Les caloducs par gravité (CG) sont des thermosiphons biphasés (liquide-vapeur), entraînés par gravité, sans mèche, construits en évacuant d’abord puis en remplissant un tube droit fermé avec une quantité appropriée d’un fluide de travail. L’apport de chaleur à la partie inférieure du tube (évaporateur) provoque l’évaporation de la phase liquide du fluide de travail; la vapeur produite (dont la densité est considérablement inférieure à celle du liquide) se déplace vers le haut par l’évaporateur et la section centrale (efficacement adiabatique), puis se condense dans la partie supérieure refroidie du tube (condenseur); le condensat liquide retourne le long de la surface intérieure du CG jusqu’à la section d’évaporateur sous l’action de la gravité; et ce cycle se poursuit. Des valeurs très élevées de la conductance globale (nettement supérieures à celles des tiges de cuivre équivalentes), un fonctionnement unidirectionnel ou de type diode thermique, une construction simple sans pièces mécaniques mobiles et une large plage de températures de fonctionnement rendent les CG très attractifs pour une utilisation dans une variété de systèmes d’énergie thermique : les exemples incluent le CVC (chauffage, ventilation et climatisation), le stockage d’énergie thermique, la préservation du pergélisol et les systèmes géothermiques. Cependant, à des taux d’entrée de chaleur relativement faibles et à un taux de remplissage initial (ou statique) (volume de liquide / volume d’évaporateur) proche ou supérieur à un, les GHP pourraient fonctionner de manière intermittente et chaotique, en raison d’un phénomène appelé ébullition du geyser : en alternant des périodes de bassin relativement calme et d’ébullition presque explosive (cette dernière est causée par des masses de vapeur surchauffée se déplaçant rapidement à travers le bassin de liquide, de l’évaporateur vers le condenseur). Dans cette recherche, un CG disponible fonctionnant avec de l’eau a été entièrement rénové, amélioré (en mettant en œuvre certaines modifications importantes) et utilisé dans une étude expérimentale sur ses caractéristiques et quatre techniques différentes proposées pour l’atténuation de l’ébullition du geyser. Les descriptions de la configuration expérimentale globale, du CG, des procédures expérimentales, de l’étude complète, des résultats et des principales découvertes sont présentées et discutées dans cette thèse

Gravity heat pipes (GHPs) are closed two-phase (liquid-vapor), gravity-driven, wickless thermosyphons, constructed by first evacuating and then filling a straight closed tube with a suitable amount of a working fluid. Heat input to the lower section of the tube (evaporator) causes the liquid phase of the working fluid to evaporate; the generated vapor (density significantly lower than that of the liquid) moves upwards through the evaporator and the central (effectively adiabatic) sections, and then condenses in the cooled upper section of the tube (condenser); the liquid condensate returns to the evaporator under the action of gravity; and this cycle continues. Very high values of the overall conductance (significantly greater than equivalent copper rods), one-way or thermal-diode-like operation, simple construction with no moving mechanical parts, and a wide operating-temperature range make GHPs very attractive for use in a variety of thermal energy systems: examples include HVAC (heating, ventilating, and air-conditioning), thermal energy storage, permafrost preservation, and geothermal systems. However, at relatively low rates of heat input and fill ratio (liquid volume/evaporator volume) close to or greater than one, GHPs could operate in an intermittent and chaotic manner, due to a phenomenon called geyser boiling: alternating periods of relatively quiescent (pool) and almost explosive boiling (the latter caused by slugs of superheated vapor moving through the liquid pool in the evaporator towards the condenser). In this research, an available GHP operating with water was modified (enhanced) and used in an experimental investigation of its characteristics and four proposed techniques for the mitigation of geyser boiling. A description of this GHP, an overview of the experimental investigation, and a discussion of some key findings and results are presented in this thesis

Bantwal Baliga (Supervisor)