Étude de la condensation par convection forcée du R113, R152a et du R12 sur une plaque plane horizontale

(Reçu le 6 septembre 1995, révisé le 21 février et le 22 mars 1996, accepté le 18 avril 1996)

Abstract
Forced convection condensation of pure vapour flowing between two horizontal parallel plates with the bottom plate cooled is analysed numerically. The coupled boundary layer equations for the two phases are solved using an implicite finite difference procedure. The pressure gradient, shear stress, inertia and enthalpy convection terms, and turbulence in the two phases are retained in this analysis. The laminar model and the turbulent models of Pletcher [19] and Koyama et al. [20] are compared for condensation of R113. The mean heat transfer coefficients predicted with the model of Pletcher [19] are in good agreement with the experimental results of Lu and Suryanarayana [18]. The thermal performances of R152a and R12 are also compared. For the condensation of R152a, the pressure drop is 18% smaller and the mean heat transfer coefficients are 24% higher compared to those of R12. These results are in line with the experimental work of Cheng and Tao [12]. The influence of the temperature difference and inclination of the plate on the condensate film thikness are also reported. The results of the present calculations for the condensation of R12, R152a and R113 are represented by a non-dimensional equation.

Résumé
La condensation en film par convection forcée est analysé numériquement pour un écoulement de vapeur pure saturée entre deux plaques planes horizontales. Le condensat se forme uniquement sur une plaque inférieure. Les équations de la couche limite appliquées dans les deux phases sont couplées et résolues par une méthode des différences finies implicite. Le gradient de pression, les contraintes tangentielles, les termes d'inertie et de convection d'enthalpie ainsi que la turbulence dans les deux phases sont pris en compte. Le modèle laminaire ainsi que les modèles de turbulence de Pletcher [19] et de Koyama et al. [20] sont comparés pour la condensation du R113. Les coefficients d'échange thermique moyens prédits avec le modèle de Pletcher, s'accordent avec les mesures de Lu et Suryanarayana [18]. Les performances thermiques du R152a et du R12 sont également comparées. Pour la condensation du R152a, la chute de pression est 18 % plus faible et le coefficient d'échange thermique est 24 % plus important que pour celle du R12. Ceci concorde avec l'étude expérimentale de Cheng et Tao [12]. L'influence de l'écart de température paroi-saturation sur le transfert de chaleur et l'effet de l'angle d'inclinaison des plaques sur l'épaisseur du condensat sont étudiés. Une relation numérique est déduite pour déterminer le nombre de Nusselt moyen pour la condensation du R12, R152a et du R113 sur une plaque horizontale.