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P R É S E N T E R PA R : • A M A R A K A R I M • BEHLOUL HAMZA • AFGHOUL AHMED

P R É S E N T E R PA R : • A M A R A K A R I M • BEHLOUL HAMZA • AFGHOUL AHMED • DJILALI KOBIBI MOHAMED • ANNÉE UNIVERSITAIRE : 2021/2022 TP Échangeur de Chaleur Tubulaire : Université Ahmed Zabana 2 - Sommaire : Introduction ……………………………………(3) Définition……………………….(4) Echangeur de chaleur…………………………..(5) Fonctionnement d’un échangeur tubulaire……....(6) Les avantages et les inconvénients………………(8) Conclusion ……………………………(9) - Introduction: Les échangeurs de chaleur sont des dispositifs qui permettent de transférer de l’énergie thermique entre deux fluides, qui sont séparés par une paroi bien adaptée au principe de la transmission de chaleur (du fluide chaud vers fluide froid). Le transfert thermique dans les échangeurs de chaleur se fait en trois modes : la conduction, la convection et le rayonnement. Le mode plus important pour l’échangeur de chaleur est la convection, qui s'effectue par déplacement de matière liquide ou un gaz dans le milieu, il dépend du type de fluide, des vitesses et du type de l'échangeur. Dans les échangeurs thermiques, la conduction apparaît principalement dans la paroi séparant les deux fluides. Généralement pour assurer efficacement cet échange de chaleur au moins un des fluides est mis en mouvement (pompe, ventilateur). Pour augmenter cet échange, et donc le transfert d’énergie, il peut être fait appel au changement de phase (condenseurs, évaporateurs, bouilleurs…) système utilisé couramment dans les machines thermiques. 3 -Définition : - L’échangeur tubulaire est un type d’échangeur thermique se composant d’un faisceau de tubes disposé à l’intérieur d’une enveloppe nommée “calandre”. Dans le secteur industriel, il représente plus de 60% des installations dédiées à l’échange de chaleur. Échangeur tubulaire simple 4 - Echangeur de chaleur: - Pour des raisons historiques et économiques, les échangeurs utilisant des tubes comme constituant principal de la paroi d’échange sont les plus répandus. On peut distinguer trois catégories suivant le nombre de tubes et leur arrangement, toujours réalisés pour avoir la meilleure efficacité possible pour une utilisation donnée A) Echangeur monotube (figure a): dans lequel le tube est placé à l’intérieur d’un réservoir et a généralement la forme d’un serpentin. B) Echangeur coaxial (figure b) : dans lequel les tubes sont le plus souvent cintrés ; en général, le fluide chaud ou le fluide à haute pression s’écoule dans le tube intérieur. 5 C) Echangeur multitubulaire: existant sous quatre formes : échangeur à tubes séparés (figure c) : à l’intérieur d’un tube de diamètre suffisant se trouvent placés plusieurs tubes de petit diamètre maintenus écartés par des entretoises. -Fonctionnement d’un échangeur tubulaire : - De la même manière que pour les autres types d’échangeurs de chaleur, le fonctionnement de l’échangeur tubulaire réside dans l’échange entre deux fluides, l’un “primaire” dont le rôle est d’apporter la chaleur, l’autre “secondaire” s’imprégnant de cette énergie calorifique. L’un des fluides de l’échangeur multitubulaire circule ainsi à l’intérieur des tubes, tandis que l’autre fluide circule au sein de la calandre, autour des tubes. Des chicanes sont installées à l’intérieur de la calandre afin d’améliorer le transfert de chaleur à l’extérieur des tubes. Des boîtes de distribution assurent quant à elles la circulation du fluide au sein du faisceau de tubes. Celles-ci sont disposées de part et d’autre du faisceau. 6 - Le type de technologie proposé par l’échangeur tubulaire présente l’avantage de pouvoir fonctionner avec de nombreux fluides. Cet échangeur de chaleur peut par exemple fonctionner grâce à un échange : Air / eau Eau / vapeur à haute pression Eau / fluide thermique Gaz / gaz Liquide / liquide - Ces fluides pouvant circuler de différentes façons, l’échangeur thermique tubulaire peut également fonctionner : 1/À co-courants (ou à courants parallèles) : les deux fluides parcourent alors la surface d’échange dans le même sens. 2/ A contre-courants : les deux fluides parcourent la surface d’échange dans un sens opposé, occasionnant un écart de température important sur celle-ci. 3/ A courants croisés : les deux fluides circulent dans des directions plus ou moins perpendiculaires. 7 - Les avantages et les inconvénients du fonctionnement d’un échangeur tubulaire: - Cette multitude de fluides potentiels et de modes de fonctionnement n’est pas le seul avantage de l’échangeur tubulaire : il résiste en effet à de très fortes pressions, et à de nombreuses puissances. Il accepte de grands écarts de température, et peut être utilisé en condensation partielle. En revanche, son entretien n’est pas aisé, ce qui s’explique notamment par son fonctionnement basé sur de grands tubes, qu’il faut sortir complètement pour pouvoir les nettoyer. L’échangeur tubulaire est également sensible aux vibrations, ce qui est à ne pas négliger dans le cadre d’une installation sur un site industriel ! 8 - Conclusion: - Si les échangeurs tubulaires perdent du terrain face aux échangeurs de chaleur à plaques, ce n’est pas pour rien : ces derniers proposent un fonctionnement plus souple, tout en étant efficaces d’un point de vue énergétique. Le fonctionnement de l’échangeur tubulaire nécessite pour sa part de la place, ainsi qu’un entretien plus important (et réalisé par des professionnels très équipés). - Ainsi, si vous avez le choix, nous ne saurions que trop vous conseiller de vous diriger vers un échangeur de chaleur à plaques. - Avec plus de turbulences et une plus grande surface d’échange, ils présentent de meilleures performances, et permettent un excellent retour sur investissement. Ils vous permettront aussi de gagner de la place, ce qui n’est pas un demi- avantage de nos jours . 9 - Bibliographie : « Echangeur de chaleur », www.direns.mines-paristech.fr « Echangeur de Chaleur », www.wikipediad.org « Echangeur de Chaleur », www.factoryfuture.fr/fonctionnement-echangeur-tubulaire. 10 uploads/Finance/ tp-echangeur-de-chaleur 1 .pdf