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Echangeur de chaleur 1 Introduction • On trouve les échangeurs de chaleur dans

Echangeur de chaleur 1 Introduction • On trouve les échangeurs de chaleur dans une multitude de procédés industriels : exemple domaine agroalimentaire, dans le but de : - pasteuriser, stériliser un produit sensible - stabiliser une phase - cristalliser - clarification - homogénéiser • On trouve les échangeurs de chaleur dans une multitude de procédés industriels : exemple domaine agroalimentaire, dans le but de : - pasteuriser, stériliser un produit sensible - stabiliser une phase - cristalliser - clarification - homogénéiser 2 Exemples d’échangeurs • Échangeur tubulaire : Co-courant Contre-courant Courant croisés 3 Exemples d’échangeurs • Échangeur tubulaire : 4 Exemples d’échangeurs • Échangeurs à plaques : 5 Calculs sur les échangeurs Cœfficient d’échange global U : mur Encrassement 6 Calculs sur les échangeurs Cœfficient d’échange global U : mur Cylindre 1 U.S = = U.S.(Tc-Tf) 7 Calculs sur les échangeurs Calcul des performances d’un échangeur simple co-courant et contre-courant : Co-courant 8 Calculs sur les échangeurs Calcul des performances d’un échangeur simple co-courant et contre-courant : Contre-courant 9 Flux thermique transféré f c dT dT pf f pc c C m C m - = d     Flux perdu par le fluide chaud Flux gagné par le fluide froid dT = - d m C et dT = d m C c c pc f f pf     10 dT = - d m C et dT = d m C c c pc f f pf                d C m 1 + C m 1 - = T - T d = dT - dT pf f pc c f c f c   dS ) T - (T U = d f c    dS U C m 1 + C m 1 - = T - T T - T d pf f pc c f c f c           11   dS U C m 1 + C m 1 - = T - T T - T d pf f pc c f c f c               S U C m 1 + C m 1 - = T T Ln pf f pc c 0 f c             S S A l’entrée de l’échangeur (S=0), on a : Tc-Tf=Tce-Tfe A la sortie de l’échangeur (S=S), on a Tc-Tf=Tcs-Tfs D’où la relation : A l’entrée de l’échangeur (S=0), on a : Tc-Tf=Tce-Tfe A la sortie de l’échangeur (S=S), on a Tc-Tf=Tcs-Tfs D’où la relation : S U C m 1 + C m 1 - = T - T T - T Ln pf f pc c fe ce fs cs           12 ) T - (T C m = ) T (T C m = fe fs pf f cs ce pc c     S U C m 1 + C m 1 - = T - T T - T Ln pf f pc c fe ce fs cs              S T - T T - T Ln T - T - T - T U = fe ce fs cs fe ce fs cs                S U T - T - T - T = S U ) T - (T + ) T (T - = T - T T - T Ln fe ce fs cs fe fs cs ce fe ce fs cs 13    S T - T T - T Ln T - T - T - T U = fe ce fs cs fe ce fs cs  Φ = U S ∆T ?    S T - T T - T Ln T - T - T - T U = fe ce fs cs fe ce fs cs  T T Ln T - T = TLM s e s e      14 Calculs sur les échangeurs = U.S.(Tc-Tf) = U.S.ΔTLM Calcul des performances d’un échangeur simple co-courant et contre-courant :     TLM U.S. T - T T - T Ln T - T - T - T U.S = fe ce fs cs fe ce fs cs    = U.S.(Tc-Tf) = U.S.ΔTLM L’écart de température logarithmique moyenne 15 Calculs sur les échangeurs Calcul des performances d’un échangeur simple co-courant et contre courant : = U.S.ΔTLM T T Ln T - T = TLM s e s e      U=…… S=…… Tcs Tce Tfs Tfe ΔTs ΔTe Co-courant U=…… S=…… Tcs Tce Tfe Tfs ΔTs ΔTe Contre-courant T T Ln T - T = TLM s e s e      16 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode ΔTLM : = U.S.ΔTLM Échangeurs simples = F.U.S.ΔTLM Échangeurs industriels plus élaborés F : un facteur correctif 1ier : calcul des nombres adimensionnels suivant : T : fluide chaud t : fluide froid e e e s s s e t T t t P t t T - T =     e R 17 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode ΔTLM : 2ème : lecture de F sur les abaques : exemple R=1 et P=0,5 Cas : 1 passe de calandre 2 passes de tubes 18 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode ΔTLM : 2ème : lecture de F sur les abaques : exemple R=1 et P=0,5 Cas : 1 passe de calandre 2 passes de tubes 19 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode ΔTLM : 2ème : lecture de F sur les abaques : exemple R = 1 et P = 0,5 Cas : 1 passe de calandre 2 passes de tubes 20 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode ΔTLM : 2ème : lecture de F sur les abaques : exemple R=1 et P=0,5 Cas : 2 passe de calandre 2 passes de tubes 21 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode ΔTLM : 2ème : lecture de F sur les abaques : exemple R=1 et P=0,5 Cas : 2 passe de calandre 2 passes de tubes 22 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode ΔTLM : 2ème : lecture de F sur les abaques : exemple R=1 et P=0,5 Cas : 2 passe de calandre 2 passes de tubes 23 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode ΔTLM : 2ème : lecture de F sur les abaques : exemple R=1 et P=0,5 Cas : Courants croisés – aucun fluide n’est mixé 24 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode ΔTLM : 2ème : lecture de F sur les abaques : exemple R=1 et P=0,5 Cas : Courants croisés – un fluide est mixé 25 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode du Nombre d’Unité de Transfert ( NUT ) : Cette méthode repose sur : - la définition du flux max transférable : Si mcCc<mfCf Tcs=Tfe max= mcCc(T ce-Tfe) Si mcCc>mfCf Tfs=Tce max= mfCf(T ce-Tfe) 26 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode du Nombre d’Unité de Transfert ( NUT ) : Cette méthode repose sur : - la définition du flux max transférable : - la notion d’efficacité     fe ce fe ce T T C T T Cp m       min min min max         fe ce fe fs f f fe ce cs ce c c T T Cp m T T Cp m T T Cp m T T Cp m E              min min min min max Cette méthode repose sur : - la définition du flux max transférable : - la notion d’efficacité         fe ce fe fs fe ce cs ce f f c c T T T T E T T T T E Cp m Cp m Cp m Cp m Si             min min min min 27 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode du Nombre d’Unité de Transfert ( NUT ) : Application de la méthode : - 1ier : calcul de NUT et de Cr : - NUT = U.S/Cmin - Cr = Cmin/Cmax 28 Échangeurs industriels, Méthodes de dimensionnement : Méthode du Nombre d’Unité de Transfert ( NUT ) : Application de la méthode : - 1ier : calcul de NUT et de Cr : - NUT = U.S/Cmin - Cr = Cmin/Cmax - 2ème : lecture de E sur les uploads/Finance/ echangeur-de-chaleur 1 .pdf