Régimes d’instabilités en ébullition naturelle confinée

Flow instabilities during pool boiling in narrow spaces

Résumé

Cette étude porte sur la caractérisation des instabilités d’écoulement en ébullition naturelle convective dans un canal étroit vertical. Les expériences ont été réalisées à l’aide d’un bloc en cuivre chauffé et immergé dans une cuve remplie de n-pentane à l’état saturé. Le bloc est segmenté afin d’assurer une condition de flux uniforme en paroi. L’épaisseur du canal varie de 200 µm à 2,4 mm. Les visualisations à l’aide d’une caméra rapide et par stroboscopie effectuées lors des essais d’ébullition permettent de déterminer les modes d’écoulement. L’évolution des fréquences caractéristiques est étudiée en fonction de l’épaisseur du canal et du flux pariétal. Une cartographie des régimes d’instabilités en fonction du flux réduit et du nombre de Bond est présentée. L’influence de l’obturation latérale du canal a été étudiée.

Abstract

An investigation of flow instabilities during boiling in a narrow space between two vertical surfaces is reported in this paper. The experiments were performed with a copper block heated and immersed in saturated n-pentane. The block is segmented in order to obtain a constant heat flux on the surface. The gap size ranges from 200 µm to 2.4 mm. Flow patterns are determined using high-speed camera and visual observation with stroboscopic light performed during boiling. The behaviour of the characteristic frequencies is studied as a function of the gap size and the heat flux. A flow pattern map for instabilities, based on the Bond number and a reduced heat flux is presented. The influence of the closure of the side channel edge has been performed.