Échangeurs de chaleur - Dimensionnement thermique

INTRODUCTION

1 - PRÉSENTATION

• 1.1 - Problème thermohydraulique
• 1.2 - Principe du calcul thermique d'un échangeur
  Figure 1 - Principe du calcul thermique d'un échangeur
• 1.3 - Logique de la phase de dimensionnement
  Figure 2 - Logique de la phase de dimensionnement thermique
• 1.4 - Optimisation du dimensionnement
• 1.5 - Méthodes de calcul analytique ou numérique
  Figure 3 - Représentation schématique du quadripôle représentant un échangeur de chaleur

2 - MÉTHODES DE CALCUL ANALYTIQUE

• 2.1 - Principes de calcul
• 2.2 - Détermination du coefficient d'échange global
  Figure 4 - Températures de part et d'autre d'une paroi d'échange
• 2.3 - Méthode du DTML
  Figure 5 - Échangeur de chaleur avec écoulements cocourant Figure 6 - Échangeur de chaleur avec écoulements contre-courant Figure 7 - Illustration d'écoulements brassés ou non brassés dans les échangeurs à courants croisés Figure 8 - Facteur de correction F du DTML pour des échangeurs à courants croisés Figure 9 - Exemple d'échangeurs à courants croisés à deux passes côté écoulement non brassé Figure 10 - Échangeur tubes et calandre de type (1, 2) Figure 11 - Facteur de correction du DTML d'un échangeur à tubes et calandre (1, 2) en fonction de l'efficacité côté froid pour différentes valeurs de R 2 Figure 12 - Facteur de correction du DTML d'un échangeur à tubes et calandre (1, 3) en fonction de l'efficacité côté froid pour différentes valeurs de R 2 Figure 13 - Profil longitudinal des températures d'un évaporateur Figure 14 - Profil longitudinal des températures d'un condenseur Figure 15 - Cas d'un échangeur dans lequel les deux fluides changent de phase Tableau 1 - Facteurs de correction …
• 2.4 - Méthode de l'efficacité – NUT
  Figure 16 - Efficacité d'un échangeur à courants croisés en fonction du NUT pour différentes valeurs de R avec deux écoulements brassés Figure 17 - Efficacité d'un échangeur à courants croisés en fonction du NUT pour différentes valeurs de R avec deux écoulements non brassés Figure 18 - Efficacité d'un échangeur à courants croisés en fonction du NUT pour différentes valeurs de R avec écoulement … Figure 19 - Efficacité d'un échangeur à courants croisés en fonction du NUT pour différentes valeurs de R avec écoulement … Tableau 2 - Relations efficacité – NUT Tableau 3 - Relations principales

3 - MÉTHODES NUMÉRIQUES

• 3.1 - Système d'équations
• 3.2 - Présentation de la méthode des volumes finis
  Figure 20 - Volume élémentaire pour la méthode des volumes finis
• 3.3 - Notions de maillage
  Figure 21 - Échangeur tubes et calandre Figure 22 - Maillages monodimensionnel et bidimensionnel en triangle et en quadrangles Figure 23 - Maillage tridimensionnel mixte
• 3.4 - Simulation monodimensionnelle d'un échangeur
  Figure 24 - Échangeur tubes et calandre 1D Figure 25 - Maillage monodimensionnel et position des variables Figure 26 - Extrait de feuille excel pour la résolution d'un système d'équations Figure 27 - Résultat simulation monodimensionnelle
• 3.5 - Phénomènes physiques supplémentaires

4 - LOGICIELS DE MÉCANIQUE DES FLUIDES

• 4.1 - Utilisation de logiciels
• 4.2 - Exemples d'approches globales
  Figure 28 - Géométrie d'échangeur à tube et calandre Figure 29 - Écoulement dans la boîte d'entrée et distribution Figure 30 - Modification de la boîte d'entrée et distribution Figure 31 - Lignes de courant côté calandre (effet des chicanes) Figure 32 - Vitesses et flux échangés côté calandre Figure 33 - Géométrie échangeur tubes et ailettes Figure 34 - Champs de vitesses échangeur tubes et ailettes Figure 35 - Champ de températures échangeur tubes et ailettes
• 4.3 - Exemples d'approches locales
  Figure 36 - Motif élémentaire échangeur plaque et ailettes Figure 37 - Champ de vitesses des motifs élémentaires Figure 38 - Champ de vitesses le long des cinq motifs élémentaires Figure 39 - Champ de vitesses motifs élémentaires Figure 40 - Évolution du coefficient d'échange suivant les motifs élémentaires
• 4.4 - Écoulements diphasiques
  Figure 41 - Simulation de création de bulles par le modèle VOF
• 4.5 - Phénomènes physiques supplémentaires
  Figure 42 - Principaux arrangements des faisceaux de tubes dans un échangeur à tubes et calandre Notations et symboles 

TEST DE VALIDATION