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Rheology, flow behaviour and heat transfer of ice slurries

2002; Elsevier BV; Volume: 26; Issue: 1 Linguagem: Francês

10.1016/s0140-7007(02)00016-6

1879-2081

Vincent Ayel, Olivier Lottin, Hassan Peerhossaini,

Granular flow and fluidized beds

This paper reviews recent studies on rheology, flow behaviour and heat transfer of two-phase aqueous secondary refrigerants (ice slurries). The difficulties in measuring their rheological properties for which standard rheometers prove to be poorly adapted are analysed. Special attention is paid to “vane-in-cup” rheometers, which can make it possible to determine the yield stress. Pressure losses in cylindrical tubes have been measured by many authors. Even if the results generally agree with two-phase flow theory, divergences in sensitivity to the solid fraction can be observed. The stratification observed by some authors for small-Reynolds-number flows and its effects on the pressure drop are addressed. In a last part, information concerning numerical values of the heat transfer coefficient of ice slurries are summarized. Heat transfer coefficients depend on many parameters, but are largely influenced by the flow regime. A geometry of heat exchanger is then proposed, which has already been effective for single-phase flows, and which may enhance heat transfer in ice slurry flows. Cet article passe en revue des études récentes concernant la rhéologie, le comportement des écoulements et le transfert thermique des frigoporteurs diphasiques aqueux (coulis de glace). Les difficultés de mesure des propriétés rhéologiques, pour lesquelles des rhéomètres courants s'avèrent mal adaptés, sont analysées. Une attention particulière est portée sur les rhéomètres du type « vane-in-cup » qui permettent de déterminer la contrainte seuil d'un matériau. Les pertes de charge linéaires dans des canalisations cylindriques ont été mesurées par de nombreux auteurs. Même si les résultats sont genéralement conformes à la théorie des écoulements diphasiques, on peut observer des divergences quant à la sensibilité à la concentration en glace. La stratification, observée par quelques auteurs pour des écoulements à faible nombre de Reynolds, et ses effets sur la chute de pression sont étudiés. Dans une dernière partie, les valeurs numériques du coefficient de transfert thermique des coulis de glace sont récapitulées. Les coefficients de transfert thermique dépendent de nombreux paramètres, mais sont fortement influencés par le régime d'écoulement. Nous proposons enfin un type d'échangeur de chaleur, dont l'efficacité a déjà été remarquée pour des écoulements monophasiques, et il pourrait s'avérer tout à fait adapté à des écoulements de coulis de glace.