Modélisation de l'ébullition nucléée dans
les Réacteurs à Eau Pressurisée

Analyse du modèle de K-P par comparaison aux modèles de référence



On compare l'évolution de la surchauffe pariétale en fonction du flux de chaleur pariétal obtenue par le modèle de K&P et les modèles de référence.


Modèles de référence

Plusieurs modèles (Chen, Jens et Lottes, Thom et al, Gungor et Winterton, Liu et Winterton) ont été mis en comparaison avec diverses bases de données expérimentales. Il est apparu que le modèle de Liu et Winterton donne les erreurs relatives sur les coefficients d'échange les plus faibles sur l'ensemble des banques de données. Le modèle de Chen donne aussi de bons résultats à basse pression. C'est pourquoi nous utiliserons ces 2 modèles pour interpréter les résultats issus du modèle de Kurul et Podowski.

Modèle de Chen
Cette corrélation est basée sur la superposition d'un flux de convection forcée &Phifc et d'un flux d'ébullition nucléée &Phinb. Elle a été étendue et validée pour l'ébullition nucléée sous-saturée. Le flux pariétal s'exprime ainsi:

Domaine de validité (eau/vapeur) :

Modèle de Liu et Winterton
Comme la corrélation de Chen, elle est basée sur la superposition d'un flux thermique par convection forcée et d'un flux thermique par ébullition nucléée.

Domaine de validité (eau/vapeur) :



Comparaison quantitative aux modèles de référence

Résultats en basse pression
Pour un sous-refroidissement faible (de l'ordre de 1°C), l'évolution de la surchauffe pariétale se dégrade fortement en fonction du flux de chaleur pariétal hors de la zone de validité. En effet, on atteint des différences de 20 à 30°C pour la surchauffe pariétale par rapport aux modèles de référence.
Dans la zone de validité, les résultats sont très bons.
Si on augmente le sous-refroidissement (de l'ordre de 5°C), on observe le même phénomène que précédemment pour la zone hors validité et une dégradation de la prédiction à l'intérieur de cette zone. La température de la paroi est sous-évaluée de l'ordre de 5°C par rapport aux modèles de référence.

Résultats en moyenne pression
A une pression de 10 bars, les remarques sur la mauvaise prédiction en dehors de la zone de validité du modèle de K-P restent inchangées. On observe de plus le même phénomène : une bonne prédiction à très faible sous-saturation et une dégradation des résultats rapide lorsque le sous-refroidissement augmente. De plus, la corrélation d'Unal donne de meilleurs résultats que la corrélation d'Unal-Borée, surtout lorsque la sous-saturation augmente. On pourra aussi noter qu'à une pression de 50 bars et une sous-saturation de 5°C, le modèle de Chen qui a atteint ses limites de validité donne de meilleurs résultats que le modèle de Kurul et Podowski.

Résultats en haute pression
A haute pression, quelque soit le domaine et la sous-saturation, les prédictions sont mauvaises. On notera tout de même qu'à l'intérieur de la zone de validité de K-P, les résultats restent acceptables (notamment à très faible sous-saturation).

Sébastien Lafitte (3HY ENGT) - Grégory Houvin (3HY ENGT) - Thomas Abadie (3HY MFN)

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