Intensification des échanges lors de l’évaporation d’une phase liquide

2.1 - Ailettes

Figure 1 - Plaques à ailettes Tableau 2 Tableau 3
2.2 - Inserts
2.3 - Surfaces rugueuses

Tableau 4 Tableau 5

3 - Intensification des échanges lors de l’évaporation d’une phase liquide

3.1 - Phénomènes d’assèchement de paroi
3.2 - Intensification des échanges dans les zones mouillées par la phase liquide
3.3 - Applications

4 - Intensification des échanges lors de la condensation d’une phase vapeur

4.1 - Tubes cannelés
4.2 - Traitement de surface favorisant la condensation en gouttes
4.3 - Tubes à ailettes

Tableau 6
4.4 - Promoteurs de turbulence

5 - Utilisation des surfaces d’échange à hautes performances

Présentation

Auteur(s)

André BONTEMPS : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, - Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
Alain GARRIGUE : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, - Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
Charles GOUBIER : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, - Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
Jacques HUETZ : Directeur de Recherche émérite au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) - Professeur à l’École Centrale de Paris
Christophe MARVILLET : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble
Pierre MERCIER : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble
Roland VIDIL : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble

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INTRODUCTION

Tous ces auteurs font partie du Groupement pour la recherche sur les Échangeurs thermiques (GRETh).

Le domaine de l’intensification des échangeurs de chaleur a depuis de nombreuses années dépassé le stade du laboratoire et a été largement pris en compte dans les applications industrielles. Nombre d’échangeurs dans des procédés très divers sont équipés de surfaces d’échange (tubes ou plaques) spécialement conçues pour présenter des coefficients d’échange de chaleur élevés et notamment supérieurs à ceux des surfaces d’échange lisses.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-b2343

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Intensification des échanges lors de la condensation d’une phase vapeur

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3. Intensification des échanges lors de l’évaporation d’une phase liquide

Les mécanismes d’échange mis en jeu dans un évaporateur sont extrêmement divers et complexes ; en corollaire, les principes et les techniques permettant une augmentation des coefficients d’échange lors de l’évaporation d’un fluide sont extrêmement divers et requièrent de nombreuses études pour leur compréhension et leur évaluation.

Dans ce paragraphe, après avoir très brièvement rappelé les mécanismes de transfert dans les évaporateurs, nous rapportons les résultats les plus significatifs obtenus dans l’étude et l’utilisation de l’amélioration de l’échange en évaporation.

3.1 Phénomènes d’assèchement de paroi

Il est nécessaire de distinguer, quel que soit le type d’évaporateur considéré, les zones de la surface d’échange qui sont effectivement mouillées par le liquide et celles qui présentent un assèchement. On sait que celui-ci peut intervenir en différentes circonstances.

On a un assèchement lorsque, dans un canal horizontal, une stratification de la phase liquide intervient : un faible débit spécifique de fluide et un faible titre massique de vapeur favorisent ce phénomène qui peut être aisément prédit à partir de critères de transition. Ainsi un critère simple, proposé par Shah, s’exprime à partir d’un nombre de Froude Fr et se traduit par la condition suivante :

un régime stratifié prévaut lorsque Fr < 0,04

avec :

D _h: diamètre hydraulique du canal
G: débit spécifique (rapport du débit-masse de fluide dans le canal à la section de passage du canal)
g: accélération due à la pesanteur