Experimental study of flash evaporation of a water film

Abstract

Je tiens tout d'abord à remercier Monsieur Bernard DESMET, Professeur à l'université de Valenciennes et Directeur du Laboratoire de Mécanique et d'Énergétique de Valenciennes, pour m'avoir accueilli dans son laboratoire ainsi que pour les discussions que 1' on a pu avoir. J'adresse également mes plus vifs remerciements à Madame Monique LALLEMAND, et Monsieur Prabodh K. PANDA Y, Professeurs des universités, pour avoir accepté de juger ce travail, et de participer au jury. Merci aussi à Monsieur Patrick FIN, Directeur technique à GETINGE France, d'avoir accepté de participer au jury. Je tiens à remercier tout particulièrement Madame Souad HARMAND, Professeur à l'université de Valenciennes et directrice de cette thèse pour son aide, ses conseils avisés et sa disponibilité. Je la remercie également vivement pour le soutien, la confiance, et l'investissement dont elle fait preuve jusqu'à aujourd'hui. J'adresse aussi un grand merci à Madame Monica SIROUX, Maître de conférences à l'université de Valenciennes, qui a suivi avec intérêt l'évolution de ce travail. Je remercie également tous les membres du Laboratoire de Mécanique et d'Énergétique et plus particulièrement Anne BAL, Jean-Michel DAILLIET, Pierre DUEZ et André DUBUS pour leur aide, leur sympathie et leur disponibilité. Enfin, je remercie mes parents et ma fiancée, Catherine, pour m'avoir soutenu tout au long de ma thèse.* Relatif à l'instant t* 0 condition initiale v VI .__ ___________________ Introduction L 'évaporation flash (ou flashing) est le procédé par lequel de la vapeur est libérée d'un écoulement de liquide ou d'un réservoir contenant un liquide par variation soudaine (dans l'espace entourant le liquide) des propriétés thermodynamiques en deça des conditions de saturation du liquide (pression ou température). Le liquide se retrouve alors quasi-instantanément dans un état métastable (surchauffé). Toute son énergie ne peut alors être contenue dans le liquide sous forme de chaleur sensible, et le surplus est "transformé" en chaleur latente de vaporisation. Ceci est à l'origine de la formation de bulles de vapeur à l'intérieur du volume de liquide. Ce procédé diffère de l'évaporation naturelle par la production de bulles de vapeur (ce qui augmente le taux d'évaporation). Cependant, il diffère aussi de l'ébullition conventionnelle puisque la formation de bulles se produit dans le volume de liquide surchauffé alors qu' il est connu que pour l'ébullition conventionnelle les sites de nucléation apportés par les surfaces solides jouent un rôle prépondérant dans la formation des bulles. Le procédé d'évaporation flash est largement utilisé dans l'industrie. Les applications industrielles du fiashing sont diverses. Une des plus importantes concerne le dessalement de l'eau de mer pour la production d'eau potable. Pour cela on utilise généralement des évaporateurs flash multi-étagés [1], mais des systèmes hybrides utilisant le flashing font leur apparition [2]. La conception et l'optimisation de cycles de dessalement d'eau de mer nécessite une parfaite compréhensio...

Experimental study on static flash evaporation of aqueous NaCl solution

“…Volumetric heat transfer coefficient 3.3.1. Volumetric heat transfer coefficient evolution during flash Considering that the boiling during flash takes place in the whole bulk of waterfilm rather than on the steam-liquid interface, volumetric heat transfer coefficient is firstly proposed in our former work [11] to measure the intensity of boiling heat transfer for flash [7,11]. Thus, Eq.…”

“…Besides, Miyatake et al also investigated the influence of waterfilm concentration on the bubble growth in stable pool boiling, and set up a simple calculation model [5,6]. Saury et al [7] also carried out static flash experiments with pure water as working fluid, but enlarged the range of superheats to between 1 and 35 K. Results suggested that the sensible heat released from the temperature drop of waterfilm could be considered to all change into the latent heat of generated steam. Saury et al further examined the influences of waterfilm height and depressurization rate on NEF elevation and evaporated mass [8].…”

Low temperature flash vaporization for desalination

“…Since the water is not significantly heated over the ambient temperature, and vaporization results from superheat of the liquid due to the low pressure, i.e. due to ambient pressure being lower than the saturation pressure at the given temperature of the saline water droplet, the evaporation can be considered to be driven by the pressure difference between the saturation pressure Psa, at the surface temperature of the droplet and the ambient low pressure P~ [7] The main contributing factor for the variation of droplet temperature with time in Eq. (2) is the evaporation at the surface.…”

“…When the temperature difference between the liquid and the saturation temperature (which corresponds to the external vapor pressure) becomes significant, vapor bubbles form in the bulk of the liquid and rapidly move to the surface resulting in flash evaporation. This phenomenon is associated with a significant drop in the temperature of the liquid from the latent lent of the vaporization [7] and the vaporization ceases the moment the liquid is sub-cooled below the saturation temperature. The liquid has a very heterogeneous temperature distribution with superheat, saturated and sub-cool zones when flash evaporation occurs.…”

Experimental investigation on the rapid evaporation of high-pressure R113 liquid due to sudden depressurization

“…Several scholars have investigated the flash evaporization process of water bulk from high pressure environment to vacuum. Saury et al [22] experimentally studied the flash evaporation of a water film with initial equilibrium temperatures from 30 to 75°C, and pressure varying between 5 and 20 kPa. They identified the parameters which influenced the flash evaporation: the initial temperature of liquid and superheat.…”