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وزارة التعليم العالي و البحث العلمي BADJI MOKHTAR ANNABA-UNIVERSITY جامعت باجي

وزارة التعليم العالي و البحث العلمي BADJI MOKHTAR ANNABA-UNIVERSITY جامعت باجي مختارعنابت UNIVERSITE BADJI MOKHTAR ANNABA FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIORAT DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE MEMOIRE PRESENTE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER INTITULE DOMAINE : SCIENCES ET TECHNOLOGIE FILIERE : MASTER SPECIALITE : ENERGETIQUE ET ENVIRONNEMENT PRESENTE PAR : MEKCEM MAROUA DIRECTEUR DU MEMOIRE : DR. A. HAOUAM DEVANT LE JURY PRESIDENT: H. MZAD PR UBM-ANNABA EXAMINATEURS : L. BOUMARAF Pr UBM-ANNABA A. DJEMILI MC-A UBM-ANNABA A. HAOUAM MC-A UBM-ANNABA Année : 2016/2017 DIMENSIONNEMENT D’UN ECHANGEUR A TUBES ET CALANDRE DE L’UNITE DE DECARBONATATION DU COMPLEXE GL1K SKIKDA Remerciements Nous remercions tout d’abord Dieu pour ses bienfaits inestimables, de m’avoir illuminé le chemin vers le savoir et la science et de m’avoir permis de terminer mes études ainsi que ce projet dans de bonnes conditions. Je tiens à exprimer toute mareconnaissance à mon encadreur Mr.Haouam.A je le remercie de m’avoir encadré, orienter, aider et conseiller. Je suis reconnaissante pour le temps qu’ilm’a accordé, ses qualités pédagogiques et scientifiques, sa franchise et sa sympathie. J’ai beaucoup appris à ses côtés et je lui adresse ma gratitude pour tout cela. Mesremerciements s’adressent aussi à Mr.Mzad.Hnotre responsable de filière et président de jury,et à Mme Boumaaraf.A et Mr Djemili, pour l’attention de nous examiner. Mes vifs remerciements s’adressent aux enseignants du département génie mécanique et aux travailleurs du complexe GL1K Skikda de leur aide aimable et d’avoir me conseiller et orienter tout le long de la période du stage. Enfin je remercie tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l'aboutissement de ce travail. Plusieurs obstacles auraient été insurmontables sans l'aide du Tout Puissant, le soutien et l'appui dont j'ai bénéficié au cours de l'élaboration de ce travail. Je remercie Mes parents : Ma mère, qui a œuvré pour ma réussite, de par son amour, son soutien, tous les sacrifices consentis et ses précieux conseils, pour toute son assistance et sa présence dans ma vie, reçois à travers ce travail aussi modeste soit-il, l'expression de mes sentiments et de mon éternelle gratitude. Mon père, qui peut être fier et trouver ici le résultat de longues années de sacrifices et de privations pour m'aider à avancer dans la vie. Puisse Dieu faire en sorte que ce travail porte son fruit ; Merci pour les valeurs nobles, l'éducation et le soutient permanent venu de toi. Je dédie ce mémoire à : Ma famille, spécialement à mes frères Hamza, Yousra, Khalil,Mr.Smain, MmeNaadiaet mes amis Yousra, Aicha, Salsabil, Mr Saleh, Ali, Kheireddine et le groupe énergétique et environnement. A toute personne ayant contribué de près ou de loin à la réalisation de ce mémoire : Merci. Maroua Dédicace SOMMAIRE CHAPITRE I CHAPITRE II II. Introduction 17 II.1 Notions du transfert de la chaleur 17 II.1.1 Le transfert de chaleur 17 II.1.2 Les modes de transfert de chaleur 17 II.1.3 Flux de chaleur 19 II.1.4 Flux de chaleur lié à un débit massique 20 II.2. Les échangeurs de chaleur 20 II.2.1. Définition de l’échangeur de chaleur 20 II.2.2. Matériaux de construction 21 II.2.3. Critères de classement des échangeurs de chaleur 21 II.3. Les échangeurs à plaques et joints 26 I. Introduction 01 I.1. Le gaz naturel 01 I.2. But de la liquéfaction 02 I.3. Historique 02 I.4 Présentation du complexe GL1K 03 I.4.1 Situation géographique 04 I.4.2 Les installations de lesquelles se constitue le complexe GL1K 05 I.4.3 Organisation du complexe 08 I.4.4 Présentation générale des installations du nouveau Méga train de GN 08 I.4.5 Les unités du Nouveau Méga Train de GNL 12 I.5. Volet Environnement 15 Les principaux déchets générés par l’activité du complexe et leurs solutions 15 I.5.2 Consommation d’eau de mer 16 II.4 Les échangeurs à tubes et calandre et leurs composants 28 II.4.1. Les différents types d’ailettage des tubes 30 II.4.2. Les types des échangeurs à tubes et calandre 31 II.4.3. Critères du choix de l’ordre de passage des fluides 33 II.4.4. Echangeurs de type TEMA 33 II.4.5. Recommandations du TEMA 35 II.5. Problèmes de fonctionnement des échangeurs de chaleur 36 II.5.1 Encrassement 36 II.5.1.1 Types d’encrassement 37 II.5.1.2 Impact de l’encrassement sur le dimensionnement des échangeurs 38 II.5.1.3 Coefficient d’excès de surface Cs 39 II.5.1.4 Les paramètres influençant l’encrassement 40 II.5.1.5 Prévention de l’encrassement 41 II.5.2. Les vibrations 41 II.5.3 La maintenance des échangeurs 42 II.6 Evaluation des performances d’un échangeur 42 II.6 .1. Evaluation par la méthode DTLM 42 II.6 .2. Evaluation par la méthode NUT 43 II.7. Conclusion 44 CHAPITRE III III.1. Introduction 45 III.2. Description et rôle des échangeurs à plaques 12-MC22A/B/C au niveau de la section décarbonatation 45 III.3. Problématique 46 III.4. Dimensionnement de l’échangeur tubes et calandre 47 III.5. Dimensionnement du nouveau échangeur à tubes et calandre 48 III.6. Interprétation des résultats 57 III.7. Conclusion 58 CHAPITRE IV IV.1.La simulation 58 IV.2. Principes de fonctionnement et rôle des simulateurs 58 IV.3. Modes de fonctionnement des simulateurs 59 IV.4. utilisation de la simulation 60 IV.5. Concepts et caractéristiques du simulateur HYSYS 60 IV.5.1 Concepts de base du simulateur HYSYS 60 IV.5.2. Environnement de simulation 61 IV.5.3.Caractéristiques principales de HYSYS 62 IV.6. Simulation de l’échangeur à tubes et calandre dimensionné précédemment avec le simulateur HYSYS 63 IV.7. Conclusion 71 Liste des figures CHAPITRE I Fig. I.1 : Répartition mondiale du GN 01 Fig. I.2 : Exploitation du GN, liquéfaction et transport 02 Fig. I.3 : Les voies d’exportations gazières algériennes 03 Fig. I.4 : Schéma d’occupation du sol 04 Fig. I.5 : Les utilités du complexe 05 Fig. I.6 : Organisation du complexe GL1K 08 CHAPITRE II Fig. II.1 : Schéma du transfert de chaleur par conduction 18 Fig. II.2 : Schéma du transfert de chaleur radiatif 18 Fig. II.3 : Schéma du transfert de chaleur convectif 19 FigII.4 : Différents modes de circulation des fluides 22 Fig. II.5 : Différents types d’échangeurs tubulaires 24 Fig. II.6 : Echangeurs spirales 24 Fig. II.7 : Echangeurs à plaques soudées (partiellement ou totalement) 25 Fig. II.8 : Echangeur à plaques brasées (l’échangeur 15 MC-06) 25 Fig. II.9 : Echangeurs à plaques et joints 25 Fig. II.10 : Les différents types d’ailettage des plaques 26 Fig. II.11 : Les principaux composants échangeur à plaques et joints 26 Fig. II.12 : Plaques à surface secondaire 27 Fig. II.13.a : Les différentes distributions des fluides à l’intérieur des plaques 27 Fig. II.13.b : les différentes distributions des fluides à l’intérieur des plaques 28 Fig. II.14 : Echangeur à tubes et calandre 28 Fig. II.15 : Plaque tubulaire 29 Fig. II.16 Disposition des tubes 29 Fig. II.17 Autre différent type d’ailettes 30 Fig. II.18: les types de chicanage 31 Fig. II.19 : Échangeur à tête flottante 32 Fig. II.20 : Échangeur à plaque tubulaire fixe 32 Fig. II.21 : Échangeur à tube en U 33 Fig. II.22 : Echangeur propre (à droite) et échangeur sale (à gauche) 36 Fig. II.23 : Déformation de la tôle extérieure d’un échangeur de chaleur (type à plaques brasées) 41 CHAPITRE IV Fig. IV.1 : Définition de la géométrie de l’échangeur 63 Fig. IV.2 : Définition des paramètres du processus 63 Fig. IV.3 : Définition de la composition chimique du fluide froid 64 Fig. IV.4 : Définition des propriétés du fluide froid 64 Fig. IV.5 : Variation de la chaleur spécifique du fluide froid en fonction T° 65 Fig. IV.6 : Variation de la viscosité du fluide froid en fonction de la T° 66 Fig. IV.5 : Variation de la conductivité thermique du fluide froid en fonction de T° 66 Fig. IV.6 : Définition de la composition chimique du fluide chaud 67 Fig. IV.7 : Définition des propriétés du fluide chaud 67 Fig. IV.8 : Variation de la viscosité du fluide chaud en fonction de la T° 68 Fig. IV.9 : Variation de la chaleur spécifique du fluide chaud en fonction de laT° 69 Fig. IV.10 : Variation de la conductivité thermique du fluide chaud en fonction de T° 69 Fig. IV.11: Plan mécanique 70 Fig. IV.12: Disposition optimum des tubes d’après le logiciel 70 Liste des tableaux Chapitre I Tableau I.1: les composants chimiques du GN de HASSI R’MEL 4 Tableau I.2 : Tableau comparatif entre les valeurs de consommation d’eau de mer avant et après l’installation du Méga Train 16 Chapitre II Tableau II.1 : Limites acceptables de Cs 40 Tableau II.2 : Actions envisageable pour limiter l’encrassement dans les échangeurs 41 Chapitre III Tableau III.1 : Caractéristiques thermo-physiques des deux fluides des échangeurs 12- MC-22A/B/C et paramètres de fonctionnement de l’échangeur 48 Tableau III.2 : récapitulatif des résultats 57 Tableau III.3 : Tableau comparatif des résultats de l’échangeur dimensionné et l’échangeur à plaques existant 58 Chapitre IV Tableau IV.1 : Résultats obtenues pour les propriétés du fluide froid 65 Tableau IV.2: Résultats obtenuespour les propriétés du fluide chaud 68 Nomenclature Indice « c » : côté calandre Indice « t » : côté tube Q : Quantité de chaleur (W) Cp :La chaleur spécifique (kJ/ (kg K) m : Le débit massique (kg/s) DTLM : La différence de température logarithmique moyenne(°C) uploads/Finance/ memoire-chimie-les-procedes-industielle-semulation-d-une-unite-de-gaz.pdf