Dimensionnement d'un évaporateur pour une boucle de contrôle thermique d'un satellite de télécommunication

Introduction:

Depuis les premiers satellites lancés en 1970, le développement des composants électroniques a grandement augmenté. Ils sont aujourd'hui bien plus complexes, et la densité de flux thermique qu'ils dissipent a fortement évolué. Il est donc nécessaire d'adapter les systèmes de refroidissement afin de dissiper cette puissance. Le principal objectif de la régulation thermique est de maintenir l'ensemble des composants du satellite dans des plages de température qui leur permettent un fonctionnement correct et aucun dommage.

A bord des satellites, la chaleur générée par les composants électroniques est principalement évacuée par rayonnement sur les panneaux extérieurs. Différentes méthodes de refroidissements ont donc été développées. Ce projet a pour cadre l'étude d'une boucle de refroidissement diphasique à pompage mécanique, où un fluide réfrigérant circule entre un évaporateur et le condenseur. La chaleur dégagée par les composants est ainsi évacuée par la vaporisation du fluide réfrigérant dans l'évaporateur. Cette méthode est bien plus efficace qu'un refroidissement par un écoulement monophasique, le flux thermique transporté étant plus important.

Ce BEI a eu lieu en partenariat avec un industriel , et sous la tutelle de Catherine Colin. L'étude de l'évaporateur s'est faite à partir de simulations numériques réalisées sous Matlab.

La problématique initiale est de développer un code de calcul sous Matlab, à partir de modèles physiques connus, pour calculer le comportement thermo-hydraulique de l'évaporateur. On doit ainsi être capable de caractériser la perte de pression le long de l'évaporateur, la quantité de vapeur produite, la variation du coefficient d'échange de chaleur ainsi que les températures atteintes par les différents composants. Dans un deuxième temps, on proposera une architecture optimale de l'évaporateur en fonction de la puissance à évacuer et de la géométrie des composants électroniques.

Bertrand AUDOUSSET - Julien DAGRAS - Grégory NALDI