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Étude d’une boucle de circulation diphasique cryogénique avec recondensation interne
Study of a cryogenic two-phase circulation loop with internal recondensation

Spécialité

Thermohydraulique

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

12/04/2022

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

VALLCORBA ROSER
+33 1 69 08 73 24

Résumé/Summary
L’objectif du stage est d’étudier un écoulement d’hélium et de néon diphasique proche de la pression atmosphérique (4,2 K et 27,1 K) dans une boucle de circulation naturelle couplée à un cryo-générateur permettant le recondensation des vapeurs froides. Ce type de système est
utilisé pour refroidir des aimants supraconducteurs de petites dimensions.
Sujet détaillé/Full description
L’objectif du stage est d’étudier un écoulement d’hélium et de néon diphasique proche de la
pression atmosphérique (4,2 K et 27,1 K) dans une boucle de circulation naturelle couplée à
un cryo-générateur permettant le recondensation des vapeurs froides. Ce type de système est
utilisé pour refroidir des aimants supraconducteurs de petites dimensions. Le dimensionnement
thermo-hydraulique de ce type de système diphasqique nécessite la connaissance des transferts
de masse et de chaleur dans la partie "échangeur de chaleur" de la boucle.
Cette étude s’appuie sur des études expérimentales qui seront réalisées à l’aide d’une station
d’essai actuellement en fonctionnement. L’étude a pour but principal de mesurer les différences
de température pariétale et de pression le long du tube, la pression, la température, le flux de
chaleur afin de caractériser les grandeurs caractéristiques de l’écoulement comme les coefficients
d’échange de chaleur et de frottement pariétaux. On étudiera aussi les différents régimes
d’écoulement diphasiques en ébullition nucléée et en film et monophasiques. Pendant le stage,
l’étude sera focalisée sur l’influence du diamètre des tubes de la partie "échangeur" sur les
transferts de chaleur pariétaux pour deux fluides calo-porteurs que sont l’hélium et le néon.
Avec l’aide de l’équipe technique, l’étudiant participera aux sessions expérimentales (montage,
instrumentation, prise de données) et analysera les résultats expérimentaux. On étudiera
l’influence des différents paramètres de fonctionnement de la boucle comme la pression, la
température, le flux de chaleur pariétal et le diamètre des tubes de la partie échangeur. Afin
d’extraire les grandeurs de l’écoulement non mesurées comme les débits massiques de liquide
et de vapeur, une modélisation, à l’aide de modèles physiques en écoulement diphasique, sera
demandée et implémentée sous Matlab® ou sur Comsol®.
Mots clés/Keywords
mécanique des fluides, simulation numérique, cryogénie
fluid mechanics, numerical simulation, cryogenics
Compétences/Skills
Station expérimentale cryogénique, acquisition de données
Cryogenic test facility, data acquisition
Logiciels
LabView, Matlab, Comsol

 

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