Ebullition en convection forcée d'un mélange zeotrope HFC23/HFC134a à l’intérieur d’un tube lisse horizontal

A. Alj1*, N. Berrada1, A. Bontemps2, A. Sakout1

1 Faculté des Sciences Dhar el Mehraz, Laboratoire de Mécanique des Fluides et Energétique, B.P.1796, Atlas Fés, Maroc,

2 CEA -Grenoble, GRETh, 17, Rue des Martyrs,38054 Grenoble cedex, France

* Corresponding author. E-mail : aaljma@yahoo.fr

Received :18 June 2002; revised version accepted : 20 November 2002

Abstract

This study presents experimental heat transfer results obtained during the boiling of zeotropic mixture refrigerant HFC23/HFC134a for three mass compositions of HFC23 (3%, 8% et 12%), inside a horizontal smooth tube. The test section is a straight coaxial exchanger; in the internal tube evaporates refrigerants and in the annular space circulates in co-current the hot water that yields heat to the refrigerants. Tests have been realized with heat flux varying 2 to 50kW/m², the mass flux was varied from 80 to 400kg/m²s and the vapor quality varies from 1 to 95%. In comparison to the pure refrigerant HFC134a the mixture refrigerant HFC23/HFC134a heat transfer coefficients are lower. This degradation increases with the composition of HFC23; it reaches 50% at composition of 12%. For pressure drop, the model recommended by Martinelli allows a good estimation.

Keywords: Heat transfer; Exchange coefficient; Zeotropic mixture; Boiling; Horizontal smooth tube; Refrigerant.

Résumé

Cette étude présente les coefficients d'échanges obtenus expérimentalement lors de l’ébullition à l’intérieur d’un tube lisse horizontal du mélange zéotrope HFC23/HFC134a à trois compositions massiques en HFC23 (3%, 8% et 12%). La section d’essai est un échangeur coaxial droit; dans le tube intérieur s'évapore le fluide frigorigène et dans l’espace annulaire circule à co-courant l’eau chaude qui cède une puissance thermique au fluide frigorigène. Les essais ont été réalisés avec une densité de flux de chaleur variant de 2 à 50kW/m², la vitesse massique comprise entre 80 à 400kg/m²s et le titre de la vapeur varie de 1 à 95%. Les coefficients d'échange du mélange sont inférieurs à ceux du corps pur HFC134a. Cette dégradation augmente avec la composition en HFC23; elle atteint 50% pour une composition de 12% en HFC23. Pour les pertes de pression, le modèle préconisé par Martinelli permet une bonne estimation pour les fluides testés.

Mots clés: Transfert de chaleur ; Coefficient d’échange ; Mélange zéotrope ; Ebullition ; Tube lisse horizontal ; Fluides frigorigènes.

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