Contribution à l'étude des systèmes de réfrigération par l'usage des Nano-fluides.

LAKROUNE, Abdelghani (2025) Contribution à l'étude des systèmes de réfrigération par l'usage des Nano-fluides. Doctoral thesis, Faculté des sciences et technologie.

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Abstract

Notre recherche mène une investigation numérique approfondie sur l'amélioration du transfert de chaleur dans des canaux à parois ondulées utilisant des nanofluides à base d'oxyde d'aluminium et d'eau. L'étude examine l'impact de plusieurs paramètres clés, notamment les aspects géométriques (rapport de l'espacement des ondulations : 0-1), les conditions opérationnelles (nombre de Reynolds : 5 000 à 20 000), et les concentrations variables de nanofluide (1 à 6 % en volume). Les résultats montrent qu'un espacement des ondulations nul, combiné à une concentration de nanofluides de 4 %, offre les meilleures performances thermiques, entraînant une amélioration du transfert de chaleur jusqu'à 2,5 fois par rapport aux canaux lisses conventionnels. Bien que les géométries des canaux ondulés améliorent de manière significative le transfert de chaleur, elles induisent également des pertes de charge supplémentaires, ce qui révèle un compromis essentiel entre l'amélioration de la performance thermique et l'augmentation de la puissance de pompage nécessaire. L'étude met en évidence l'importance de l'équilibre à maintenir entre l'optimisation du transfert de chaleur et le maintien de l'efficacité opérationnelle, notamment dans les systèmes où l'espace est limité. Ces résultats apportent des perspectives précieuses pour la conception de systèmes d'échange thermique nécessitant à la fois une haute efficacité thermique et des dimensions compactes, tels que ceux utilisés dans le refroidissement électronique ou les systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation) à faible consommation d'énergie. De plus, l'étude explore l'influence du nombre de Reynolds sur le comportement thermique et hydrodynamique au sein des canaux ondulés, fournissant ainsi une évaluation approfondie des performances à travers différentes plages opérationnelles. Les conclusions tirées de cette étude offrent des orientations pratiques pour l'optimisation de la conception des échangeurs thermiques, en prenant en compte à la fois la résistance thermique et la performance globale du système dans des conditions variables.

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