Échangeurs de chaleur - Intensification des échanges thermiques

INTRODUCTION

1 - PRÉSENTATION GÉNÉRALE

2 - INTENSIFICATION DES ÉCHANGES EN CONVECTION FORCÉE D'UNE SEULE PHASE (LIQUIDE OU GAZ)

• 2.1 - Ailettes
  Figure 1 - Plaques à ailettes Figure 2 - Tubes à section circulaire et à ailettes externes circulaires Tableau 1 - Domaine d'application des méthodes d'intensification Tableau 2 - Corrélations pour des échangeurs gaz à plaques avec ailettes
• 2.2 - Inserts
  Figure 3 - Tubes à section circulaire et à ailettes externes planes continues Figure 4 - Tubes à section quasi rectangulaire et à ailettes externes planes Tableau 3 - Corrélations pour des échangeurs à gaz circulant à l'extérieur de [...] Tableau 4 - Corrélations pour des échangeurs à liquide circulant à l'intérieur de [...]
• 2.3 - Surfaces rugueuses

  • Quiz d'entraînement
  Figure 5 - Différents types de rugosité Figure 6 - Différents types d'écoulement derrière un obstacle Tableau 5 - Expressions de B (e+), g (e+) et n pour différents types de tubes rugueux

3 - INTENSIFICATION DES ÉCHANGES LORS DE LA VAPORISATION D'UNE PHASE LIQUIDE

• 3.1 - Phénomènes d'assèchement de paroi
  Figure 7 - Densité de flux thermique en fonction de l'écart de température entre paroi et fluide pour différents états de surface lors de l'ébullition en vase d'isopropanol [18] Figure 8 - Coefficient d'échange local en fonction de la densité de flux thermique pour un tube lisse et des tubes à rainures internes lors de l'évaporation du R12 [19] Figure 9 - Titre massique critique de vapeur en fonction de la densité de flux thermique pour un tube lisse et un tube à rainures lors de l'évaporation d'eau
• 3.2 - lntensification des échanges dans les zones mouillées par la phase liquide
  Figure 10 - Densité de flux thermique en fonction de l'écart de température entre la paroi et le fluide à la saturation d'une surface lisse avec différentes inclinaisons lors de l'évaporation de l'eau
• 3.3 - Applications
  Figure 11 - Densité de flux thermique en fonctin de l'écart de température entre paroi et fluise pour différents tubes lors de l'évaporation de R 12 Figure 12 - Coefficient d'échange local en fonction de la concentration d'huile lors de l'évaporation de R12 Figure 13 - Comparaison des coefficients d'échange locaux pour un tube lisse et deux tubes à rainures de forme différente lors de l'évaporation de R 22

4 - INTENSIFICATION DES ÉCHANGES LORS DE LA CONDENSATION D'UNE PHASE VAPEUR

• 4.1 - Tubes cannelés

  • Quiz d'entraînement
  Figure 14 - Mécanisme en jeu sur la surface d'un tube cannelé et coefficient d'échange global en fonction de la température de fonctionnement du condenseur pour des tubes lisses et des tubes cannelés
• 4.2 - Traitements de surface favorisant la condensation en gouttes
  Figure 15 - Condensation de vapeur d'eau Figure 16 - Coefficient d'échange global en condensation de vapeur d'eau en film et en gouttes en fonction de l'écart de température entre la vapeur et la paroi – Extérieur d'un tube lisse Figure 17 - Surface nanostructurée par lithographie rendant la surface hydrophobe (effet lotus) (doc. Laser Laboratorium Göttingen) Figure 18 - Exemple de profil d'ailettes basses Tableau 6 - Angle de contact …
• 4.3 - Tubes à ailettes
  Figure 19 - Effet de l'inclinaison d'un tube lors de la condensation de R134a à reflux à l'intérieur d'un tube de 7 mm de diamètre [22]
• 4.4 - Promoteurs de turbulence
• 4.5 - Effet de l'inclinaison des tubes
  Figure 20 - Effet d'un champ électrique sur le coefficient d'échange local en condensation
• 4.6 - Électrohydrodynamique (EHD)

5 - ÉCHANGEURS MULTIFONCTIONNELS

Tableau 7 - Comparaison des performances de diverses technologies [...]

• 5.1 - Transferts thermiques
• 5.2 - Nature de l'écoulement
• 5.3 - Dynamique du réacteur
• 5.4 - Temps de séjour

6 - TECHNIQUES D'INTENSIFICATION EN DÉVELOPPEMENT

• 6.1 - Ultrasons
• 6.2 - Nanofluides
  Figure 24 - Nanoparticule avec matériau à changement de phase encapsulé (doc. CEA LITEN)
• 6.3 - Intensification par micro et nanostructuration de la paroi

  • Quiz d'entraînement
  Figure 25 - Images MEB de nanotubes de carbone (doc. CEA/LITEN)

7 - CONCLUSION

TEST DE VALIDATION