12 décembre 2002Colloque de Perpignan1 Centre de Thermique de Lyon (Unité Mixte de Recherche CNRS, INSA, Université Claude Bernard Lyon1) Directeur : Pr. Jean-François SACADURA - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD 3 équipes de recherche : Thème 8 : THERMIQUE PROJET DE RECHERCHE INTÉGRÉ : PRI 8.3 Microéchangeurs CNRS - PROGRAME ÉNERGIE 7 partenaires CETHIL (Lyon), CRTBT (Grenoble), IUSTI (Marseille), Lab Thermocinétique (Nantes), LEGI (Grenoble), LEMTA (Nancy), CEA-GRETH (Grenoble)

12 décembre 2002Colloque de Perpignan2 Centre de Thermique de Lyon (Unité Mixte de Recherche CNRS, INSA, Université Claude Bernard Lyon1) Directeur : Pr. Jean-François SACADURA - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD 3 équipes de recherche : CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs

12 décembre 2002Colloque de Perpignan3 Centre de Thermique de Lyon (Unité Mixte de Recherche CNRS, INSA, Université Claude Bernard Lyon1) Directeur : Pr. Jean-François SACADURA - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD 3 équipes de recherche : CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs

12 décembre 2002Colloque de Perpignan4 CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs EFFECTIFS Equivalent temps plein : 11,3 personnes  17 chercheurs  5 Ingénieurs d’études ou techniciens  6 doctorants, 1 DRT

12 décembre 2002Colloque de Perpignan5 CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs CONTEXTE DU PROJET - Nécessité de limiter les encombrements  diminution du volume des échangeurs et des fluides (amélioration sûreté et impact environnemental) - Evacuation de densités de flux sans cesse croissantes - Extraction locale de la chaleur  élimination des points chauds ou pics de température pour certaines applications - Utilisation à hautes pressions et températures - Augmentation des efficacités énergétiques grâce à la réduction de la taille des canaux, à la diminution des pertes thermiques, au changement de phases - Nécessité de dynamique rapide  contrôle précis des températures

12 décembre 2002Colloque de Perpignan6 Centre de Thermique de Lyon (Unité Mixte de Recherche CNRS, INSA, Université Claude Bernard Lyon1) Directeur : Pr. Jean-François SACADURA - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD 3 équipes de recherche : Objectif des études Etudes actuelles : micro et miniéchangeurs monophasique et évaporateur  Comportement thermohydraulique en canaux aux petites échelles validité des lois macroscopiques usuelles du coefficient de frottement et du coefficient d ’échange influence de la rugosité de paroi, de la nature du fluide  Détermination des mécanismes d’ébullition rôle de la tension de surface, … contrôle des instabilités limites d’assèchement  Développement d’une métrologie adaptée aux petites échelles (capteurs, implantation, procédures expérimentales)  études locales  Fabrication de microéchangeurs : usinage, connectique, choix du matériau CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs

12 décembre 2002Colloque de Perpignan7 Centre de Thermique de Lyon (Unité Mixte de Recherche CNRS, INSA, Université Claude Bernard Lyon1) Directeur : Pr. Jean-François SACADURA - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD 3 équipes de recherche : Stratégie des recherches Approche à caractère expérimental écoulements mono- et diphasiques savoir-faire propre méthodes de mesures spécifiques à chaque équipe Configurations simples (canal rectangulaire étroit : 10  m à mm)  découplage des phénomènes  maîtrise des conditions aux limites Segmentation du bloc de chauffe  étude locale Sélection de couples fluide-matériau Approche système abordée par le GRETH CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs

12 décembre 2002Colloque de Perpignan8 Centre de Thermique de Lyon (Unité Mixte de Recherche CNRS, INSA, Université Claude Bernard Lyon1) Directeur : Pr. Jean-François SACADURA - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD 3 équipes de recherche : Etudes en cours Echanges en canal avec convection en simple phase  Pertes de charge  Transferts thermiques Echanges en canal avec changement de phase liquide-vapeur  Ebullition libre  Ebullition en convection forcée Développement de capteurs de mesures Microéchangeurs CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs

12 décembre 2002Colloque de Perpignan9 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Etude d'un canal à parois lisses et à parois rugueuses par électrodéposition de particules de carbure de silicium de 1 à 5 µm Modélisation numérique par Fluent de l'hydrodynamique 0,1< e <1,0 mm 82 Capteur de pression amont Capteur de pression aval Chambre de mélange aval Chambre de mélange amont 25 Thermocouples Cartouche chauffante Contribution du LEGI CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection monophasique

12 décembre 2002Colloque de Perpignan10 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Résultats LEGI : Hydrodynamique d'un réseau de microcanaux CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection monophasique Sensibilité des mesures de pertes de charge aux singularités dans le distributeur et dans le collecteur : décollements, mélange des jets,... Il ne semble pas y avoir d’effets d’échelle pour D h  110  m Calculs fluent Comparaisons calculs-expérience

12 décembre 2002Colloque de Perpignan11 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD  Chauffage : Thermographie infrarouge rapide & thermocouples  méthodes inverses : champ de températures Contribution du LEMTA  Ecoulement isotherme monophasique (eau) ou diphasique (eau/azote) Sondes électrochimiques  évolution longitudinale des contraintes pariétales  direction de l’écoulement Caméra video  régimes d’écoulement CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection monophasique Sous-couche visqueuse C=0 x Réaction oxydo-réduction Mesure du courant C=C 0 Electrode V yy C

12 décembre 2002Colloque de Perpignan12 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Détermination des coefficients de transferts locaux en régime d’écoulement monophasique laminaire Contribution du Laboratoire de Thermocinétique Résistances chauffantes Microthermocouples Microcanal Joints d’étanchéité CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection monophasique

12 décembre 2002Colloque de Perpignan13 Résultats Laboratoire de Thermocinétique CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection monophasique Résultats en accord avec la corrélation de Churchill et Ozoe (1973) : aucune modification significative des transferts thermiques n’est remarquée D h = 500  m.

12 décembre 2002Colloque de Perpignan14 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Contribution de l’IUSTI Détermination des coefficients de pertes de charge à l’aide d’une méthode expérimentale pour un écoulement en régime laminaire transitoire CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection monophasique ZOOM

12 décembre 2002Colloque de Perpignan15 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Résultats de l’IUSTI CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection diphasique - Propriétés diélectriques eau/SiO 2 ? - Essais avec de l’huile de même viscosité que l’eau

12 décembre 2002Colloque de Perpignan16 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Contribution du CETHIL Ebullition confinée en convection naturelle Bloc segmenté (flux imposé constant sur la surface de chauffe) Mesures par cristaux liquides Mesure des coefficients de transfert locaux Mesures des instabilités CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection diphasique

12 décembre 2002Colloque de Perpignan17 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Résultats du CETHIL Transferts thermiques maximum en partie haute du canal Apparition du flux critique sur la partie haute du canal Epaisseur de confinement optimale CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection diphasique  (W/cm²) h (W/m².K) 0,1 mm 0,2 mm 0,4 mm 0,8 mm 1,5 mm éb libre

12 décembre 2002Colloque de Perpignan18 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Contribution de l’IUSTI Transferts de chaleur en ébullition convective Mesure des coefficients de transfert locaux Mesures des pressions instationnaires CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection diphasique résistance chauffante L = 5 cm,  = 8 mm) Zone non chauffée P;T P T P T P

12 décembre 2002Colloque de Perpignan19 CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection diphasique Résultats de l’IUSTI Cartographie des instabilités de pression Observed instabilities

12 décembre 2002Colloque de Perpignan20 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Contribution du LEGI Transferts de chaleur en ébullition convective Refroidissement de piles à combustible en collaboration avec un constructeur automobile Banc d’essais en cours de conception CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Convection diphasique

12 décembre 2002Colloque de Perpignan21 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Contribution du CRTBT - Réalisation de microcanaux Si : différentes rugosités différents diamètres hydrauliques - Mesures locales de paramètres thermodynamiques (P, T) - Instrumentation intégrée sur microcanaux < 100  m - Diffusion aux différents acteurs du PRI CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Capteurs

12 décembre 2002Colloque de Perpignan22 - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD Contribution du CRTBT - Mesures locales de pression par jauges de contraintes en Cu-Ni déposées sur une membrane nitrurée : bonne sensibilité, absence d’hystérésis - Mesures locales de températures par dépôt de platine CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Capteurs Largeur 500 µm Épaisseur 12 µm Rugosité 0,6 µm

12 décembre 2002Colloque de Perpignan23 Centre de Thermique de Lyon (Unité Mixte de Recherche CNRS, INSA, Université Claude Bernard Lyon1) Directeur : Pr. Jean-François SACADURA - Énergétique et thermique : Pr. André LALLEMAND - Thermique du bâtiment : Pr. Jean-Jacques ROUX - Transfert aux interfaces et dans les matériaux : Pr. Martin RAYNAUD 3 équipes de recherche : Collage 12 1 SONDES PLATINE PIECE INFERIEURE CAPOT SUPERIEUR TUBES DE CONNECTION Contribution du GRETH Définition des applications potentielles Fabrication et étude d’un prototype de microéchangeur en polycarbonate CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs Microéchangeurs  Réflexions sur les méthodes de fabrication industrielle  Mise au point de méthodes de visualisation  Validation de calculs thermohydrauliques

12 décembre 2002Colloque de Perpignan24 CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs APPLICATIONS DES MICROECHANGEURS  Refroidissement de systèmes miniaturisés dissipant de fortes densités de flux  Industrie électronique : composants de puissance, composants 3 D, microélectronique  Industrie automobile  Secteur aéronautique, spatial  Industrie chimique  Piles à combustibles  …

12 décembre 2002Colloque de Perpignan25 CNRS - PROGRAMME ÉNERGIE PRI 8.3 : Microéchangeurs PERSPECTIVES  Identifier l’origine de la dispersion des résultats de la littérature  Déterminer les limites de validité des lois usuelles  Développement de capteurs non intrusifs et précis  Identification des verrous technologiques  méthodes de fabrication industrialisables  choix des matériaux (LSGC)  distribution des fluides  Choix des géométries  structures à canaux parallèles  échangeurs « 3 D » à mélange interne