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Dimensionnement d’un évaporateur pour une boucle de contrôle thermique d’un satellite de communication

 

 

Le BEI présenté sur cette page web est un site de démonstration destiné aux étudiants.

Le Bureau d'Etudes Industielles (BEI EP) est un projet long de 2 mois commun aux options Fluides et Procédés (FP), Energétique (ENG), Mécanique des Fluides Numérique (MFN) de l'ENSEEIHT, ainsi qu'au Mastere Spécialisé Mécanique des Fluides Industrielle de l'ENSEEIHT.

Le but du BEI est de faire travailler en équipe les étudiants (1 à 3) sur un projet industriel avec un ou plusieurs collaborateurs industriels, en leur laissant l'autonomie et l'encadrement nécessaire.

 

Equipe

Notre équipe de travail est constituée de 3 étudiants.

Etudiant

Ecole

Option

VOINIS Alexandre

 

 

Energétique

BOUJIDA Bénissa

 

 

Energétique

CICORIA David

 

 

Mécanique des Fluides Numérique

 

Abstract

Satellites are constituted of electronic components that release heat flux. The heat released must be evacuated otherwise there are some risks to damage components in the satellite. In order to guarantee the correct working of the satellite, a thermal loop crossed by a refrigerant fluid must be added. The loop is constituted by a heater, a pressure regulator, a condenser, and a pump. The evaporator is the element of the loop in which the heat released by the electronic components is transferred to the fluid. The fluid, receiver of the components entailed energy will then be heated and will evaporate itself little by little. This breeds the appearance of a two phase flow.
The aim of this study is to take back the project realized last year in BEI and to improve it in order to adapt it to a better defined geometry, and to take into account the gravity for upward and descending flows in the pipes. A program, developed with the MATLAB code will take into account the different models of two phase flow that we can consider in our case. We will then be able to follow the evolution of the physical variables which characterize the system like the component temperature, the drop loss, void fraction and the quality. So, this study will provide a visualization of the thermo-hydraulics phenomenon in the evaporator, in the domain of specifications.
 
Keywords : Evaporator, two-phase flow, heat transfer, micro-gravity
 

Résumé

Les satellites sont constitués de systèmes électroniques qui dégagent de grandes quantités de flux de chaleur. Cette chaleur dégagée doit être évacuée sous peine d'endommager les composants du satellite. Pour éviter de nuire au bon fonctionnement du satellite, une boucle de refroidissement parcourue par un fluide frigorigène doit être mise en place. La boucle est constituée d'un évaporateur, d'un surchauffeur de vapeur, d'un détendeur, d'un condenseur, et d'une pompe. L'évaporateur est l'élément de la boucle dans lequel la chaleur des composants électroniques est transférée au fluide caloporteur. Le fluide caloporteur, récepteur de l'énergie engendrée par les composants va donc chauffer et s'évaporer peu à peu. Il en résulte l'apparition d'un écoulement diphasique.
L'objectif de cette étude est de reprendre le projet réalisé en BEI l'année précédente et de l'améliorer afin de l'adapter à une géométrie mieux définie, et de prendre en compte la gravité pour les écoulements ascendants et descendants dans les tubes en question. Un programme, développé en code MATLAB, prendra en compte les différents modèles d'écoulements diphasiques que nous pouvons considérer dans notre cas. Nous pourrons ainsi tracer l'évolution des variables physiques caractérisant le système comme la température du composant, les pertes de charge, le titre massique et le taux de vide. Cette étude permettra ainsi de visualiser le comportement thermohydraulique de l'évaporateur en concordance avec le cahier des charges défini.
 
Mots clés : Évaporateur, écoulement diphasique, transfert de chaleur, micro-gravité
 

Encadrants

Ce projet est encadré par Mme Catherine COLIN, enseignant-chercheur à l'institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT) rattaché à l'ENSEEIHT. Tout au long du BEI, Mme COLIN aidera les étudiants et validera les résultats obtenus. De plus, nous serons toujours en relation avec des ingénieurs de Thales Aliena Space, Mr Julien HUGON et Mr Mathieu LECLEIR afin de constater l'état d'avancement de notre travail et de demander de précieux renseignements.

 

 

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