Study of the distribution of adiabatic sigle and two-phase flows in a small channel heat exchanger. Regular and singular pressure losses.
Etude de la distribution d'écoulements adiabatiques mono- et diphasiques dans un échangeur à mini-canaux. Pertes de pression régulières et singulières.
Résumé
An experimental device was realized to characterize the distribution of a two-phase flow in a heat exchanger with minichannels and to measure the singular and regular pressure losses. A transparent test section made of polycarbonate was built in which the fluid is distributed into 8 multi-port tubes. The instrumentation makes it possible to measure the pressure losses in different points of the input header and near the intrusion of the multi-port tubes in the header.. The used fluid was the refrigerant HFE-7100 in order to carry out experiments close to atmospheric pressure and ambient temperature. The range of the vapour quality at the test section inlet was between 0.1 to 0.9. The two-phase refrigerant was condensed at the outlet of each small channel tube in order to measure each flow rate separately. The mass flux range was between 15 to 650 kg/(m².s) in the manifold and between 100 to 3 000 kg/(m².s) in the small channels. Results were compared with a numerical simulation and with available correlations for single phase flows. Other results refer to two-phase flows: pressure losses along the small channels, as well as pressure drops in the manifold singularities. These pressure losses are closely related to the flow pattern and were compared with available models for traditional diameters.
Un dispositif avec une section d'essais en polycarbonate poli a été réalisé dans le but de caractériser expérimentalement la distribution d'un écoulement diphasique dans un échangeur à mini-canaux et d'y mesurer les pertes de pression singulières et régulières. L'instrumentation permet de mesurer les pertes de pression le long du distributeur ainsi qu'aux bornes des mini-canaux qu'il alimente. Ces pertes de pression sont étroitement liées au type d'écoulement et à la géométrie. Pour cette dernière, on a retenu une intrusion des barrettes contenant les mini-canaux dans le distributeur. Le fluide utilisé est le HFE-7100 qui permet de travailler au voisinage de la pression atmosphérique et de la température ambiante. La gamme de titre en vapeur en entrée de section d'essais varie entre 0,1 et 0,9. Le mélange diphasique est condensé séparément en sortie de chaque mini-canal afin d'y mesurer le débit. La gamme des densités de flux massique peut varier entre 15 et 650 kg/(m2.s) dans le istributeur et entre 100 et 3 000 kg/(m2.s) dans les mini-canaux. Une campagne d'essais a été réalisée et comparée à une simulation numérique et aux corrélations existantes pour des écoulements monophasiques. La seconde campagne d'essais concerne les écoulements diphasiques. Elle permet d'obtenir les pertes de pression diphasiques le long des mini-canaux ainsi que celles dues aux singularités dans le distributeur. Ces résultats sont comparés aux modèles disponibles pour les diamètres classiques.