ECHANGEURS DE CHALEUR -...
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INGENIERIE THERMIQUE
ECHANGEURS DE CHALEUR
•Principe● Configurations géométriques● Utilisations industrielles
•Un peu de Théorie● Rappels (Débits, Calorimétrie, Thermodynamique)● Bilans thermiques
•Un peu de technologie
IUT DE ST DENISLICENCE PROFESSIONNELLEINGENIERIE TECHNOLOGIQUE
ECHANGEURS DE CHALEUR (suite)
• Un exemple de calcul● Echangeur coaxial● Configuration en co-courant
• Une méthode de calcul générale (NUT)● NUT = Nombre d ’unité de transfert● Evaluation de l ’efficacité
• Exercices
Echangeurs de chaleur
Principe généralAppareil permettant un échange de chaleur entre des fluides en écoulement
Utilité: Transférer de la chaleur d ’un dispositif à un autre.
● pas de contact direct entre les 2 fluides● échanges de chaleur à travers une surface de séparation (généralement métallique)
Fluide chaud
Fluide froid
Surface de séparation
Principales utilisations:
•Chauffage et climatisation●radiateurs ●distribution de vapeur
•Machines frigorifiques●évaporateurs, condenseurs
•Industrie chimique et pétrolière●Distillation, séparations●récupération de chaleur
•Production d’électricité●Condenseurs●Tours de refroidissement
•Agro-alimentaire●pasteurisation du lait
DIFFERENTS TYPES D ’ECHANGEURS
• Tube et calandre – tube simple (serpentin)– multitubulaire
• Tubes coaxiaux– parallèle ou co-courant– contre courant
• Courants croisés• à plaques ( et joints )
e n t r é e d u f l u i d e A
e n t r é e d u f l u i d e B
s o r t i e d u f l u i d e A
s o r t i e d u f l u i d e B
F i g u r e 1
Echangeur à tube et calandre
Type Réservoir et serpentin
•Principales utilisations●Evaporateurs de machines frigorifiques●Distillation
• Secteurs Industriels:●Agroalimentaire
Echangeur à tube et calandre
Type Multitubulaire
Echangeurs à tubes coaxiaux
à contre courants
e n t r é e f l u i d e 1
e n t r é e f l u i d e 2
s o r t i e f l u i d e 1s o r t i e f l u i d e 2
Echangeurs à tubes coaxiaux
configuration co- courants
e n t r é e f l u i d e 1
e n t r é e f l u i d e 2
s o r t i e f l u i d e 1s o r t i e f l u i d e 2
Entrée fluide 2
Sortie fluide 2
Entrée fluide 1
Sortie fluide 1
Exemple: condenseur ou évaporateur de groupe frigorifique industriel de refroidissement d ’eau
e n t r é e f l u i d e 1
s o r t i e f l u i d e 1
a i l e t t e s
c o n d u i t d u f l u i d e 2
l e f l u i d e 2 c i r c u l e d a n s u n e d i r e c t i o n p e r p e n d i c u l a i r e a u p l a n d e l a f i g u r e
Echangeurs à courants croisés
Exemple: Radiateur de véhicule (refroidissement du moteur)
Echangeurs à plaques
p l a q u e s
j o i n t s
f l u i d e 1
f l u i d e 2
•Principales utilisations●Industrie laitière●Industrie nucléaire●Industrie chimique
•Principal avantage●Compacité: grande surface d ’échange dans un petit volume
Echangeur à plaques et jointsSchéma de principe
Un peu de théorie
Rappels
•Température: ●indique un niveau d ’énergie moyen●mesurée par un thermomètre●ne pas confondre avec:
•Chaleur: ●Quantité d ’énergie transférée d ’un corps chaud vers un corps froid●Mesurée par des techniques calorimétriques
•Relations:●Généralement (mais pas toujours) T augmente lorsqu’un corps reçoit de la chaleur●contre exemple: changement d ’état d ’un corps pur
Un peu de théorie (suite)
Calorimétrie:Apport de chaleur à pression constante:
Q=mc p T 2−T 1
Q=H 2−H 1=mh2−h1
DébitsDébit massique:masse à travers la surface pendant le temps ∆t
qm=m=ΔmΔt
Puissances
Q=m c pT 2−T 1
Q=m q=mh2−h1
> 0 reçu< 0 perdu
Bilans thermiques
Fluide Chaud: ●Débit ●Températures
....... mc
entrée T ce
sortie T cs
•Fluide Froid: ●Débit ●Températures
En l ’absence de pertes (échangeur isolé):
mc c p cT cs−T cem f c p f
T fs−T fe=0
....... m f
entrée T fe
sortie T fs
ET MAINTENANTUN PEU DE CINEMA !!
ENTR ’ACTE