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MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSIT

MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITÉ ABOU BEKR BELKAÏD TLEMCEN FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE Master 2 Génie Mécanique TP Echangeur de Chaleur Option : Energétique Réalisé par: -AZIZ Alae Eddine -Nefti Youcef -Ziane Salah Eddine Année universitaire : 2020 / 2021 Introduction : Dans les sociétés industrielles, l’échangeur de chaleur est un élément essentiel de toute politique de maîtrise de l’énergie. Une grande part (90 %) de l’énergie thermique utilisée dans les procédés industriels transite au moins une fois par un échangeur de chaleur, aussi bien dans les procédés eux-mêmes que dans les systèmes de récupération de l’énergie thermique de ces procédés. On les utilise principalement dans les secteurs de l’industrie (chimie, pétrochimie, sidérurgie, agroalimentaire, production d’énergie, etc.), du transport (automobile, aéronautique), mais aussi dans le secteur résidentiel et tertiaire (chauffage, climatisation, etc.). 1-Échangeur coaxial : But : -montré le transfert de chaleur entre deux fluide dans un échangeur de chaleur à U - l’effet de change la direction de l’écoulement du fluide sur le transfert de chaleur dans un échangeur de chaleur -la variation du coefficient de transfert thermique en fonction de type de montage(co- courant et contre-courant) Préparation de l’essai : Installer l’échangeur de chaleur a (U) H100A puis contacter les conduites de l’eau chaude et froide afin d’obtenir le circuit désiré, et suivre les détails mentionnés dans le procédé de manipulation : Fixé la température de réservoir à 60°c Fixé le débit d’eau à 0.5/min Varié le débit d’eau cinq fois entre 0.6 et 2.2litre /min Dans chaque valeur de débit chaude attendu 60s et mesuré les quatre températures (Entre chaud, sortie chaud, entre froide, sortie froide)  A-Manipe : Co-courant : Remarque : il y une fluctuation de température de lecteur dans la machine Tmoy=Te+Ts 2 de calcule et de lecteur acceptable Exmple : T2 :la température moyenne de fluide chaud de de lecture cas1=49.4°c Tcmoy =52+47.7 2 a partir de calcule =49.85°c donc comparable T1 [°c] T2 [°c] T3 [°c] T4 [°c] T5 [°c] T6 [°c] Vc [L/min] Vf [L/min] 1 52.2 49.4 47.7 36.1 32.3 24.7 1.17 0.47 2 51.5 49 47.6 36.4 32.2 24.4 1.40 0.47 3 53.2 50.7 49.6 38 33.2 24.3 1.64 0.47 4 53.3 51.1 49.8 38.6 33.6 24.2 1.90 0.47 5 52.6 50.6 49.6 38.7 33.7 24.2 2.13 0.47 Partie calcul : Ecoulement Co-courant : -La température de fluide chaud ∆tc=T1-T3 - La température de fluide froid ∆tf=T4-T6 -La quantité de chaleur cédée par l’écoulement chaud Qc• ¿ V c 60 *ρc*Cpc*∆tc*1000 -La quantité de chaleur reçue par l’écoulement froid Qf• ¿ V c 60 *ρf*Cpf*∆tf*1000 -Le rendement thermique ŋth=Q f • Qc •∗100 -Le rendement de l’écoulement chaud ŋc= T 1−T 3 T 1−T 6∗100 -Le rendement de l’écoulement froid ŋf = T 4−T 6 T 1−T 6∗100 -Le rendement moyen ŋmoy= ŋf +ŋc 2 -La température moyenne Tmoy : Tmoy=Tcmoy=Tfmoy=Te+Ts 2 -La chaleur spécifique CP [kj/kg .k] CP = 6*10-9*T4-10-6*T3+7.0487*10-5*T2-2.4403 *10-3*T+4.2113 -La masse volumique ρ [kg/litre] ρ= -4.582*10-6*T2-4.0007*10-5T+1.004 La Différence de Température Logarithmique Moyen (DTLM) est donné par : DTLM=(T 1−T 6)−(T 3−T 4) ln ⁡[ (T 1−T 6 ) (T 3−T 4) ] -Le coefficient global de transfert de chaleur est donné par : U = Q c• A∗DTLM -A : la surface d’échange de chaleur on [m²] et donné par : A=π*dm*L et dm=de+di 2 dm : diamètre moyen de tube de transfert L : longueur effective du tube de transfert di : diamètre intérieur du tube de transfert de : diamètre extérieur du tube de transfert dm=de+di 2 =0.0095+0.012 2 =0.01075 m A=π*dm*L = π*0.01075*2*0.33 = 0.0223m² Remplissage des tables : Tcmoy Tfmoy CPc Cpf ρc ρf 1 49.95 30.4 4.1779 4.1792 0.9905 0.9985 2 49.55 30.4 4.1779 4.1792 0.9907 0.9985 3 51.45 31.15 4.1781 4.1791 0.9898 0.9983 4 51.55 31.4 4.1781 4.1790 0.9897 0.9982 5 51.10 31.45 4.1781 4.1790 0.9899 0.9982 ∆tc[K ] ∆tf[K] Qc• [W] Qf• [W] ŋth[%] ŋc [%] ŋf[%] ŋmoy[%] 1 4.5 11.4 363.15 372.66 102.62 16.36 41.45 28.905 2 3.9 12 376.68 392.28 104.14 14.39 44.28 29.335 3 3.6 13.7 406.95 447.73 110.02 12.45 47.40 29.925 4 3.5 14.4 458.34 470.55 102.66 12.02 49.48 30.75 5 3 14.5 440.51 473.82 107.56 10.56 51.05 30.805 DTLM [K] U [Wm2K-1] 1 18.42 1037.63 2 17.99 1102.02 3 18.95 1130.26 4 18.74 1287.25 5 18.27 1269.01  B-Manipe : Contre-courant : -Dans la manipe B nous avons changé les tuyères de fluide froide c’est à dire Mettre les tuyères de l’entre dans la sortir et la sortir dans l’antre. -nous avons rempli la table à partir de lecteur dans la machine T1 [°c] T2 [°c] T3 [°c] T4 [°c] T5 [°c] T6 [°c] Vc [L/min] Vf [L/min] 1 52.1 50 47.7 26.3 32.6 37.6 1.17 0.47 2 53.5 51.6 49.4 26.4 33.6 39 1.40 0.47 3 53.1 51.4 49.5 26.4 33.8 38.9 1.64 0.47 4 53 51.6 49.9 26.4 34.2 39.5 1.90 0.47 5 52.9 51.6 49.9 26.3 34.7 40.2 2.13 0.47 Partie calcul : Ecoulement contre-courant : La température de fluide chaud ∆tc=T1-T3 La température de fluide froid ∆tf=T6-T4 Le rendement de l’écoulement chaud ŋc= T 1−T 3 T 1−T 4∗100 Le rendement de l’écoulement froid ŋf = T 4−T 6 T 1−T 4∗100 La Différence de Température Logarithmique Moyen (DTLM) est donné par : DTLM=(T 1−T 6)−(T 3−T 4) ln ⁡[ (T 1−T 6 ) (T 3−T 4) ] « Les autre calcule reste le même que co-courant » Remplissage des tableaux : Tcmoy Tfmoy CPc Cpf ρc ρf 1 49.9 31.95 4.1779 4.1789 0.9905 0.9980 2 51.45 32.7 4.1781 4.1787 0.9898 0.9977 3 51.3 32.65 4.1781 4.1787 0.9898 0.9978 4 51.45 32.95 4.1781 4.1787 0.9898 0.9977 5 51.4 33.25 4.1781 4.1786 0.9898 0.9976 ∆tc[K] ∆tf[K ] Qc• [W] Qf• [W] ŋth[%] ŋc [%] ŋf[%] ŋmoy[%] 1 4.4 11.3 355.09 369.18 103.96 17.05 43.79 30.42 2 4.1 12.6 395.64 411.53 104.01 15.12 46.49 30.805 3 3.6 12.5 406.97 408.27 100.32 13.48 46.81 30.145 4 3.1 13.1 405.98 427.82 105.38 11.65 49.24 30.445 5 3 13.9 440.45 453.89 103.05 11.27 52.25 31.76 Les graphes : Le graphe de la variation de la température chaude: DTLM [K] U [Wm2K-1] 1 17.72 1054.68 2 18.42 1130.46 3 18.29 1171.1 4 18.04 1184.44 5 17.59 1317.88 1.17 1.4 1.64 1.9 2.13 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Le graphe de ∆tc : Δtc (co) Δtc (contre) debit chaud V° (l/min) ∆tc[K] L’interprétation de graphe : Ce graphe exprime la variation de la température chaude ∆tc par rapport au débit chaud pour les deux cas (contre et co-courant). Dans ce graphe on remarque l’existence d’une relation négative entre ∆tc et le débit chaud Débit chaud augmente donc ∆tc diminuée. On remarque aussi que ∆tc dans le cas de contre courant et plus élevée que dans le cas de co-courant sauf dans une point et cela du à la mauvaise prise des valeurs de température lors de la manipulation . Le graphe de la variation de la température froide : 1.17 1.4 1.64 1.9 2.13 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Le graphe de ∆tf : Δtf (co) Δtf (contre) debit chaud V°(l/min) ∆tf[K] L’interprétation de graphe : Ce graphe exprime la variation de la température chaude ∆tc par rapport au débit chaud pour les deux cas (contre et co-courant) . Dans ce graphe on remarque l’existence d’une relation positive entre ∆tf et le débit chaud Débit chaud augmente donc ∆tf augmente. On remarque aussi que ∆tf dans le cas de contre courant et plus élevée que dans le cas de co- courant sauf dans une point on a un changement et cela du à la mauvaise prise des valeurs de température lors de la manipulation . Le graphe de la quantité de chaleur cédée par l’écoulement chaud : 1.17 1.4 1.64 1.9 2.13 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 le graphe de Qc [W] Qc (co) Qc (contre) débit chaud V° (l/min) Qc [W] L’interprétation de graphe : Ce graphe représente la variation de la quantité de chaleur cédée par l’écoulement chaud par rapport au débit chaud. On observe l’existence d’une relation positive entre Qc et le débit chaud. On ne constate que la variation de la quantité de chaleur cédée dans le cas contre courant et supérieure a la variation de la quantité de chaleur cédée dans le cas co-courant, sauf dans une point on a un changement et cela du à le même raison la mauvaise prise des valeurs de température lors de la manipulation . Le graphe de la quantité de chaleur cédée par l’écoulement froid : 1.17 1.4 1.64 1.9 2.13 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Le graphe de Qf [W] Qf (co) Qf (contre) débit chaud V° (l/min) Qf [W] L’interprétation de graphe : Ce graphe représente la variation de la quantité de chaleur cédée par l’écoulement froid par rapport au débit chaud. On observe l’existence d’une relation positive entre Qf et le débit uploads/Finance/ tp-echangeur-a.pdf