La boîtier (package) d'un composant actif de puissance à structure verticale (diode, IGBT, MOSFET...) a plusieurs rôles. Il doit assurer, outre la connexion électrique de ce dernier, le maintien mécanique de la puce, l'isolation, la tenue en tension du composant, la limitation des phénomènes CEM, une bonne fiabilité dans le temps et une bonne évacuation de la chaleur. Ce dernier point est primordial car la principale limitation du calibre en courant des composants est en général liée à leur température maximale de jonction. Dans un premier temps, nous aborderons différentes études portant sur l'amélioration des transferts de chaleur au sein du module de puissance puis entre ce dernier et l'ambiant : caloducs miniatures, caloducs pulsés, pompes statiques... Nous verrons ensuite qu'une démarche prenant en compte l'ensemble des contraintes liées au packaging et remettant en question la structure même des composants semi-conducteurs apporte des solutions originales pour la construction de modules de puissance performants et innovants.

This study focuses on the experimental and theoretical analyses of radiant ceiling performance and on the use of their simulation models as commissioning tools. A steady state model of such system appears to be an appropriate tool for preliminary calculation, design and diagnosis in commissioning processes. Therefore, the main objective is to support a Functional Performance Test of the system in order to verify the radiant ceiling performance in cooling and/or heating modes. A series of experimental results obtained for seven types of cooling ceilings are used in order to validate this model. A dynamic model is also proposed to interpret the interactions of the radiant ceiling system with its environment (walls, facade, internal loads and ventilation system). This dynamic model is used to support a global commissioning procedure, to verify the radiant ceiling behavior and to evaluate the comfort conditions of the occupants. In this modeling the resultant temperature is calculated as a comfort indicator, as it depends strongly on the transient variation of the surface temperatures in the room. Dynamic tests in heating and cooling mode are used to validate the model. As an example of model application, the cooling ceiling system of a commercial building in Brussels is experimentally evaluated. Commissioning test results show that the influence of surfaces temperatures inside the room, especially the facade and ventilation are significant and that the radiant ceiling system must be evaluated together with its designed environment and not as a separate HVAC equipment.

Le packaging et la gestion thermique dans le domaine de l'électronique sont devenus des enjeux importants en raison de l'augmentation des niveaux de puissance et de la miniaturisation des dispositifs. Ce travail de thèse est consacré au refroidissement des substrats électroniques empilés dans un module 3D, et à l'intégration dans ces derniers, de fonctions thermiques, tels que les caloducs plats. Cette étude se concentre plus particulièrement sur la conception, la réalisation et l'évaluation expérimentale des caloducs métalliques miniatures très fins. Nous avons pu démontrer que l'intégration des composants de type caloduc dans des substrats très fins est possible et représente une solution très intéressante pour la gestion thermique des équipements électroniques des applications avioniques. L'ensemble de ces travaux a permis de mettre aus points de nouvelles techniques d'élaboration de caloducs plats à réseau capillaire fritté et d'ouvrir cette démarche à de nouvelles stratégies de refroidissement.

Une étude des transferts de chaleur convectifs de CO2 supercritique a été menée. Une installation expérimentale a été construite pour la thèse et a permis une investigation expérimentale des transferts de chaleur et des pertes de pressions lors du refroidissement d'écoulements turbulents de CO2 supercritique. Des configurations verticales et horizontales ont été considérées.<br />Les campagnes d'essais en écoulement vertical ont montré que le cœfficient d'échange montrait une forme particulière caractérisée par un pic au voisinage de la température pseudo-critique, la valeur au pic diminue à mesure que la pression augmente. Il apparaît également qu'une forte influence de la convection mixte est à considérée. Les résultats ont été présentés sous une forme caractéristique des études sur la convection mixte en chauffage, confirmant ainsi que les comportements de la convection mixte sont analogues en chauffage et en refroidissement.<br />Parallèlement, un modèle numérique pour la simulation d'écoulement turbulents de fluides supercritiques a été développé.

Thèse de doctorat : Mécanique et Energétique : Nancy 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Lasers, Molécules, Rayonnement atmosphérique : Lille 1 : 2004. / N° d'ordre (Lille 1) : 3554. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 185-187.

La maîtrise et le contrôle de la cristallisation afin d'obtenir des cristaux de taille, de forme et du polymorphisme désirés reste une exigence de l'industrie pharmaceutique. La présence d'anti-solvant dans le milieu de cristallisation modifie les grandeurs fondamentales et les mécanismes de cette opération unitaire et peut être un outil permettant son contrôle. L'éthanol est l'un des anti-solvants qu'on peut utiliser dans la cristallisation de la glycine.Ce travail porte sur la cristallisation discontinue de la glycine dans des mélanges (eau/éthanol) par un procédé de cristallisation par refroidissement direct, ou par un procédé de cristallisation semi-continue isotherme de cette molécule en réalisant la sursaturation par ajout d'éthanol. On a étudié l'effet de la quantité et du débit d'éthanol sur différentes grandeurs fondamentales et son influence sur les différents mécanismes de cristallisation de la glycine, ainsi que sur les formes polymorphiques obtenues.

Pour rentabiliser la technologie des cellules solaires, une réduction du coût d'exploitation et de fabrication est nécessaire. L'utilisation de matériaux photovoltaïques a un impact appréciable sur le prix final par quantité d'énergie produite. Une technologie en développement consiste à concentrer la lumière sur les cellules solaires afin de réduire cette quantité de matériaux. Or, concentrer la lumière augmente la température de la cellule et diminue ainsi son efficacité. Il faut donc assurer à la cellule un refroidissement efficace. La charge thermique à évacuer de la cellule passe au travers du récepteur, soit la composante soutenant physiquement la cellule. Le récepteur transmet le flux thermique de la cellule à un système de refroidissement. L'ensemble récepteur-système de refroidissement se nomme module de refroidissement. Habituellement, la surface du récepteur est plus grande que celle de la cellule. La chaleur se propage donc latéralement dans le récepteur au fur et à mesure qu'elle traverse le récepteur. Une telle propagation de la chaleur fournit une plus grande surface effective, réduisant la résistance thermique apparente des interfaces thermiques et du système de refroidissement en aval vers le module de refroidissement. Actuellement, aucune installation ni méthode ne semble exister afin de caractériser les performances thermiques des récepteurs. Ce projet traite d'une nouvelle technique de caractérisation pour définir la diffusion thermique du récepteur à l'intérieur d'un module de refroidissement. Des indices de performance sont issus de résistances thermiques mesurées expérimentalement sur les modules. Une plateforme de caractérisation est réalisée afin de mesurer expérimentalement les critères de performance. Cette plateforme injecte un flux thermique contrôlé sur une zone localisée de la surface supérieure du récepteur. L'injection de chaleur remplace le flux thermique normalement fourni par la cellule. Un système de refroidissement est installé à la surface opposée du récepteur pour évacuer la chaleur injectée. Les résultats mettent également en évidence l'importance des interfaces thermiques et les avantages de diffuser la chaleur dans les couches métalliques avant de la conduire au travers des couches diélectriques du récepteur. Des récepteurs de multiples compositions ont été caractérisés, démontrant que les outils développés peuvent définir la capacité de diffusion thermique. La répétabilité de la plateforme est évaluée par l'analyse de l'étendue des mesures répétées sur des échantillons sélectionnés. La plateforme démontre une précision et reproductibilité de ± 0.14 ° C/W. Ce travail fournit des outils pour la conception des récepteurs en proposant une mesure qui permet de comparer et d'évaluer l'impact thermique de ces récepteurs intégrés à uri module de refroidissement.

Ce travail aborde la problématique des systèmes de refroidissement ou de contrôle thermique industriels. Nous avons particulièrement mis l'accent sur le refroidissement des serveurs informatiques. Une première partie consiste en l'étude des moyens d'amélioration des techniques de refroidissement existantes, tandis que la deuxième partie est une réflexion sur des techniques de refroidissement alternatives potentiellement plus efficaces et répondant aux demandes actuelles du contrôle thermique industriel. Dans le premier chapitre, nous analysons la bibliographie et la théorie relatives aux phénomènes physiques derrière les techniques de refroidissement étudiées. Ensuite, une classification des techniques de refroidissement est proposée en fin de chapitre. Ce chapitre a servi de base pour l'amélioration des technologies de refroidissement existantes et à la réflexion sur de nouvelles techniques plus efficaces. Le second chapitre porte sur l'optimisation d'une plaque froide, destinée au refroidissement des serveurs informatiques, en s'aidant d'un outil numérique et d'essais expérimentaux. Nous avons noté une augmentation des transferts de chaleur dans la plaque froide en utilisant des inserts, notamment ceux en forme de losange disposés en quinconce. A l'inverse, l'utilisation de certains nanofluides en tant que fluides caloporteurs ne semble pas apporter de gain significatif. Dans le troisième chapitre nous détaillons la démarche suivie pour la conception d'un dissipateur de chaleur basé sur une technologie caloducs, destiné au refroidissement des cartes électroniques. En premier lieu, nous présentons le modèle thermohydraulique de dimensionnement d'un caloduc cylindrique ; une étude paramétrique (géométrique, type de fluide,...) nous a permis d'identifier le jeu de paramètres donnant la meilleure performance du caloduc. En second lieu, nous évoquons les tests réalisés sur le dissipateur de chaleur à caloduc qui nous amènent à valider en partie le modèle thermohydraulique développé. Le dernier chapitre porte sur la réalisation et l'étude d'un démonstrateur pour le refroidissement des cartes électroniques par immersion dans un liquide à basse température de saturation. On commence par la mise en place et l'utilisation d'un modèle numérique pour la conception du démonstrateur, puis des tests expérimentaux sont réalisés. Les premiers résultats obtenus en utilisant le SES-36 comme fluide de travail sont assez prometteurs.Mots clés : modélisation, transfert de chaleur, refroidissement, datacenter, liquid-cooling, caloducs, échangeurs, nanofluides, ébullition en vase, simulation numérique

Les légionelles sont un enjeu de santé publique majeur car ces bactéries sont responsables des cas de légionellose, parfois mortels. Les tours aéroréfrigérantes (TAR) peuvent être incriminées car pouvant potentiellement émettre des aérosols contaminés. Un traitement de désinfection de ces eaux est donc nécessaire. Cependant les techniques actuelles conduisent très souvent à des injections importantes de réactifs induisant des rejets écotoxiques dans l'environnement qu'il est nécessaire de limiter. L'application du traitement d'oxydation avancée H2O2/UV - considéré comme innovant pour ce domaine et dont l'impact environnemental est limité (décomposition du peroxyde d'hydrogène en eau et oxygène, peu de production de composés toxiques) - a prouvé son efficacité de désinfection à la fois au sein d'un pilote de laboratoire sur une eau reconstituée, chargée en microorganismes et matière organique, mais aussi lors du traitement de l'eau d'une TAR du secteur tertiaire. Les ultraviolets ont été appliqués de manière continue (10 à 22 J.cm-2 sur le pilote ; 2 à 7 J.cm-2 sur la TAR) avec le maintien d'un résiduel constant en peroxyde d'hydrogène (10 à 50 mg.L-1 sur le pilote ; 3 à 10 mg.L-1 sur la TAR). Sur le pilote de laboratoire, le traitement H2O2/UV a montré une efficacité supérieure à l'application des UV ou du peroxyde d'hydrogène seul. Des abattements plus importants sur les paramètres microbiologiques de l'eau et des biofilms (ATP, bactéries cultivables et totales) et une modification profonde de la matière organique (minéralisation) ont pu être observés. Il a ainsi été conservé les avantages de chaque technique (désinfection reconnue des UV et action bactéricide de H2O2), tout en limitant leurs inconvénients (absence de rémanence des UV, fortes concentrations nécessaires en H2O2) grâce à la génération de radicaux hydroxyles pouvant agir sur les microorganismes et la matière organique. L'étude sur une TAR a confirmé ces résultats et a montré de bonnes performances de désinfection en comparaison avec celles obtenues pour le dioxyde de chlore. Cependant, lors les phases d'optimisation des essais, une adaptation des bactéries au peroxyde d'hydrogène a été observée indiquant la nécessité d'un contrôle régulier de cet oxydant afin de maintenir un résiduel conséquent et d'éviter la mise en place d'une dérive du système. De plus, il a été montré que le traitement n'a eu qu'une faible action sur les produits de conditionnement de l'eau (antitartre, anticorrosion). Une rapide évaluation économique a permis de placer le couplage H2O2/UV dans le même ordre de grandeur que les traitements habituels.