Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

الجمهىريت الجسائريت الديمقراطيـت الشعبيــت République algérienne démocratique e

الجمهىريت الجسائريت الديمقراطيـت الشعبيــت République algérienne démocratique et populaire وزارة التـعليــم العالـي والبحــث العلمــــي Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique المركس الجامعي بلحاج بىشعيب لعين تمىشنت Centre Universitaire Belhadj Bouchaib d’Ain-Temouchent Institut de Technologie Département de Génie Mécanique Projet de fin d’études Pour l’obtention du diplôme de Master en : Filière : GENIE MECANIQUE Spécialité : ENERGETIQUE Thème Soutenu : le 29/06/2020 Présenté Par : Mr LARBI BOUNSABIA Yasser Mlle FOURAL Asma Devant les jurys composés de : GUENDOUZ Bouhlal Pr CUBBAT Président BELHAMIANI Mohamed MCA CUBBAT Encadrant BENZNINE Hamidou MCA CUBBAT Examinateur Année universitaire 2019/2020 Dimensionnement d'un échangeur de chaleur tube et calandre par Aspen Hysys Table des Matières Table Des Matières Remerciement et dédicaces Résumé Liste des figures et des tableaux Nomenclature Introduction générale Introduction : ........................................................................................................................................... 1 I. Technologie des échangeurs de chaleur .......................................................................................... 1 I.1. Fonction d'un échangeur thermique ........................................................................................ 1 I.2. Classification des échangeurs de chaleur ................................................................................ 2 I.2.a. Classement suivant la technologie de construction : ....................................................... 2 I.2.b. Classement suivant le mode de transfert de chaleur ........................................................ 3 I.2.c. Classement suivant le régime de fonctionnement ........................................................... 3 I.2.d. Classement suivant l'état des fluides : ............................................................................. 3 I.2.e. Classement suivant la compacité de l'échangeur : ........................................................... 3 I.2.f. Classement suivant la nature du matériau de la paroi d’échange : .................................. 3 II. Les types des échangeurs de chaleur : ............................................................................................. 3 II.1. Les échangeurs tubulaires : ..................................................................................................... 3 II.2. L’échangeur à plaques : ........................................................................................................... 5 II.2.a. Échangeurs à surface primaire : ...................................................................................... 5 II.2.b. Échangeurs à surface secondaire : ................................................................................... 7 II.3. Autres types d’échangeurs : .................................................................................................... 7 II.3.a. Echangeurs régénérateurs rotatifs : ................................................................................. 7 II.3.b. Échangeurs régénérateurs statiques : ............................................................................... 8 III. Échangeur à tubes et calandre : ................................................................................................... 9 III.1-Les éléments d'échangeur T&C .................................................................................................. 9 III.1.a-Boîte d’échangeur : .............................................................................................................. 9 III.1.b. Calandre (ou virole) : ...................................................................................................... 10 III.1.c. Plaques tubulaires : .......................................................................................................... 10 III.1.d. Les tubes : ........................................................................................................................ 11 III.1.e. Le faisceau tubulaire: ....................................................................................................... 11 III.1.f. Les chicanes : .................................................................................................................. 13 Chapitre I : Généralités sur les échangeurs de chaleur Table des Matières III.1.g. Déflecteurs longitudinaux : ............................................................................................. 14 III.1.h. Déflecteur d’entrée : ....................................................................................................... 14 III.1.i. Évents, vidange : ............................................................................................................. 14 III.2- Les différents types d’échangeur tube et calandre : ................................................................. 14 III.2.a. Echangeur de chaleur à tête flottante : ............................................................................. 14 III.2.b. Echangeur à plaque tubulaires fixes : .............................................................................. 14 III.2.c. Echangeur à tubes en U : ................................................................................................ 14 III.2.d. Évaporateurs tubulaires : ................................................................................................. 15 III.2.e. Évaporateurs à l’intérieur de tubes : ................................................................................ 15 III.2.f. Évaporateurs à tubes horizontaux : ................................................................................. 17 III.2.g. Évaporation à l’extérieur de tubes : ................................................................................. 17 III.2.h. Condenseurs tubulaires :................................................................................................. 17 III.3. Problèmes de Fonctionnement : ............................................................................................... 18 III.3.1. Type d’encrassement : ....................................................................................................... 18 III.4. Maintenance des échangeurs: ................................................................................................... 20 IV. Conclusion : ............................................................................................................................... 21 I. Dimensionnement thermique ........................................................................................................ 22 I.1. Phase de dimensionnement thermique ........................................................................................ 22 I.1.a Problème thermo hydraulique ............................................................................................... 22 I.1.b Logique de la phase de dimensionnement............................................................................. 22 I.1.c Principe de calcul thermique d’un échangeur ....................................................................... 23 I.2. Méthodes de calcul analytique .................................................................................................... 25 I.2.a Principes de calcul ................................................................................................................. 25 I.2.b Méthode du DTLM ............................................................................................................... 25 I.2.c Méthode du NUT .................................................................................................................. 28 II. Considérations générales de conception des échangeurs à tube et calandre: ............................ 29 II.1. Répartition des fluides coté calandre ou tubes ........................................................................... 29 II.2 Vitesse des fluides de la calandre et du tube .............................................................................. 30 II.3 Températures des fluides ............................................................................................................ 30 II.4 La chute de pression ................................................................................................................... 30 II.5 Propriétés physiques des fluides ................................................................................................. 31 III. Coefficient de transfert de chaleur et chute de pression coté tube (phase monophase) ............. 32 III.1 Ecoulement turbulent : .............................................................................................................. 32 III.2 Ecoulement laminaire : .......................................................................................................... 32 Chapitre II :Conception des échangeurs de chaleur Tube et calandre Table des Matières III.3 Facteur de transfert de chaleur (jh): ....................................................................................... 32 IV. Coefficient de transfert de chaleur et chute de pression coté calandre (phase monophase) ...... 34 IV.1 Schéma d'écoulement ............................................................................................................ 34 IV.2 procédure de calcul du coefficient de transfert de chaleur coté calandre (Méthode de Kern): . 35 I. Etude de cas : ................................................................................................................................. 38 Partie I-Dimensionnement Thermique par la méthode analytique II. But et méthode de calcul ............................................................................................................... 40 II.1. Etape 01 : Spécification technique ........................................................................................ 42 II.1.a Calcul de la puissance thermique : ....................................................................................... 42 II.1.b Calcul de la Température de sortie du pétrole : ................................................................... 42 II.2. Etape 02 : Propriétés physique .............................................................................................. 43 II.3. Etape 03 : Coefficient d’échange thermique globale............................................................. 43 II.4. Etape 04 : Type et dimensions de l'échangeur ....................................................................... 43 II.4.a Détermination du coefficient correctif : ............................................................................... 44 II.5. Etape 05 : Surface totale d’échange thermique (A) : ............................................................. 44 II.6. Etape 06: Choix et caractéristique de l’échangeur ................................................................ 44 II.7. Etape 07 : Calcul du nombre de tube : .................................................................................. 45 II.8. Etape 08 : Le diamètre du faisceau et calandre ..................................................................... 45 II.9. Etape 09 : Coefficient de transfert de chaleur coté tube ........................................................ 45 II.10. Etape 10 : Coefficient de transfert de chaleur coté calandre ............................................. 47 II.11. Etape 11 : Calcul du coefficient globale (U) ..................................................................... 48 II.12. Etape 12 : La chute de pression cotée tube (ΔP) ............................................................... 49 III. Récapitulatif des résultats : ........................................................................................................ 53 Partie II- Dimensionnement Thermique par la méthode numérique I. Introduction : ................................................................................................................................. 54 II. But de simulation : .................................................................................................................... 54 II.1. Description du simulateur HYSYS : ..................................................................................... 54 II.1.a Utilisation de la simulation : ................................................................................................ 56 II.1.b Simulation de l’échangeur à tubes et calandre avec le simulateur HYSYS ......................... 57 II.2 Résultats de simulation et interprétaions .................................................................................... 59 III. Conclusions : ............................................................................................................................. 65 Conclusions Générales…………………………………………………………………………………66 Références bibliographiques……………………...……………………………………………………67 Annexe…………………………………………………………………………………………………69 Chapitre III :Calcul Thermique d’Echangeurs de Chaleur Tube et Calandre Remerciements Remerciements Nous remercions ALLAH tout puissant de nous avoir donné tant de patience et de Courage pour accomplir ce travail. Je tiens à remercier vivement tous ceux qui m’ont aidé, directement ou indirectement, volontairement ou involontairement à bien mener ma tâche ; mes plus profonds remercîments à Monsieur BELHAMIANI Mohamed pour m’avoir suivi et encadré efficacement pendant cette période, pour sa patience, sa bonté et sa disponibilité de tous les jours et ses nombreux et fructueux conseils, ont fortement contribués à créer d’excellentes conditions de travail. Nos profonds remerciements pour les membres de jury qui ont accepté d’évaluer ce travail. Enfin, nous remercions l’ensemble des membres de notre département, qui ont mis à notre disposition leur propre secours. Dédicaces Dédicaces Avec l’aide de Dieu le tout puissant qui m’a éclairé les chemins du savoir, j’ai pu réaliser ce modeste travail que je dédie à Mes très chers parents, avec tout mon amour, ma tendresse et mon estime, je n’arriverai jamais à leurs rendre ce qu’ils ont fait pour moi. Que Dieu vous protège. A ma sœur Lina, pour tout l’amour qu’ils m’apportent et leur soutien. A toute la famille: LARBI BOUNSABIA A toutes mes amies pour leurs encouragements. A mon encadrant Mr BELHAMIANI.M qui m’a dirigé dans ce labeur. Yasser Dédicaces Dédicaces Avec l’aide de Dieu le tout puissant qui m’a éclairé les chemins du savoir, j’ai pu réaliser ce modeste travail que je dédie à Mes très chers parents, avec tout mon amour, ma tendresse et mon estime, je n’arriverai jamais à leurs rendre ce qu’ils ont fait pour moi. Que Dieu vous protège. A mes sœurs Amina, Faiza et mon frère Mohammed Réda, pour tout l’amour qu’ils m’apportent et leur soutien. A toute la famille: FOURAL A toutes mes amies pour leurs encouragements. A mon encadrant Mr BELHAMIANI.M qui m’a dirigé dans ce labeur. Asma Résumé :ملخص فً هذا العول ، ًقذم هبادئ تصوٍن الوبادل الحزاري وتقٍٍن أدا ئه .ت ن دلك على هحورٌي ،هحور تحلٍلً وًًالثا رقوً. فً ال وحور التحلٍلً ، تن اقتزاح طزٌقتKERN أها فً الجاًة الزقوً ، تن استخذام Hysys كبزًاهج دراست وتصوٍن. ٌتن التزكٍز على تحجٍن وتصوٍن هبادل حزار ي هي ًوع « shell and tube » . الكلمات المفتاحية : هبادل ، حزارة ، أًبوب ، غالف ، هحاكاة ، تصوٍن ، كٍزى Résumé : Dans ce travail, on présente les principes pour dimensionner un échangeur de chaleur et pour évaluer les performances d’un échangeur existant. Deux démarches sont décrites, une démarche analytique et une démarche numérique. Dans la démarche analytique, la méthode de KERN est proposée. Pour la démarche numérique, Hysys est utilisé comme logiciel de dimensionnement. L’accent est mis sur le dimensionnement et de conception d’un échangeur de type tube et calandre. Mots clés : échangeur, chaleur, tube, calandre, simulation, dimensionnement, KERN. Abstract : In this work, we present the principles fora heat exchanger design and for evaluating the performance of an existing exchanger. Two approaches are described, an analytical approach and a numerical approach. In the analytical approach, the KERN method is proposed. For the numerical process, Hysys software is used for design. Emphasis is placed on the sizing and design of a tube and shell type heat exchanger. Keywords: exchanger, heat, tube, shell, simulation, design, KERN. Liste des figures Liste des figures Figure I.1 : Principales technologies des échangeurs thermiques ............................................................2 Figure I.2 : Différents types d’échangeurs tubulaires ..............................................................................4 Figure I.3 : échangeur à plaque uploads/Finance/ memoire-finale 1 .pdf