Experimental study and calculation method of transport characteristics of ice slurries
Etude expérimentale et méthode de calcul des caractéristiques thermophysiques des coulis de glace
Résumé
This paper presents an experimental study of transport characteristics of ice slurries made of ice / water / ethanol mixtures. The first part of this paper deals with an experimental approach of its rheological behaviour. It is based on an online measurement of the apparent viscosity using an Ostwald viscosimeter. The second part of this paper is concerned with the experimental measurement of heat exchange coefficient obtained with this type of secondary refrigerant. Local Nusselt number evolution is computed from rheological characteristics of ice slurry as a function of ice concentration and Reynolds number in the flow. Resulting calculated heat transfer coefficients fit experimental data with a good accuracy (± 13 %). Values of 1500 to 2500 W/m²K were observed and shown to depend mainly on ice concentration. These values were obtained in experimental conditions similar to many practical situations. Methods developed in this paper should be considered as a first milestone toward design of systems using ice slurry as secondary refrigerant.
Cet article présente une étude expérimentale des caractéristiques thermophysiques des coulis de glace à base d'un mélange eau/éthanol. La première partie traite d'une approche expérimentale du comportement rhéologique de ce mélange. Elle est basée sur une mesure en ligne de la viscosité apparente au moyen d'un viscosimètre d'Ostwald. La seconde partie traite de mesures expérimentales des coefficients d'échanges de chaleur obtenus avec ce fluide frigoporteur. Les nombres de Nusselt locaux sont calculés sur la base des caractéristiques rhéologiques du coulis de glace. Les modèles de prédiction des coefficients de transfert de chaleur recoupent les données expérimentales avec une précision acceptable (+- 13%). Des valeurs de 1500 à 2500 W/m²K sont observées et il a été montré qu'elles dépendent principalement de la concentration en glace. Ces valeurs ont été obtenues dans des conditions expérimentales proches de celles que l'on rencontre dans des situations pratiques. Les méthodes développées dans cet article permettent le dimensionnement d'échangeurs de chaleur utilisés avec les coulis de glace.