FORMATION DE GELS ET D'ÉMULSIONS DANS LE CIRCUIT DE BLOW-BY DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE - Université Pierre et Marie Curie Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

FORMATION DE GELS ET D'ÉMULSIONS DANS LE CIRCUIT DE BLOW-BY DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE

Résumé

Experiments and models were used to understand the ice and emulsion formation within blow-by pipe. These phenomena consist of phase change of water vapor from moist gas in oil polluted media (particles and oil film). Condensation occurs if gas temperature, humidity, wall temperature and gas flow rate are high enough. Though condensate doesn't lead to pipe obstruction, one has to take into account its ability to build up and to freeze if any tube related parameters change (direction, shape,..). In the presence of oils, condensation is coupled with emulsion formation. The latter may plug the pipe due to its viscosity and its ability to retain water until freezing. At a cooler environment, water liquid, frost and ice appear simultaneously. They make pressure rise promptly. When oil particles are present, condensate that are located near the entrance of gases tend to become an emulsion. It may solidify as time increases. In cold environment, frosting prevails. Frost causes pressure to rise slowly. It is not affected by oil presence as particles acts as inert foreign material within the frost layer. Water mobility and plug location are used to describe all phenomena that occur during experiments. These parameters can be correlated with operating conditions (inlet gas dew point, inlet gas flow rate, pipe cooling temperature, pipe size) and with heat and mass transfer related parameters namely the condensate flow rate and the wall temperature distribution. Nusselt number correlations were used to emphasize the contribution of each parameter to heat transfer. In order to understand the heat transfer phenomenon, enthalpy correlation was carried out. Heat and mass transfer models were built by combining the heat and mass transfer analogy with fogging and isothermal condensation of supersaturated air related theories. The risk of blow-by pipe plugging and the prevailing phenomena can be predicted according to the wall temperatures distribution and the condensate flow rate. These two parameters are easily available by using models that were built during this study.
Le phénomène de gels et d'émulsions de blow-by a été étudié à travers des essais sur banc et des travaux de modélisation. Physiquement, ces phénomènes se ramènent au changement d'état de la vapeur d'eau présent dans un gaz incondensable et en présence de particules ou de film d'huile. Pour les conditions chaudes, la condensation prédomine. Ce phénomène mérite une attention car les condensats sont susceptibles de s'accumuler puis de cristalliser (changement de direction du tube, changement de géométrie...). Les condensats peuvent se mélanger avec l'huile pour donner une émulsion visqueuse capable de boucher partiellement les tubes. Pour les conditions froides, la formation de givre est privilégiée. Il s'agit d'une matrice de glace poreuse qui bouche progressivement la conduite jusqu'à l'obturation totale. En présence d'huile, le givre piège les particules sous forme d'incrustation sans entrainer une modification des phénomènes observés. Pour les conditions intermédiaires, les condensats, le givre et la glace coexistent à l'intérieur des tubes. Ce phénomène entraine une brusque montée en pression. En présence d'huile, le condensat liquide qui se trouve le plus souvent en amont du tube est remplacé par de l'émulsion et cristallise après un certain temps de contact. La mobilité de l'eau et la position des bouchons ont été utilisées pour décrire les différents phénomènes observés. Ces deux paramètres peuvent être corrélés avec les conditions opératoires ainsi que d'autres paramètres liés aux phénomènes de transfert thermique. Ce sont le débit de condensation et le profil de température de paroi interne des tubes. Des corrélations des coefficients de transferts et des enthalpies échangées ont permis de constater l'influence des différents paramètres et les phénomènes de transfert thermique mis en jeu. Les phénomènes de transfert à l'intérieur des tubes peuvent être modélisés en se servant de l'analogie entre le transfert de masse et le transfert de chaleur et en introduisant le concept de formation de brouillard ou de stabilisation isothermique du gaz sursaturé qui se forme. Le risque de bouchon et les phénomènes prépondérants peuvent être prédits à partir des résultats de modélisation thermique en utilisant le débit de condensation et les températures de paroi maximale et minimale comme critère.
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Dates et versions

tel-00808240 , version 1 (05-04-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00808240 , version 1

Citer

Mirindra Tsitohaina Randimbisoa. FORMATION DE GELS ET D'ÉMULSIONS DANS LE CIRCUIT DE BLOW-BY DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE. Autre. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00808240⟩
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