Orientador: André Luiz Seixlack / Resumo: Evaporadores são trocadores de calor usados em sistemas de refrigeração com a função de transferir calor do ambiente a ser refrigerado. As baixas temperaturas de operação desses trocadores de calor favorecem a formação de geada sobre suas superfícies. O acúmulo de geada, dependendo de sua espessura, pode reduzir a capacidade de refrigeração do evaporador e, consequentemente, reduzir também o desempenho do sistema de refrigeração. Neste trabalho apresenta-se um modelo distribuído para analisar a influência da formação e do adensamento de geada sobre o desempenho de evaporadores do tipo tubo-aletado, comumente usados em refrigeradores frost-free. O escoamento do fluido refrigerante no interior dos tubos é considerado unidimensional e dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico e outra de vapor superaquecido. A queda de pressão do escoamento no interior dos tubos é considerada. As equações fundamentais de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação de energia são usadas para modelar o escoamento do fluido refrigerante. Na região bifásica o escoamento é analisado segundo o modelo homogêneo. A equação da conservação da energia na parede do tubo também é resolvida, para o cálculo da distribuição de temperatura ao longo dessa parede. Do lado do ar, os princípios de conservação da massa, quantidade de movimento e de conservação da energia são empregados para simular a formação e crescimento da geada sobre a superfície do evaporador. O sistema de equaçõe... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Evaporators are heat exchangers of the refrigeration systems used to transfer heat from the refrigerated environment. Their low operating temperatures favour the frost formation on their surfaces. Frost accumulation, depending on its thickness, can reduce the evaporator cooling capacity and, consequently, also reduce the refrigeration system performance. This work presents a distributed model to analyze the influence of formation and frost densification on the performance of tube-finned evaporators, commonly used in “no-frost” household refrigerators. The refrigerant flow inside the tubes is taken as one-dimensional and divided in a two-phase flow region and a superheated vapor flow region. The pressure drop inside the tubes is considered. The fundamental equations of mass conservation, momentum, and energy conservation are used in order to model the refrigerant flow. The homogeneous flow model is employed for the two-phase flow region. The energy conservation equation for the evaporator tube wall is also solved to obtain of wall temperature distribution. On the air side, the principles of mass conservation, momentum and conservation of energy are employed to simulate the formation and frost growth on the evaporator surface. The system of equations is integrated numerically and solved iteratively by successive substitutions. Comparisons between numerical results obtained in this work and experiments available in open literature show good agreement. Considering the entire rang... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Cooling of electronic equipments has become an important issue as the advances in technology enabled the fabrication of very small devices. The main challenge in cooling is the space limitation. The use of miniature refrigerators seems to be a solution alternative for the cooling problem. The objective of this study is to design and simulate a vapor compression refrigeration cycle for a micro-scale refrigerator. A MATLAB code is developed for the simulations. The four components of the refrigerator, namely, the condenser, evaporator, compressor and the capillary tube are designed separately. The cycle is successfully completed nearly at the same point where it begins. The cold space temperature, ambient air temperature, condensation and evaporation temperatures, and the evaporator heat load are the predetermined parameters. A fan is used to cool the condenser, and the compressor is selected as isentropic. R-134A is selected as the refrigerant and a simple interpolation code is developed to obtain the thermophysical properties of R-134A. The original design is carried out with an isentropic compressor. For the purpose of comparison, a cycle with a polytropic compressor is also considered. Similarly, two alternative designs for the evaporator are developed and simulated. A second law analysis is performed at the end of the study.

Orientador: André Luiz Seixlack / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um modelo distribuído para análise de condensadores do tipo parede aquecida, hot-wall, usados em refrigeradores domésticos. Nesse modelo considera-se o escoamento do fluido refrigerante no interior do tubo do condensador e a transferência de calor entre a placa de revestimento externo do refrigerador e o ar ambiente. No modelo, inclui-se também a transferência de calor ao longo da fita de alumínio, usada para fixação do tubo na placa de revestimento externo e a transferência de calor através do isolamento térmico para o interior do compartimento refrigerado. O escoamento no interior do tubo é considerado unidimensional e dividido em três regiões: região monofásica de vapor superaquecido, região bifásica líquido-vapor e região monofásica de líquido sub-resfriado. O escoamento bifásico é analisado segundo o modelo homogêneo, ou seja, considerando condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. Considera-se também a queda de pressão do escoamento no interior do tubo. A fita de alumínio e a placa de revestimento externo são consideradas como aletas com extremidades adiabáticas. As equações do escoamento do fluido refrigerante: conservação da massa, quantidade de movimento e conservação de energia, são resolvidas por integração numérica e a equação de conservação de energia ao longo da fita de alumínio é resolvida pelo método de Volumes Finitos. O sistema de equações algébricas, decorrente do processo de discretização das equações difere... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a distributed model for the analysis of hot-wall condensers used in domestic refrigerators. In this model, the flow of refrigerant inside the condenser tube and the heat transfer between the outer coating plate of the refrigerator and the ambient air are considered. Also included in this model the heat transfer along the aluminum tape used to hold the tube to the outer coating plate and the heat transfer through the thermal insulation into the refrigerated compartment. The flow inside the tube is taken as one-dimensional and divided into three regions: superheated vapor region, two-phase liquid-vapor region and sub-cooled liquid region. The two-phase flow is analyzed according to the homogeneous model, that is, considering conditions of thermal and hydrodynamic equilibrium between the phases. It is also considered the pressure drop of the flow inside the tube. The aluminum tape and the outer coating plate are considered as fins with adiabatic ends. The equations of the refrigerant flow: mass conservation, momentum and energy conservation, are solved by numerical integration and the energy conservation equation along the aluminum tape is solved by the Finite Volume method. The set of algebraic equations, resulting from the discretization process of the differential equations, is solved iteratively by successive iterations, point-to-point along the condenser tube and the aluminum tape. The results obtained are compared with experimental data available in the ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: André Luiz Seixlack / Banca: Emanuel Rocha Woiski / Banca: José Roberto Simões Moreira / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para a simulação do escoamento transiente de fluidos refrigerantes ao longo de condensadores do tipo arame-sobre-tubo, comumente usados em refrigeradores domésticos que empregam o ciclo de compressão de vapor. A análise envolve o escoamento do fluido refrigerante no interior do tubo e a transferência de calor por convecção natural e radiação entre a superfície externa do tubo, as aletas em forma de arames cilíndricos e o ar externo. No interior do tubo o escoamento é considerado unidimensional e dividido em uma região monofásica de vapor superaquecido, uma região bifásica líquido-vapor e outra em que o refrigerante encontra-se no estado de líquido subresfriado. A queda de pressão no interior do tubo é também considerada. Na região bifásica o escoamento é considerado homogêneo, ou seja, são consideradas condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. Inicialmente, condições de regime permanente serão assumidas e posteriormente será analisada a resposta dinâmica do condensador às variações das condições de operação do sistema. A simulação do escoamento ao longo do condensador é obtida a partir da solução numérica das equações de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação de energia. Para a parede do condensador, a equação de conservação de energia é resolvida para determinar a sua distribuição de temperatura. O método de Volumes Finitos é usado na discretização das equações governantes. O modelo permite a determinação, nos regimes permanente e transiente, das distribuições de pressão, título, temperatura do refrigerante e temperatura do tubo ao longo do condensador, em função da geometria do condensador e das condições de operação. O modelo proposto é analisado e os resultados obtidos são discutidos e comparados... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant fluid flow along wire-on-tube condensers, commonly used in vapor compression cycle based domestic refrigerators. The model considers the refrigerant flow inside the tube and the heat transfer from the outer surfaces of the wires and tubes to the surrounding air by free convection and radiation. The refrigerant flow along the condenser is divided into a vapor superheated singlephase region, a two-phase liquid-vapor flow region and a subcooled liquid region. The refrigerant pressure drop is taking into account. The homogeneous model is employed for the two-phase flow region, i.e. the hydrodynamic and thermal equilibrium between the phases are considered. Initially the steady state condition is considered and later condenser unsteady behavior is analyzed. The mass conservation, momentum and energy conservation equations for the refrigerant flow are solved in order to evaluate the distributions of mass flux, pressure and temperature of the refrigerant fluid, respectively. Also, the energy conservation equation for the tube wall is solved to determine the wall temperature distribution. The system of differential equations is solved using the Finite Volume method. The model is analyzed and the obtained results are compared with data available in the open literature. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-27Bitstream added on 2014-06-13T18:10:04Z : No. of bitstreams: 1 lima_rs_me_ilha.pdf: 1489215 bytes, checksum: ed4f819bbee11e72c48fb349bb496fc5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para a simulação do escoamento transiente de fluidos refrigerantes ao longo de condensadores do tipo arame-sobre-tubo, comumente usados em refrigeradores domésticos que empregam o ciclo de compressão de vapor. A análise envolve o escoamento do fluido refrigerante no interior do tubo e a transferência de calor por convecção natural e radiação entre a superfície externa do tubo, as aletas em forma de arames cilíndricos e o ar externo. No interior do tubo o escoamento é considerado unidimensional e dividido em uma região monofásica de vapor superaquecido, uma região bifásica líquido-vapor e outra em que o refrigerante encontra-se no estado de líquido subresfriado. A queda de pressão no interior do tubo é também considerada. Na região bifásica o escoamento é considerado homogêneo, ou seja, são consideradas condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. Inicialmente, condições de regime permanente serão assumidas e posteriormente será analisada a resposta dinâmica do condensador às variações das condições de operação do sistema. A simulação do escoamento ao longo do condensador é obtida a partir da solução numérica das equações de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação de energia. Para a parede do condensador, a equação de conservação de energia é resolvida para determinar a sua distribuição de temperatura. O método de Volumes Finitos é usado na discretização das equações governantes. O modelo permite a determinação, nos regimes permanente e transiente, das distribuições de pressão, título, temperatura do refrigerante e temperatura do tubo ao longo do condensador, em função da geometria do condensador e das condições de operação. O modelo proposto é analisado e os resultados obtidos são discutidos e comparados... / This work presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant fluid flow along wire-on-tube condensers, commonly used in vapor compression cycle based domestic refrigerators. The model considers the refrigerant flow inside the tube and the heat transfer from the outer surfaces of the wires and tubes to the surrounding air by free convection and radiation. The refrigerant flow along the condenser is divided into a vapor superheated singlephase region, a two-phase liquid-vapor flow region and a subcooled liquid region. The refrigerant pressure drop is taking into account. The homogeneous model is employed for the two-phase flow region, i.e. the hydrodynamic and thermal equilibrium between the phases are considered. Initially the steady state condition is considered and later condenser unsteady behavior is analyzed. The mass conservation, momentum and energy conservation equations for the refrigerant flow are solved in order to evaluate the distributions of mass flux, pressure and temperature of the refrigerant fluid, respectively. Also, the energy conservation equation for the tube wall is solved to determine the wall temperature distribution. The system of differential equations is solved using the Finite Volume method. The model is analyzed and the obtained results are compared with data available in the open literature.

Submitted by Roniel de Souza Lima null (roniel.engmec@gmail.com) on 2017-09-13T17:06:48Z No. of bitstreams: 1 versão final_dissertação_Roniel Lima_17 setembro 2017.pdf: 4567933 bytes, checksum: 8c4bf48e57f6f60dabd2a29c4eb7026b (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-09-15T13:34:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lima_rs_me_ilha.pdf: 4567933 bytes, checksum: 8c4bf48e57f6f60dabd2a29c4eb7026b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-15T13:34:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lima_rs_me_ilha.pdf: 4567933 bytes, checksum: 8c4bf48e57f6f60dabd2a29c4eb7026b (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho apresenta-se um modelo distribuído para análise de condensadores do tipo parede aquecida, hot-wall, usados em refrigeradores domésticos. Nesse modelo considera-se o escoamento do fluido refrigerante no interior do tubo do condensador e a transferência de calor entre a placa de revestimento externo do refrigerador e o ar ambiente. No modelo, inclui-se também a transferência de calor ao longo da fita de alumínio, usada para fixação do tubo na placa de revestimento externo e a transferência de calor através do isolamento térmico para o interior do compartimento refrigerado. O escoamento no interior do tubo é considerado unidimensional e dividido em três regiões: região monofásica de vapor superaquecido, região bifásica líquido-vapor e região monofásica de líquido sub-resfriado. O escoamento bifásico é analisado segundo o modelo homogêneo, ou seja, considerando condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. Considera-se também a queda de pressão do escoamento no interior do tubo. A fita de alumínio e a placa de revestimento externo são consideradas como aletas com extremidades adiabáticas. As equações do escoamento do fluido refrigerante: conservação da massa, quantidade de movimento e conservação de energia, são resolvidas por integração numérica e a equação de conservação de energia ao longo da fita de alumínio é resolvida pelo método de Volumes Finitos. O sistema de equações algébricas, decorrente do processo de discretização das equações diferenciais, é solucionado iterativamente por substituições sucessivas, ponto a ponto, ao longo do tubo do condensador e da fita de alumínio. Os resultados obtidos são comparados com dados experimentais disponíveis na literatura. Considerando toda a faixa de vazão em massa do fluido refrigerante analisada, 2,52 – 4,32 kg/h, o desvio absoluto médio entre os resultados calculados e os dados experimentais de capacidade do condensador foi de 1,8 %. / This work presents a distributed model for the analysis of hot-wall condensers used in domestic refrigerators. In this model, the flow of refrigerant inside the condenser tube and the heat transfer between the outer coating plate of the refrigerator and the ambient air are considered. Also included in this model the heat transfer along the aluminum tape used to hold the tube to the outer coating plate and the heat transfer through the thermal insulation into the refrigerated compartment. The flow inside the tube is taken as one-dimensional and divided into three regions: superheated vapor region, two-phase liquid-vapor region and sub-cooled liquid region. The two-phase flow is analyzed according to the homogeneous model, that is, considering conditions of thermal and hydrodynamic equilibrium between the phases. It is also considered the pressure drop of the flow inside the tube. The aluminum tape and the outer coating plate are considered as fins with adiabatic ends. The equations of the refrigerant flow: mass conservation, momentum and energy conservation, are solved by numerical integration and the energy conservation equation along the aluminum tape is solved by the Finite Volume method. The set of algebraic equations, resulting from the discretization process of the differential equations, is solved iteratively by successive iterations, point-to-point along the condenser tube and the aluminum tape. The results obtained are compared with experimental data available in the literature. Considering whole range of refrigerant mass flow rate analyzed, 2.52 - 4.32 kg/h, the mean absolute deviation between the calculated results and the experimental condenser capacity data was 1.8%.

A existência de ondas gravitacionais foi confirmada indiretamente pela observação astronômica de pulsares binários. Detectores de ondas gravitacionais tem sido desenvolvidos desde o trabalho pioneiro de Weber nos anos 60. Esforços estão sendo realizados no sentido de aumentar a sensibilidade dos detectores e realizar uma detecção direta, que ainda não foi confirmada. O Grupo GRAVITON está aperfeiçoando e melhorando a sensibilidade de um detector de ondas gravitacionais que se encontra no Laboratório de Estado Sólido e Baixas Temperaturas do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (LESBT/IFUSP), na cidade de São Paulo com apoio da FAPESP (processo 2006/56041-3). Esse detector, denominado MARIO SCHENBERG, é composto por uma massa ressonante esférica de CuAl(6%) com 65 cm de diâmetro, com aproximadamente 1150 kg, que deverá atingir a sensibilidade h ~ 10-22 em uma banda passante de 50 Hz, em torno de 3200 Hz, quando estiver operando a temperaturas da ordem de 0,05 K. Atualmente o detector já tem toda a sua infraestrutura criogênica montada e testada para resfriamentos a 4 K e toda a suspensão da esfera bem como todo o sistema de filtragem mecânica construídos e montados. Já foram realizadas as primeiras corridas comissionadas em 2006, 2007 e 2008, quando foram realizados vários diagnósticos sobre o sistema e desde então vem sendo desenvolvidos os transdutores para colocar o detector novamente em operação com melhor sensibilidade. Paralelamente, foram realizadas melhorias no próprio detector em razão dos diagnósticos realizados. O trabalho aqui apresentado está associado ao projeto acima. O autor desenvolveu atividades associadas à construção e desenvolvimentos do detector, que podem ser divididas em três partes principais: na parte mecânica, foi desenvolvido, instalado e testado um novo sistema de isolamento vibracional da suspensão da esfera; na parte criogênica foram feitas novas conexões térmicas, cálculos de gastos de hélio líquido e feitos desenvolvimentos para o funcionamento do refrigerador por diluição; e na parte eletrônica foi feita a instalação da eletrônica responsável pela transdução do sinal, além do desenvolvimento de um novo par de antenas de microfita. / The existence of gravitational waves has been confirmed indirectly by astronomical observation of binary pulsars. Gravitational wave detectors have been developed since the pioneering work of Weber in the 60s. Efforts are being made to increase the sensitivity of the detectors and perform a direct detection, wich has not been confirmed yet. The GRAVITON Group is enhancing and improving the sensitivity of a gravitational wave detector which is at the Laboratório de Estado Sólido e Baixas Temperaturas of the Instituto de Física of the Universidade de São Paulo (LESBT / IFUSP), in São Paulo city and is supported by FAPESP (processo 2006/56041-3). This detector, called MARIO SCHENBERG, consists of a spherical resonant mass of CuAl (6%) with 65 cm in diameter, and approximately 1150 kg, which should reach the sensitivity of h ~ 10-22 in a bandwidth of 50 Hz around 3200 Hz, when operating at temperatures of 0.05 K. Currently the detector already has all its infrastructure assembled and tested for cryogenic cooling down to 4 K and the whole suspension of the sphere as well as all mechanical isolation system constructed and assembled. Commissioning runs have already been done in 2006, 2007 and 2008, when several diagnoses on the system were performed and since then there have been many developments on the transducers to put back the detector into operation with improved sensitivity. At the same time, improvements have been made within the detector itself due to the diagnoses. The work presented here is associated with the above project. The author has developed activities and developments associated with the detector construction, which can be divided into three main parts: the mechanical part, in which a new system of vibration isolation was designed for the sphere suspension, installed and tested; the cryogenic part, in which new connections and thermal calculations of liquid helium boil-off rate were made as well as other developments for the operation of a dilution refrigerator; and the electronic part, in which the installation of the electronic signal responsable for the transduction was made, besides the development of a new pair of micro-strip antenna.

The increasing demand for the domestic refrigeration system urges the development of greener form of refrigeration. The eighty-year-old single pressure absorption refrigeration system invented by Albert Einstein and Leo Szilard is attractive as it has no mechanical moving parts and can be driven by heat alone. However, the literature on either the refrigeration system or its components is scarce. The bubble pump is the crucial component of the refrigeration system, but it is poorly understood as its mass flow rate cannot be readily predicted. Two new time correlations in the mass flow rate prediction are presented to increase the accuracy when heat losses occur in the bubble pump. These time correlations are verified with the experimental results. When either the heat input or submergence ratio increases, the accuracy of the prediction increases. The percentage of error for the high heat input or submergence ratio is within ±10%. Working conditions and system dimension have a direct influence to the bubble pump performance. For instance, the bubble pump experimental results show that the mass flow rate of the bubble pump increases when either the submergence ratio or the concentration of ammonia increases. However, the performance of the bubble pump drops when the tube diameter or the system pressure increases. The Einstein refrigeration system has only been rebuilt once since it invention. In order to redesign and rebuilt a practical Einstein refrigeration system, some challenges are revealed. With the combination of the good features of the designs of Einstein and Delano, a new prototype has been rebuilt and tested. The practical results obtained from the five experimental setups are the first set of experimental result that has ever been presented. The highest cooling capacity and coefficient of performance (COP) obtained are 5 W and 0.04 respectively.

Neste trabalho, apresentamos uma proposta de ensino de Física Térmica contextualizada e integrada à formação técnica para alunos de nível médio do curso Técnico Integrado em Refrigeração e Climatização do Instituto Federal Sul-rio-grandense, Campus Venâncio Aires, RS. O trabalho foi desenvolvido com 60 alunos de duas turmas de primeiro ano, durante o segundo semestre de 2011 e, concretizou uma proposta de ementa que buscou construir um currículo integrado entre a formação geral e a técnica, com vistas a uma formação unitária e um ensino potencialmente significativo. Como instrumento motivador e desencadeador do processo de ensino/aprendizagem, utilizou-se um sistema de refrigeração doméstico montado sob a forma de uma bancada didática que, associado a um texto de apoio produzido sob o referencial das teorias da aprendizagem significativa de David Ausubel e da interação social de Lev Semyonovich Vygotsky, guiaram as atividades com os alunos. O produto educacional resultante deste trabalho de conclusão compreende um material didático impresso preparado para a aplicação desta metodologia com alunos, ficando disponível para os demais interessados em utilizar ou adaptar tal material para a sua realidade de ensino. / In this work one presents a proposal of Thermal Physics teaching contextualized and integrated to the technical formation, directed to students of high school from the Integrated Technical Course on Refrigeration and Air Conditioning (Curso Técnico Integrado em Refrigeração e Climatização) of Instituto Federal Sul-rio-grandense, Campus Venâncio Aires, RS. This work was developed with 60 students of two classes of the first year during the second semester of 2011 and it aimed at making true a draft proposal which tries to build an integrated grade, between the general and technical formation, aiming at an unitary formation and a potentially significant teaching. As a motivating and starting instrument of the teaching-learning process one used a domestic refrigeration system, mounted on a teaching table that, associated to a help text, produced based on the theories of significant learning of David Ausubel and the social interaction of Lev Semyonovich Vygotsky, guided the activities along with the students. The educational product resulting from this completion work comprehends a printed didactical material prepared to the application of this methodology with the students, being available to anyone who may be interested in using or adapt such material to their teaching reality.

L'4He et l'3He sont des systèmes modèles pour comprendre les propriétés quantiques de la matière fortement corrélée. C'est pour cette raison que plusieurs études ont été consacrées à la compréhension de leur dynamique. A basses températures où les effets quantiques jouent un rôle essentiel, les excitations élémentaires dans l'4He sont décrites par un mode collectif d'excitations: phonon-roton. Par contre pour un système d'3He la description est plus complexe, le spectre d'excitation a deux composantes: un mode collectif (zéro-son) et un continuum d'excitations incohérentes de type particule-trou. Les deux sont bien décrites par la théorie de Landau des liquides de Fermi qui trouve sa validité pour des petits vecteurs d'onde. Jusqu'à présent, on supposait que la dynamique dans les liquides de Fermi à vecteurs d'onde élevés était essentiellement incohérente. Cette thèse porte sur l'exploration, par diffusion inélastique de neutrons, des excitations collectives dans l'3He liquide 2D adsorbé sur un substrat de graphite. Un tel travail expérimental requiert trois ingrédients essentiels : un réfrigérateur à dilution afin de travailler à basses températures, un spectromètre temps de vol afin de mesurer le facteur de structure dynamique du système et un substrat solide (graphite exfolié ZYX) pour la préparation de films d'3He-2D par physisorption. Nos expériences sur ces films d'3He déposés en deuxième couche sur de l'4He solide adsorbé sur le graphite nous ont permis de faire les observations suivantes : à petit vecteur d'onde, le zéro-son est plus proche de la bande particule-trou que celui observé dans le cas de l'3He massif, tandis qu'à fort vecteur d'onde le mode collectif entre dans le continuum et réapparait de l'autre côté. Cette nouvelle branche, observée pour la première fois, est aujourd'hui décrite par la théorie dynamique à N-corps développée par nos collaborateurs de l'université Johannes Kepler de Linz, Autriche. Au cours de ce travail de thèse plusieurs techniques expérimentales ont été développées, en particulier, un réfrigérateur à dilution sans fluide cryogénique robuste adapté à des expériences de diffusion neutronique. Son optimisation a permis de réduire le temps de refroidissement de ce type de réfrigérateurs. / 4He and 3He are model systems for understanding quantum properties of strongly interacting matter. For this reason many studies have been devoted for the understanding of their dynamics. At low temperatures at which quantum effects play an essential role, the elementary excitations in 4He are described by a phonon-roton collective mode. For 3He, the physical description is more complicated, the spectrum has two components: collective excitations (zero-sound) and incoherent particle-hole excitations. Both are described by Landau's theory of Fermi liquids which is valid at low wave vectors. So far, it was thus believed that the dynamics at high wave vectors is essentially incoherent. This thesis is mainly concerned by exploring the collective excitations of a two dimensional 3He film adsorbed on graphite, using inelastic neutron scattering. Such an experiment has three main requirements: a dilution refrigerator in order to work at low temperatures, a time of flight spectrometer for measuring the dynamical structure factor of 3He and a solid substrate (exfoliated graphite ZYX) to obtain a two dimensional film by physical adsorption. Our investigations of the dynamics in two-dimensional 3He adsorbed on graphite preplated with 4He films have revealed important features: At low wave-vectors, the zero-sound mode is considerably depressed compared to bulk 3He. At higher wave vectors, the collective excitations branch enters the particle-hole continuum, and reappears at the lower energy branch of the continuum. This new branch, observed for the first time, is described by the dynamic many-body theory developed by our collaborators from Johannes Kepler University, Linz, Austria. During this work several low temperature techniques have been developed, in particular a robust, cryogen-free dilution refrigerator adapted to the demanding conditions of a neutron scattering experiments. Due to its efficient design, the cooling time has been considerably reduced compared to that of refrigerators of the same type developed in the past.