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Auteur(s)
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Guy DESCHAMPS : Ingénieur chercheur à la division Recherche et Développement d’ Électricité de France (EDF)
-
Claude OBERLIN : Ingénieur à l’ Association pour le développement économique local (ADEL) (Association chargée de la promotion des applications électriques industrielles)
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’ électrothermie représente, en terme de consommation, la deuxième application de l’électricité dans l’industrie après les machines tournantes. Depuis 1987, un nouveau concept de résistance s’est forgé de solides références : le tube à passage de courant ou TPC. Plus qu’une résistance, le TPC est un échangeur électrique.
Cette technique conjugue les avantages de l’électricité (simplicité, souplesse, précision), avec les performances de l’échangeur (grande surface d’échange, bon coefficient de transfert).
Dépassant largement son application de simple réchauffeur, le TPC s’adapte aussi bien au traitement des produits chimiques, des gaz, des fluides alimentaires sensibles, des poudres, qu’à l’évaporation ou à la réaction chimique…
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1. Définitions
1.1 Principe du tube à passage de courant
Le tube à passage de courant (TPC) est une technique d’électrothermie nouvelle pour ses applications, mais ancienne et très simple pour son principe. Elle consiste à mettre sous tension la tuyauterie contenant le fluide à chauffer. Le passage d’un courant dans le tube génère de la chaleur par effet Joule. La transmission de la chaleur du tube vers le fluide s’effectue essentiellement en convection forcée, par l’intermédiaire d’une surface d’échange : la paroi interne du tube.
Le tube remplit alors simultanément trois fonctions :
-
guide hydraulique pour le fluide, ce qui est sa fonction première ;
-
résistance électrique ;
-
surface d’échange de chaleur.
Le TPC est en fait un véritable échangeur électrique. Le courant électrique i circule dans l’épaisseur du tube alimenté sous une tension u et sert à chauffer le fluide circulant à l’intérieur de ce tube (figure 1). Cependant, tant du point de vue du dimensionnement, que du point de vue de ses performances 3.1, le TPC est une technologie très spécifique.
HAUT DE PAGE1.2 Transfert thermique dans un échangeur électrique. Calcul de la puissance thermique
Le transfert thermique dans un échangeur électrique se caractérise par une puissance imposée, liée à la tension appliquée au tube. La puissance thermique générée est répartie uniformément sur la surface d’échange : la densité de puissance, rapport de la puissance sur la surface d’échange, est donc constante et indépendante de la température du fluide.
La puissance globale étant imposée, le degré de liberté...
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