Etude numérique de l'influence de l'inclinaison sur l'évaporation d'un film liquide s'écoulant sur une paroi plane isotherme ou à flux de chaleur imposé

Authors

  • El Hacene Mezaache,

    1. Ecole Normale superieure d'Enseignement Technique, B.P. 26, 21000 Skikda, Algérie
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  • Et Michel Daguenet

    Corresponding author
    1. Université de Perpignan, Laboratoire de Thermodynamique et d'Energetique, 52, Avenue de Villeneuve, 66860 Perpignan Cedex, France
    • Université de Perpignan, Laboratoire de Thermodynamique et d'Energetique, 52, Avenue de Villeneuve, 66860 Perpignan Cedex, France
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Abstract

Les auteurs étudient numériquement, à l'aide d'une méthode implicite aux différences finies centrées et à maillage variable, l'influence de l'inclinaison sur l'évaporation d'un film liquide s'écoulant sur une paroi plane, isotherme ou à flux de chaleur imposé, horizontale ou inclinée, en supposant l'existence de couches limites laminaires bidimension-nelles à propriétés physiques variables. Dans le cas d'un système eau-air humide, ils comparent leurs résultats à ceux d'autres auteurs et étudient les influences de la vitesse d'entrée de l'écoulement d'air et de l'inclinaison de la plaque. Ils montrent que, pour le cas d'une paroi isotherme, l'inclinaison de la plaque influe sur les phénomènes de transfert de masse et de chaleur, principalement aux faibles vitesses de l'écoulement d'air et pour des angles inférieurs à 10°. Dans ce domaine, la température de l'interface est d'autant plus élevée que l'inclinaison est grande de sorte que les densités des flux de vapeur et de chaleur de changement de phase augmentent et que la longueur d'assèchement diminue. Lorsque la paroi est traversée par un flux de chaleur de densité imposée, c'est toujours pour les angles d'inclinaison inférieurs à 10° que les influences de ce paramètre et de la vitesse de l'air sur l'épaisseur du film liquide et sur sa vitesse d'interface sont les plus importantes. Contrairement au cas d'une paroi isotherme, l'accroissement de la vitesse d'entrée de l'air réduit la température d'interface; l'inclinaison influe peu sur la température et la densité du flux massique évaporé ainsi que sur le transfert de masse et de chaleur à l'interface. D'une façon générale, que la paroi soit isotherme ou à flux de chaleur imposé, le transfert de chaleur est dominé par celui lié à la transition liquide-vapeur.

Abstract

The authors study numerically, by using an implicit centred difference method with non-uniform grid, the effects of inclination on the evaporation of liquid film flowing on a horizontal or inclined isotherm flat plate with the assumption of existing two-dimensional laminar boundary-layers with variable physical properties. In the case of an humid air-water system, they compare their results with those of other authors and study the influence of the entrance air velocity and the inclined angle of plate. They show that for an isotherm plate, the inclined angle effects heat and mass transfer, especially for low flow air velocity and for an inclined angle less than 10°. In this domain, the interfacial temperature is so high as the inclined angle increases which causes an increase of the density of flux of vapor, of the latent heat of vaporization and a reduction of draining length. For the heated plate, it is always for an inclined angle than 10°, that the effects of this parameter and air velocity are very important on the film thickness and its interfacial velocity. Opposite to the case of an isotherm plate, air velocity increase causes a reduction of interfacial temperature; inclined angle has less effect on temperature, density of latent heat of vaporisation and on heat and mass transfer at the interface. Generally, for an isotherm or heated plate, heat transfer is dominated by liquid-vapor phase transition.

Ancillary