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Département de Génie Mécanique MEMOIRE DE FIN D’ETUDE En vue de l’obtention du

Département de Génie Mécanique MEMOIRE DE FIN D’ETUDE En vue de l’obtention du diplôme de : MASTER En Génie Mécanique Option : Energétique Présenté par : ZAITER Mohammed el amin Thème Etude d’échangeur de chaleur a ailette Devant le jury composé de : NOM et Prénom Grade Qualité ZORGANE Said MCA Président HEBICHE Noureddine Anwar MAA Encadreur BEN KHARBACHE Souad MCA Examinateur Année Universitaire : 2019 / 2020 N° d’ordre : GM/……………../2020 People's Democratic Republic of Algeria Ministry of Higher Education and Scientific Research Mohamed Boudiaf University of M'sila Faculty of Technology الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية وزارة التعليم العالي والبحث العلمي جامعة المسيلة كلية التكنولوجيا Remerciements A L'issue de ce travail nous adressons nos remerciements Premièrement à dieu de nous avoir donné la force pour Accomplir ce travail. Nous voudrions remercier, mon encadreur de mémoire, HEBICHE Noureddine et pour patience, et disponibilité et surtout ses judicieux conseils, qui ont contribué à alimenter notre réflexion Également toute l’équipe pédagogique de département génie électrique de l’université m’sila. Nous remercions toutes les personnes qui ont aidée lors de la rédaction de ce mémoire. Nous remercions ainsi que tous mes amis et proches Dédicace A mes chers parents, pour tous leurs sacrifices, leur amour, leur tendresse, leur soutien et leurs prières tout au long de mes études, A mes chères sœurs pour leurs encouragements permanents, et leur soutien moral, A mes chers frères, pour leur appui et leur encouragement, A toute ma famille pour leur soutien tout au long de mon parcours universitaire, Que ce travail soit l’accomplissement de vos vœux tant allégués, et le fuit de votre soutien infaillible, Merci d’être toujours là pour moi Zaiter Mohammed el amin SOUMMAIRE Introduction générale Chapitre I : GENIRALITES SUR LES ECHANGEURS DE CHALEUR I.1 Introduction 2 I.2. Définition d’un échangeur de chaleur 2 I.3 Transfert de chaleur 3 I.3.1 Modes de transfert 3 I.4 Applications 4 I.5 Les différents Critères des classements des échangeurs de chaleur 5 I.5.1 Le mode de transfert de chaleur 6 I.5.2 Régénérateurs 6 I.5.3 Nature des fluides 8 I.5.4 Applications & constructions 8 I.5.5 Circulation des fluides 9 I.5.6 Contact direct 11 I.5.7 la compacité de l’échangeur 12 I.5.8 la nature du matériau de la paroi d’échange 12 I.5.9 Classement technologies 12 I.6 Type des échangeurs de chaleur les plus connus 12 I.6.1 Echangeur spiral 13 I.6.2 Echangeur de chaleur à lamellaires 13 I.6.3 Echangeur de chaleur à plaques et jointes 14 I.6.4 Échangeur de chaleur rotatif 14 I.6.4.1 Colonne de Bouhy 14 I.6.4.2 L'échangeur à bloc 15 I.6.4.3 Tour de refroidissement 16 I.6.5 Échangeur de chaleur à faisceau tubulaire 17 I.6.6 Échangeur de chaleur à ailettes 18 I.7 Conclusion 18 Chapitre II : Réalisation des échangeurs en pratique et échangeur de chaleur à ailettes II.1 Introduction 20 II.2 Réalisation des échangeurs chaleur en pratique 20 II.2.1 Applications en matière civile 20 II.2.2 Applications dans l'industrie 21 II.3 Echangeur de chaleur à ailettes 28 II.3.1 Définition 28 II.3.1.1 Ailettes plain (Batterie à ailettes) 28 II.3.1.2 Ailettes annulaires 29 II.3.2 principe de fonctionnement 29 II.3.3 Domaines d'application 30 II.3.4 Construction et fonction 30 II.3.5 Matériaux de fabrication 30 II.3.6 Les type de fabrication 30 II.4 Présentation d’un exemple d’échangeur de chaleur a ailette 34 II.4.1 Description 34 II.4.2 Détails techniques 35 a. Spécification 35 b. Caractéristiques techniques 36 c. Dimensions et poids 37 d. Nécessaire pour le fonctionnement 37 II.5 Conclusion 37 Chapitre III : CALCUL D’UN ECHANGEUR A AILETTE III.1 Introduction 33 III.2 Présentation le travail 35 III.3 Les étapes de calcul 37 III.4 Faire le calcul 37 III.5 Commentaire des résultats : 42 III.5.1 Commentaire Tableau 01 42 III.5.2 Commentaire Tableau 02 42 III.5.3 Commentaire Tableau 03 43 III.5.4 Commentaire Tableau 04 Conclusion général 43 LISTE DES FIGURES Chapitre I Figure I.1 échangeur de chaleur 3 Figure I.2 Le principe figurant un échange de chaleur méthodique et anti-méthodique 3 Figure I.3 Bruleurs régénératifs. 7 Figure I.4 échangeur tubulaire 10 Figure I.5 circulation autour des baffles 10 Figure I.6 une tour de réfrigération 11 Figure I.7 Echangeur de chaleur spirale 13 Figure I.8 Echangeur de chaleur à lamellaires 14 Figure I.9 Echangeur de chaleur à plaques et jointes 14 Figure I.10 Colonne de Bouhy 15 Figure I.11 L'échangeur à bloc. 16 Figure I.12 Tour de refroidissement 16 Figure I.13 Échangeur de chaleur à faisceau tubulaire 17 Figure I.14 Échangeur de chaleur à ailettes 18 Chapitre II Figure II.1 schéma d’Organique sur gaz de combustion 21 Figure II.2 Cycle d’Incinération des déchets 22 Figure II.3 Radiateur de voiture 22 Figure II.4 schéma de Récupération sur air comprimé 23 Figure II.5 Chaudière 24 Figure II.6 Ballon d’eau chaude sanitaire 24 Figure II.7 schéma de Ventilation mécanique centralisée avec récupération de chaleur 25 Figure II.8 Principe du recyclage des gaz d’échappement (pneumatique) [10] 26 Figure II.9 Concentrateur solaire 27 Figure II.10 schéma d’Economiseur sur gaz d’échappements de moteur de bateaux 27 Figure II.11 échangeurs de chaleur à ailettes 28 Figure II.12 Echangeurs de chaleur tubes à ailettes plain. 29 Figure II.13 Diffèrent types des Echangeurs de chaleur tubes à ailettes annulaires. 29 Figure II.14 Type FLNB 31 Figure II.15 Type LK 31 Figure II.16 Type LBD 32 Figure II.17 Type LBF 32 Figure II.18 Type LBW 33 Figure II.19 Type KKG 33 Figure II.20 Échangeur de chaleur ET 300 34 Figure II.21 Schéma d’Échangeur de chaleur ET 300 35 Figure II.22 Capture d’écran du logiciel 36 Chapitre III Figure III.1 schéma Echelonnement des températures 33 Figure III.2 Diagramme des températures d’un échangeur à contre-courant. 35 LISTE DES TABLEAU Chapitre III Tableau (III-01) calculé les paramètres énergétiques de l’échangeur de chaleur à ailette. 38 Tableau (III-02) calculé les paramètres énergétiques de l’échangeur de chaleur à ailette. 39 Tableau (III-03) calculé les paramètres énergétiques de l’échangeur de chaleur à ailette. 40 Tableau (III-04) calculé les paramètres énergétiques de l’échangeur de chaleur à ailette. 41 NOMENCLATURE Symbole Unité Définition de la grandeur Tce Tcs Tfe Tfs S E NUT DTLM Φc Φf K Qmc Qmf Cpc Cpf °C °C °C °C m 2 % °C W W W/m2K Kg/s Kg/s J/Kg. °C J/Kg. °C Température entrée eau chaude. Température de sortie eau chaude Température entrée eau froide Température de sortie eau froide Surface d’échange L’éfficacité Le nombre d’unités de transfert Moyenne logarithmique de la différence de Température flux de chaleur du fluide chaud flux de chaleur du fluide froid Le coefficient d’échange d’un échangeur Débit massique d’eau chaude Débit massique d’eau froide Chaleur massique de l’eau chaude Chaleur massique de l’eau froide INTRODUCTION GENERAL Il y a des rapports d'échangeurs de chaleur que nous les comprenons aujourd'hui de la fin époque républicaine de Rome, comme un élément de chauffage de l'eau calidaria tout spa. L'échange de chaleur calidaria est produite en faisant passer les fumées de combustion du bois en contact avec des dalles de pierre sur le côté opposé de ce qui a été fait passer l'eau à chauffer. Dans les temps plus tard, les fumées ont été faites pour passer à travers les canaux toujours pratiqués dans la pierre, réalisant ainsi un rudimentaire. Dans tous ces cas, cependant, il manquait le confinement du fluide froid (eau), puis la définition de l'échangeur est sujette à caution. Les échangeurs de chaleur sont des appareils qui fournissent l’énergie thermique d’écoulement entre deux ou plusieurs fluides à des températures différentes. Ils sont utilisés dans une large variété d’applications, ceux-ci incluent la production d'énergie ; les industries alimentaires, de produit chimique ; dans le domaine d’électronique ; technologie environnementale ; rétablissement de chaleur résiduelle ; industrie ; et climatisation, réfrigération, et applications de l'espace. Parmi ces multiples applications, on peut citer par exemple son utilisation dans les opérations de raffinerie où l’élaboration des produits commerciaux à partir du pétrole brut. Le but de ce travail est de présenter une étude sur un échangeur de chaleur à ailette. Dans ce travail, on a abordé en premier chapitre quelques généralités sur les échangeurs de chaleur ainsi que leurs critères de classification et les types , ainsi dans deuxième chapitre présenter la réalisation des échangeurs de chaleur dans pratique et l’échangeur de chaleur à ailette et savoir sa description, son assemblage et ses différents types, le troisième chapitre est basé sur le calcul de l’échangeur à ailette. Chapitre I : Généralité sur les Echangeurs de Chaleur Chapitre I GENERALITIE SUR LES ECHANGEURS DES CHALEURS Département Génie Mécanique – Faculté de technologie – Université de M’silla 2 I.1 Introduction Aujourd’hui, le domaine industrielle, l’échangeur de chaleur est un composant principale dans les grandes systèmes des énergies, Une grande part (90 %) de l’énergie thermique utilisée dans les procédés industriels transite au moins une fois par un échangeur de chaleur, le transfert de chaleur doit s’effectuer sans altération des milieux intervenant dans le transfert thermique. L’utilisation d’équipements spécifiques d’échange est alors nécessaire. Ces équipements sont connus sous la dénomination d’échangeurs de chaleur. Ce sont des systèmes thermodynamiques présents dans toutes les unités industrielles dans lesquelles interviennent les processus d’extraction de chaleur. Dans se chapitre nous allons donner une définition et application de échangeur chaleur, uploads/Finance/ etude-d-x27-echangeur-de-chaleur-a-ailette.pdf