminées expérimentalement est décrit, et un exemple de simulation est détaillé
This work concerns the cooling by compressed air flow of the plungers used in the glass forming processes. The bad control of the plunger temperature leads to an increase of the fabrication default. Thus the objective of the study is to develop a thermal model which will allow the calculation of the plunger temperature field and which-will be used to optimize the cooling system configuration. In a first stage, the temperature field in the plunger/glass/mold system is determined with a on dimensional model. The radiation in the glass is treated with the discrete ordinate method and the model takes into account the different steps of forming cycle. This simplified model is used tio better understand the dehavior of the heat transfer in the plunger/glass/mold system and to determine the parameter that must be known accurately. The boundary conditions at the plunger/glass interface and at the inner surface cooled by air must be known accuraltely ti determine the plunger temperature. Two experimental set-up have been realized to determine by inverse heat conduction methods thes unknown boundary condition. The heat transfer coefficient between the plunger and the galss and between the plunger and the air are shown and examined for different experimental situations. The two dimensional thermal model solved with the finite elements technique is then described. Based on the boundary conditions determined experimentally, an example of the plunger temperature field during a glass forming cycle is given

De récentes études expérimentales ont montré que les valeurs usuelles du coefficient d’échange convectif sont différentes en présence de matériaux à changement de phase. Cette thèse de doctorat porte sur l'étude numérique des échanges convectifs fluide/paroi dans une cavité ouverte en régime dynamique. Plus précisément, les parois étudiées sont une paroi avec une capacité thermique et une paroi qui contient des matériaux à changement de phase. Trois modèles distincts ont été développés. Dans un premier temps un modèle (modèle 1) qui concerne l’interaction fluide-paroi à la surface d’une paroi résistive (temperature imposée) en régime laminaire stationnaire a été développé et validé. Les résultats ont été confrontés avec la littérature. Ensuite, les échanges convectifs à la surface d’une plaque capacitive (modèle 2) soumise à une rampe de température d’air ont été étudiés. Finalement, un troisième modèle (modèle 3) a été développé, à la suite du modèle 2. Ce dernier modèle concerne l’interaction fluide-paroi à la surface d’une paroi contenant des matériaux à changement de phase en régime dynamique. Les résultats obtenus révèlent des pics locaux du flux de chaleur au cours du temps. Ce fait témoigne du changement d’état à l’intérieur de la paroi qui contient le materiau à changement de phase. De plus, les courbes des coefficients d’échanges convectifs moyens révèlent la dépendance du coefficient d’echange convectif à la capacité thermique du materiau. Par conséquent, la présence des matériaux à changement de phase à l’intérieur d'une paroi influence l’évolution et la forme de la couche limite thermique
Recent experimental studies have shown that the usual values ​​of the convective heat transfer coefficient h are no longer valid in the presence of phase change materials. Three separate models were developed. Initially a model 1 which treats the fluid-wall (constant temperature) interaction in steady laminar flow has been developed and validated. Then, the wall with heat capacity (model 2) subjected to an air temperature ramp were studied. Finally, a third model (3) has been developed which treats the interaction fluid-wall which contains a phase change material. The results show local peaks of heat flow over time. This fact reflects the phase change inside the wall. Moreover, the curves of the convective heat transfer coefficient indicate the dependence of the coefficient h to the wall’s energy storage capacity. Therefore, the presence of the phase change materials within a wall effect and changes the shape of the thermal boundary layer

Synthese bibliographique sur le rendement thermique des capteurs solaires. Mesure du rendement instantane et du coefficient d'echange thermique des echangeurs de chaleur. Elaboration d'un modele mathematique caracterisant le comportement thermique des echangeurs en regime transitoire