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Etude numérique et expérimentale de l'intensification des transferts convectifs par vent ionique
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| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Etude numérique et expérimentale de l'intensification des transferts convectifs par vent ionique / Sid'Ahmed Ould Ahmedou; sous la direction de Alain Le Bail, Camille Solliec et Michel Havet |
| Publié : |
2010 |
| Description matérielle : | 1 vol. (108 f.) |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Sciences pour l'ingénieur. Génie des procédés : Nantes : 2010 |
| Sujets : |
| Variantes de titre : | Numerical and experimental study of heat transfer enhancement by ionic wind |
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| Bibliographie : | Bibliogr. f. 101-108 Les procédés thermiques ou frigorifiques dans le secteur alimentaire consistent à transférer de l énergie entre le produit à traiter et de l air. Ces procédés convectifs tels le séchage ou la réfrigération requièrent de grands volumes d air et sont très énergivores. Des solutions innovantes doivent être envisagées pour augmenter les échanges superficiels. Ce travail concerne l intensification des transferts par vent ionique. On s intéresse aux phénomènes électrohydrodynamiques (EHD) dans un canal où une décharge couronne est générée par un fil placé transversalement. Il s agit de perturber l écoulement d air principal et d intensifier les transferts de chaleur par convection sur la paroi inférieure. Un modèle numérique est développé pour la résolution des équations couplées de l EHD. Cet algorithme original est validé dans un premier temps par rapport à des données de la littérature. A l aide de ce modèle, l influence de paramètres (géométrie, potentiel appliqué, vitesse) sur l intensification des transferts est analysée. D un point de vue expérimental, un banc est conçu spécifiquement pour mesurer l évolution du coefficient d échange local à partir de la thermographie infrarouge. Les expériences confirment les tendances obtenues par le modèle et permettent de démontrer une intensification pouvant atteindre localement un facteur 6. Le vent ionique perturbe efficacement la couche limite et intensifie les transferts uniquement pour de faibles nombres de Reynolds. L étude est ensuite étendue pour analyser à l aide du modèle le cas où la décharge couronne est générée par plusieurs fils. Des conclusions en terme de conception sont ainsi proposées Convection is still nowadays the main heat transfer mode that is applied in food processes. The thermal and refrigeration processes usually consist in blowing large air volume rates towards the food. Innovative processes should be investigated to enhance the convective heat transfer. Within the framework of this numerical and experimental thesis, the study focuses on the electrohydrodynamic (EHD) phenomena in a channel where a corona discharge is generated by a wire placed transversely in a channel. The objective is to disturb the air flow and to increase the convective heat transfer coefficient on the down wall. A numerical model has been developed for solving coupled equations of EHD. This original algorithm has been validated by comparison with literature data and experiences for a flat horizontal plate. The model is used in order to analyse the effect of some process parameters (geometry, applied voltage, velocity) on the flow and on the convective heat transfer enhancement. From an experimental point of view, an experimental bench was designed to analyze the local heat transfer coefficient by infrared thermography. The experiments confirm the trends obtained by the model and demonstrate that the heat transfer enhancement can be locally up to a 6 fold increase. The ionic wind is able to disturb the main flow for low Reynolds number. The numerical study is then extended to analyse the case where a corona discharge is generated by a multiple fine-wire electrodes. Conclusions are derived to help in designing such a process |