Mécaniques des fluides

Pages: 8 (1828 mots) Publié le: 1 juin 2012
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BUREAU D’ETUDE

MÉCANIQUE DES FLUIDES ET THERMIQUE











NGUYEN Kien Long

ZAHRANE Aicha

INTRODUCTION

Nous allons étudier le circuit de refroidissement de module de puissance à IGBT fixés sur une semelle en cuivre. En effet au cours de leur fonctionnement les semi conducteurs de puissance subissent un cycle thermique actif induit par les pertes parconduction et commutation liées aux variations de régime de fonctionnement des convertisseurs. Ces variations de températures sont à l'origine du vieillissement des composants.

L’objectif de ce bureau d’étude sera donc de dimensionner un système de refroidissement capable de maintenir une température de la surface de la semelle dans la limite des zones thermiques acceptables du composant.

Nousétudierons dans une première partie le dimensionnement en débit du circuit de refroidissement, puis nous ferons une étude comparative sur 2 géométries d'échangeurs et au final nous calculerons la puissance électrique de la pompe du circuit de refroidissement.

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➢ I.Dimensionnement en débit du circuit de refrodissement des supports chauffants

1.Représentation shématiques des tranferts thermiques dans le support et le fluide

[pic]

2. Exprimer le flux évacué en fonction de Ts, Tm et des résistances thermiques

Le flux évacué : [pic]

Des résistances : [pic] + [pic]

Dans lesquelles : [pic]

On considère : [pic] ( = [pic]

[pic] avec  S  : surface d’échangement [[pic]]h  : cofficient d’échangement convectif [[pic]]




Cofficient d’échangement convectif : [pic]

Avec [pic] [pic] [m]
Nu : nombre de Nusselt

Le nombre de Nusselt est calculé à partir du nombre de Reynold et nombre de Prandt

Longueur caratéristique dans ce cas (cas d’une tube pas circulaire) :

[pic]Avec [pic] : section du tube

P  : péripherique de la section du tube

[pic]

Nombre de Reynold : [pic]

Avec u : vitesse d’eau circulant dans le tube
[pic]: viscosité cinématique

Nombre de Prandt : [pic]

Avec a : diffusion chaleur

[pic] [pic] : masse volumique d’eauc : capacité calorifique







3. Propriétes physiques des matériaux et fluides à la température de référence 

L’eau à 50C :

Conductivité thermique : [pic]

Masse volumique : [pic]

Viscosité cinématique [pic]

Capacité calorifique : [pic]

4. Calculer lecoefficient de convection h à partir des corrélations adéquates

d = 1000; %masse volumique
lamda = 0.6436; %condutivité thermique
v = 5.39e-7 % viscosité cinématique
c = 4180; % capacité calorifique

debit = 0.001; %[m^3/s]

epai = 5e-3; %épaisseur du tube
long = 10e-2; %longueur du tube
larg = 5e-2;%largeur du tube

p = 2*(epai + larg); %péripherique

Re = (4*debit)/(v*p); %nombre de Reynold

a=lamda/(d*c); %diffusion chaleur
Pr = v/a; %nombre de Prandt

Résultat :

Nombre de Reynold: Re = 67465 => régime turbulent

⇨ Formule du nombre de Nusselt :

[pic]

⇨ Cofficient d’échangement : [pic]⇨ Résistance de la convection : [pic]

Nu = 0.023*Re^(4/5)*Pr*0.4; %nombre de Nusselt
h = lamda*Nu/Dh;
Rconv = 1/(h*S);
Résultat :

Cofficient d’échangement : h = 8467[pic]

Résistance de la convection : [pic] = 0.0236 [K/W]

[pic]

Tm = 50C => [pic]

5. Pour Ts = 100C, tracer le courbe donnant le flux évacué en fonction du débit d’eau

[pic]

[pic]...
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