L’originalité de cette étude consiste dans l’analyse et la fabrication d’échangeurs de chaleur munis d’extensions de surface (ailettes) à base de polymères chargés, compacts et à hautes performances. Ce projet pluridisciplinaire se compose d’une étude numérique et expérimentale du comportement thermomécanique des matériaux (polymères chargés) et s’intéresse à l’analyse numérique et expérimentale des échangeurs de chaleur à tube-ailette en polymère. En effet, il vise principalement au : (i) développement de systèmes polymères chargés à conductivité thermique améliorée. (ii) L’étude de nouvelles architectures et conceptions d’échangeurs utilisant des polymères à conductivité améliorée.Le premier point est atteint par une étude numérique, élaboration et caractérisations expérimentales des formulations polymère-charge montrant une conductivité thermique intéressante.Le deuxième point est traité par une optimisation des paramètres géométriques de configurations classiques d’échangeurs de chaleur tube-ailettes par voie de simulations numériques. Une première étude réalisée sur un échangeur à rang de tubes permet de montrer la pertinence du point de vue énergétique d’un échangeur tube-ailettes en matériau polymère. Une seconde partie est consacrée à l’étude de plusieurs configurations d’échangeurs multi-tubulaires à plusieurs rangs de tubes définies à partir des résultats de la précédente étape. Les performances thermo-aérauliques de ces configurations sont favorablement comparées à celles d’échangeurs métalliques traditionnels.La dernière partie confirme la processabilité de ce type d’échangeurs par la construction des prototypes à partir de techniques d’élaboration traditionnelles (injection et extrusion) ou modernes (fabrication additive) afin de déterminer les avantages et les inconvénients de chacune. / The originality of this study consists in the analysis and the manufacturing of finned-tube heat exchangers (with extension surface) based on filed polymers, compact with high performances. This multidisciplinary project contains a numerical and experimental study on the thermomechanical properties of filed polymers and is interest in the numerical and experimental analysis of polymer finned-tube heat exchangers. Indeed, it aims mainly to : (i) develop filled polymer systems with improved thermal conductivity. (ii) Study of new architectures and configurations of heat exchanger using filed polymers.The first point is reached by a numerical study, elaboration and experimental characterizations of polymer/filler formulations showing interesting thermal conductivity.The second point is treated by an optimization of the geometric parameters of classic tube-fin heat exchanger configurations by numerical simulations. A first study carried out a single row of tube shows the effect of geometric and thermos-physical parameters on thermos-aeraulic performances of a tube-fin heat exchanger made of filed polymer material. A second part is devoted to the study of several configurations of multi-tubular heat exchangers with several rows of tubes defined from the results of the previous stage. The thermo-aeraulic performances of these configurations are favorably compared with those of traditional metal heat exchangers.The last part confirms the processability of this type of heat exchangers by the construction of prototypes with traditional techniques (injection and extrusion) or modern (additive manufacturing) methods to determine the advantages and disadvantages of each one.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2019MTLD0001 |
| Date | 22 February 2019 |
| Creators | Jabbour, Joseph |
| Contributors | Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, Lacrampe, Marie-France, Bougeard, Daniel |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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