Détermination des caractéristiques géométriques de la croissance d'une bulle de vapeur et des transferts de chaleur associés : influence des incondensables sur le déclenchement d'instabilités convectives

Geometric parameters determination of a single vapor bubble growth and heat transfer associated: non condensable influence on the onset of convective instabilities

Laboratoire IUSTI, CNRS UMR 6595, DME, 5 rue Enrico Fermi, 13453 Marseille Cedex 13, France

Auteur de correspondance : magali.barthes@polytech.univ-mrs.fr

Reçu : 25 Février 2005
Accepté : 21 Mars 2005

Résumé

Le présent travail concerne une étude expérimentale de la croissance d'une bulle de vapeur unique dans un bain de FC-72 sous refroidi à pression atmosphérique. La configuration physique encore peu rencontrée dans la littérature se caractérise par des effets gravitationnels stabilisants : la bulle croît sous un élément chauffant (à flux pariétal imposé constant) à partir d'un site de nucléation artificiel indenté en son centre. Une étude de la dynamique de la croissance de la bulle est effectuée à partir d'un traitement d'images permettant d'accéder à l'évolution temporelle des différents paramètres géométriques associés à la bulle, tels que le diamètre maximal, la hauteur, le volume, les contours. Une analyse de certains paramètres permet de montrer notamment l'influence de la puissance de chauffe sur les transferts de masse et de chaleur. Par ailleurs, une observation par ombroscopie des différents modes d'instabilités convectives est présentée. L'influence de la présence d'incondensables sur le déclenchement de l'instabilité est discutée.

Abstract

We present here an experimental work of a single vapor bubble growth in a subcooled liquid bulk (FC-72) at atmospheric pressure. The vapor bubble grows on a downward facing heating element (at constant heating power) on an artificial nucleation site located in the centre of the heated surface. Bubble dynamics are studied thanks to image proceeding. The temporal evolution of geometric parameters, such as diameter, height, volume and shape, are measured. The analysis of some parameters enables us to determine the influence of the heating power on the heat and mass transfers. Moreover an observation, using a shadowgraphy method, of the different modes of convective instabilities is presented. The non condensable gas influence on the occurrence of the instability is discussed.