Analyse du transfert thermique entre un cylindre et un écoulement d'air faiblement chargé en gouttelettes d'eau

Chilling of fruits and vegetables by forced air convection is slow and causes weight losses of several percents. " Mist-chilling ", which uses a two-phase flow composed of air and suspended water droplets as a cooling medium, can reduce these drawbacks. In this process, water supply must be controlled to avoid water excess at the surface of product. It is known that the amount of water supply must be high at the beginning of the treatment, when the products are still warm and must be reduced during treatment to avoid water accumulation which can cause spoilage of vegetable products. We measured heat-transfer between heated cylinders and two-phase flow. We studied influence of several factors : diameter of the cylinders, temperature of surface and captured water mass flow rate. When the captured water mass flow rate is low, all of the captured water evaporates and analytical prediction given by thermal balance agrees well with experimental data. As the captured water mass flow rate increases, the wet area on the cylinder surface increases. Water excess appears when the area of evaporation reaches almost 50 % of the total surface of the cylinder. / La réfrigération des fruits et légumes par convection forcée d'air est lente et entraîne souvent des pertes en eau de plusieurs pour-cent. La technique de la brumisation, c'est à dire l'utilisation d'air froid chargé de gouttelettes d'eau permet de réduire ces inconvénients. La difficulté est alors de bien maîtriser les apports d'eau au cours du refroidissement. On sait en effet que l'apport d'eau doit être important au début du traitement quand les produits sont chauds, et plus faible à la fin pour éviter toute accumulation d'eau néfaste à la conservation des végétaux. Nous avons étudié expérimentalement les transferts thermiques entre des sondes cylindriques et un écoulement diphasique constitué d'air et de gouttelettes d'eau en fonction de plusieurs paramètres : diamètre des cylindres, température de surface, débit d'eau. Lorsque le débit d'eau capté par le cylindre est faible, toute l'eau captée s'évapore. Dans ce cas, une modélisation des phénomènes permet de prédire correctement l'intensité des échanges dus à l'évaporation. Lorsque le débit d'eau capté augmente, une surface de plus en plus importante du cylindre est mouillée. Un excès d'eau apparaît lorsque la fraction de la surface qui participe à l'évaporation atteint environ 50%.