Heat transfer and air flow in domestic refrigerators
Modélisation des écoulements et des transferts thermiques dans les réfrigérateurs domestiques
Résumé
This work was carried out in order to study the heat transfer by natural convection in a domestic refrigerator (without ventilation). Two configurations were investigated: empty refrigerator with and without shelves. Both experimental and numerical approaches were used. Simulations using a CFD software was undertaken supposing a constant evaporator temperature and laminar 3D-flow. Air temperature and velocity fields were shown. It was found that the warm zone is located at the top of the refrigerator and the cold zone at the bottom. The air temperature obtained from simulations was compared with the experimental values. Good agreement was obtained particularly at the bottom part of the refrigerator. However, the model over predicted the air temperature at the top part. This may relate to the fact that the heat transfer by radiation was not taken into account in the model. It was observed that the presence of shelves in the refrigerator contribute to a slight increase of air temperature compared to the one without shelves.
L`objectif de notre travail est de caractériser les champs de température et de vitesse d`air au sein d`un réfrigérateur ménager à froid statique (sans ventilation). Deux configurations ont été étudiées : réfrigérateur vide sans étagères et avec des étagères en verre. Des approches expérimentales et numériques ont été employées. Des simulations en 3D sur un logiciel de mécanique des fluides ont été réalisées en régime laminaire et avec une température constante de l`évaporateur. Des champs de température de l'air et de vitesse ont été comparés. Nous avons constaté l`existence d`une forte hétérogénéité de température dans les deux étudiés : des zones chaudes en haut du réfrigérateur et des zones froides en bas. La température de l'air obtenue à partir des simulations a été comparée avec les valeurs expérimentales. Une bonne concordance a été obtenue sur la partie inférieure du réfrigérateur. Cependant, la température de l`air a été surestimée dans la partie supérieure du réfrigérateur. Ceci peut relier au fait que le transfert thermique par rayonnement n'a pas été pris en considération dans le modèle. Nous avons constaté également que la température moyenne de l`air augmente légèrement dans le cas d`un réfrigérateur équipé d`étagère en verre.