Estimation du coefficient d'échange thermique local sur des ailettes circulaires planes d'un tube d'échangeur de chaleur à faisceau aligné ou quinconcé.

Abstract

Le présent travail concerne la simulation numérique inverse des problèmes de la conduction de chaleur dans les tubes lisses et les tubes à ailettes circulaires. Deux types de ces problèmes sont résolus et sont analysés : 1) l'estimation du coefficient de transfert de chaleur dépendant de l'espace et du temps sur les frontières des sections droites des tubes: 2) l'estimation de ce coefficient sur les ailettes circulaires. Les différents modèles mathématiques régissant ces problèmes inverses sont traités en utilisant la méthode des éléments finis en combinaison avec l'algorithme itératif du gradient conjugué. Une grande partie de ce mémoire de thèse est réservée à l'étude de transfert de chaleur sur les ailettes circulaires planes situées dans des faisceaux de tubes arrangés en lignes ou en quinconce. L'étude couvre une gamme étendue du nombre de Reynolds pour trois différentes positions du tube dans l'échangeur. This work concerns the numerical inverse simulation of the heat conduction problems in the smooth and finned tubes. Two types of these inverse problems are solved and analyzed: 1) the estimation of the heat transfer coefficient depending on time and space on the borders of the straight sections of tubes; 2) the estimate of this coefficient on the circular fins. The different mathematical models governing these inverse problems are solved using the finite element method in conjunction with the iterative conjugate gradient algorithm. Much of this thesis is reserved to study the heat transfer characteristics on a circular plane fin in a finned tube bundle for both aligned and staggered arrangements. The study covers a wide range of Reynolds number, for three different positions of the finned tube inside the heat exchanger.