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A semi-analytical model allowing to simulate the transient conjugate heat transfer in mini/macro plane channel subject to a heat source(s) localized on the external face(s), was presented and verified. The developed model takes into account advection-diffusion in the fluid and conduction in the solid. As the hydraulic diameter of the channel becomes small, the internal experimental characterization (measurement of temperature and heat flux) using internal sensors become tricky because internal sensors located may compromise the structural integrity of the whole system. A non-intrusive method for estimating the internal conditions from infrared temperature measurements on the external faces using the semi-analytical model was performed. Since the classic convective heat transfer coefficient loses its meaning in transient state, an alternative approach based on a transfer function, valid for Linear Time-Invariant (LTI) systems, was highlighted. This function can be calculated analytically only for a simple geometry. For complex geometries it can be estimated experimentally. Thanks to intrinsic character of this function, two characterization methods were designed. The first to estimate the temperature at a point from a measurement at another point in the system (virtual temperature sensor). The second method concerns the detection of fouling layers that may appear in the heat exchanger from temperature measurements on the external faces, Un modèle semi-analytique permettant de simuler le transfert thermique conjugué dans un mini/macro canal plan soumis à des sources de chaleur surfaciques localisées sur les faces externes et variantes en fonction du temps, a été présenté et vérifié. Plus le diamètre hydraulique du canal est petit, plus la caractérisation expérimentale interne (mesure des températures et des flux) en régime thermique permanent ou transitoire à l'aide des capteurs internes est délicate. Une méthode non-intrusive permettant d'estimer les conditions internes à partir des mesures de température par thermographie infrarouge sur les faces externes et d'un modèle semi-analytique, a été effectuée. Comme le coefficient de transfert convectif forcé classique perd son sens en régime instationnaire, une approche alternative basée sur une fonction de transfert, valable pour un système linaire et invariant dans le temps a été mise en œuvre. Cette fonction peut être calculée analytiquement (uniquement pour une géométrie simple) ou estimée expérimentalement (géométrie complexe). Grâce au caractère intrinsèque de cette fonction de transfert, deux capteurs virtuels ont été conçus : capteur virtuel de température et détecteur d'encrassement permettent respectivement d'estimer les températures internes et de détecter l'encrassement qui peut avoir lieu dans l'échangeur à partir des mesures de températures sur les faces externes

National audience; Quelle que soit la forme de l'échangeur dont les débits et les propriétés thermo-physiques de chaque fluide restent inchangées dans le temps, l’échauffement en tout point du système (fluide ou parois) est un produit de convolution entre la source et la fonction de transfert correspondante. Dans le cadre de cette étude, on s’intéresse à un échangeur contre-courant plan où la température d’entrée du fluide chaud varie tandis que celle du fluide froid reste égale à la température initiale. Le travail présent correspond à un problème inverse d’identification, où les fonctions de transferts du système sont estimées à partir des observations des évolutions transitoires des températures correspondantes. Des résultats d’identifications (avec régularisation) des fonctions de transfert sur signaux synthétiques sont présentés. Ceci montre que l’on peut concevoir un capteur placé en surface externe non seulement capable de détecter l’encrassement mais aussi de donner des informations sur les températures moyennes de mélange à la sortie de deux fluides à la fois en régime thermique transitoire et permanent.

This paper introduces a finite element temperature-based model to represent conduction-advection dominated heat transfer when the material is undergoing phase-change. A fixed domain method is applied, so that the energy balance through the interface does not need to be explicitly accounted for in the weak formulation of the problem, obtained either by the standard Galerkin or Streamline Upwind Petrov-Galerkin (SUPG) procedures. The model is applied to analyze a continuous casting process. Fil: Fachinotti, Victor Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina Fil: Cardona, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina Fil: Huespe, Alfredo Edmundo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina