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HAL Id: hal-01860659 https://hal.univ-lorraine.fr/hal-01860659 Submitted on 23 Aug 2018 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Calcul des échangeurs thermiques, process pour passage de la vapeur d’eau à l’eau chaude, et études sur les économies d’énergie Anthony Dizek To cite this version: Anthony Dizek. Calcul des échangeurs thermiques, process pour passage de la vapeur d’eau à l’eau chaude, et études sur les économies d’énergie. Génie des procédés. 2013. hal-01860659 AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : ddoc-memoires-contact@univ-lorraine.fr LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm Anthony DIZEK Master Mécanique Energétique Procédés Produits : Option Mécanique des Fluides et Energie Faculté des Sciences de Nancy-Université de Lorraine Tuteur de l’entreprise : Serge BOUQUET Stage du 18/02/13 au 16/08/13 Date de soutenance : 05/09/2013 Calcul des échangeurs thermiques, process pour passage de la vapeur d’eau à l’eau chaude, et études sur les économies d’énergie SOMMAIRE I. Présentation de l’entreprise…………………………………………………………….4 1. Le groupe Michelin…………………………………………………………………….4 a) Un groupe à dimension internationale……………………………………………..4 b) Organisation mondiale du groupe Michelin.……………………………………….6 c) Historique…………………………………………………………………………..7 2. L’usine Michelin de Golbey………………………………………………………….10 a) Généralités………………………………………………………………………..10 b) Le processus de fabrication D’UGO (Usine de Golbey)…………………………11 II. Présentation du projet………………………………………………………………...15 1. Description de la mission……………………………………………………………..15 2. Intérêt du projet pour UGO…………………………………………………………...15 a) Situation avant le projet…………………………………………………………...16 b) Cahier des charges………………………………………………………………...16 III. Etude préliminaire du sujet...........................................................................................17 IV. Dimensionnement des échangeurs : remplacement de la vapeur par l’eau chaude…..23 1. Objectif de la 1ière mission……………………………………………………………23 2. Mise en place du programme de calcul……………………………………………….24 a) Détermination du débit d’eau……………………………………………………..25 b) Bilan du programme de calcul et ses conclusions………………………………...28 V. Economie d’énergie : calcul des pertes thermiques sur UGO………………………...32 1. Présentation de la problématique……………………………………………………..32 2. Mise en place du programme de calcul des pertes thermiques……………………….33 a) 1ier programme de calcul………………………………………………………….36 b) 2ième programme de calcul………………………………………………………...41 c) Bilan et conclusions du programme………………………………………………43 Annexes……………………………………………………………………………………….45 Annexe n°1…………………………………………………………………………....45 Annexe n°2……………………………………………………………………………46 Annexe n°3……………………………………………………………………………47 Annexe n°4……………………………………………………………………………48 Annexe n°5……………………………………………………………………………49 Annexe n°6……………………………………………………………………………50 Annexe n°7……………………………………………………………………………51 Annexe n°8……………………………………………………………………………52 Annexe n°9……………………………………………………………………………53 Annexe n°10…………………………………………………………………………..54 Annexe n°11…………………………………………………………………………..55 Annexe n°12…………………………………………………………………………..56 Annexe n°13…………………………………………………………………………..57 Annexe n°14…………………………………………………………………………..58 Michelin UGO M2 MEPP/MFE Page 1 REMERCIEMENTS Je tiens à remercier tout particulièrement mon maître de stage, Mr Serge BOUQUET, pour sa disponibilité, son accueil chaleureux et de m’avoir accepté, en tant que stagiaire au sein de l’usine MICHELIN de Golbey. Je souhaite remercier Mr Christophe LEPLAT, de m’avoir encadré et aider dans la réalisation de mon projet. Il a toujours été présent pour m’aider, me guider dans mon travail et me donner de nombreux conseils. Il m’a permis de rencontrer les différentes personnes utiles pour ma recherche d’informations. Je souhaite également remercier l’ensemble du bureau TEC, pour leurs réponses à mes questions, ainsi que leur soutien technique et de m’avoir accepté au sein de leur bureau d’étude. Enfin je remercie l’ensemble du personnel MICHELIN pour leur accueil sympathique et leur coopération professionnelle tout au long de ces 6 mois. Michelin UGO M2 MEPP/MFE Page 2 Nomenclature Cédé : Flux de chaleur cédé par la vapeur d’eau (W) mvapeur : Débit massique de la vapeur d’eau (kg.h-1) Lvsaturation : Chaleur latente de vaporisation de l’eau à 105°C (kJ.kg-1) QvEC : Débit volumique d’eau chaude du procédé (m3.h-1) EC : Masse volumique de l’eau (kg.m-3) CpEC : Chaleur massique spécifique de l’eau (J.kg-1.K-1) TEC : Différence de température de l’eau entre l’entrée et la sortie de l’échangeur (K) QvEC ’ : Débit volumique d’eau qui remplace la vapeur (m3.h-1) air : Masse volumique de l’air (kg.m-3) g : Constante gravitationnelle (m.s-2) air : (K-1) Dext : Diamètre extérieur de la canalisation (m) T : Différence de température entre la paroi et l’air = Tparoi-Tair (K) air : Viscosité dynamique de l’air (Pa.s) hair : Coefficient global d’échange de l’air (W.m-2.K-1) Um : Vitesse instantanée de l’eau (m.s-1) meau : Débit massique de l’eau (kg.s-1) dint : Diamètre intérieur de la canalisation (m) heau : Coefficient global d’échange de l’eau (W.m-2.K-1) L : Longueur de la canalisation (m) acier : Conductivité thermique de l’acier (W.m-2.K-1) Nfonctionnement : Nombre de jour de fonctionnement du procédé (jour) Tfilm : Température moyenne entre l’entrée et la sortie de l’échangeur (K) Michelin UGO M2 MEPP/MFE Page 3 Introduction Etudiant en Master en Mécanique Energétique Procédés Produits (MEPP), option Mécanique des fluides et Energie (MFE), j’ai eu la chance de pouvoir effectuer mon stage de fin d’année au sein de l’entreprise Michelin à Golbey. L'enjeu de ce stage est donc de découvrir un nouvel univers professionnel dans le but de mettre en application mes compétences acquises ainsi que de pouvoir élargir celles-ci en créant un outil utile à l’entreprise. Au cours de cette expérience, chez le leader du marché mondial du pneumatique, j’ai eu en charge deux missions. 1ière mission : L’usine utilise de la vapeur d’eau, produite par des chaudières datant de la création de l’usine, c’est-à-dire depuis 1969, pour chauffer l’eau chaude. Ce transfert de chaleur se réalise grâce à des échangeurs. L’usine souhaite remplacer cette vapeur d’eau par l’eau chaude importé d’une autre usine. L’objectif de cette 1ière mission est de savoir les quantités d’eau à apporter pour remplacer la vapeur d’eau et le coût financier de ce remplacement. 2ième mission : L’usine Michelin souhaite faire des économies d’énergie au sein d’UGO (Usine de Golbey) que ce soit d’un point de vue électrique que d’un point de vue thermique. Donc cette 2ième mission consiste à observer dans l’usine, tous les endroits où il subsiste des pertes thermiques. Ma mission va être centralisée sur l’atelier RT. Dans la première partie de ce rapport, je présenterais l’entreprise qui m’a accueilli : Michelin, puis dans un second temps, la méthode de travail et les objectifs atteints pour chaque sujet et enfin, pour terminer, je conclurais sur l’évolution future possible de ces projets. Michelin UGO M2 MEPP/MFE Page 4 I. Présentation de l’entreprise 1. Le groupe Michelin a) Un groupe à dimension internationale C’est en 1889 que les frères André et Edouard Michelin créèrent la société « Michelin & Cie ». L’entreprise est construite dans un premier temps sur un site de 12 hectares (place des Carnes à Clermont-Ferrand) et ne comptait à l’époque que 52 personnes. Elle est aujourd’hui devenue une multinationale, mondialement connue dans le domaine des pneumatiques. En inventant les premiers pneus démontables et en pariant sur la vulgarisation du caoutchouc dans le pneumatique, les deux frères ont révolutionné ce secteur d’activité à force de persévérance et d’innovations régulières de leurs produits jusqu'à devenir aujourd’hui le numéro un mondial du pneumatique avec 20% des parts du marché. MICHELIN est à l’heure actuelle, un groupe international implanté dans le monde entier avec 73 sites de production répartis dans 18 pays sur les 5 continents (Figure 1). Ses usines emploient 130 000 personnes (en équivalent temps plein) en 2011. Afin de rester dans une optique et politique de compétitivité et d’innovation, la société Michelin s’appuie sur ses 3 centres de Technologie présents sur 3 continents (Europe, Amérique du Nord et Asie). En plus de la recherche, ceux-ci fournissent : - des éléments de base (matériaux, architecture, sculpture, procédés) - des modèles d’association de ces éléments pour développer des nouveaux pneumatiques Parmi ses points forts, le groupe possède également ou est actionnaire de plusieurs plantations d’hévéas (laquelle est une espèce originaire de la forêt tropicale le long de l’atlantique produisant le latex qui deviendra le caoutchouc naturel) au Brésil et en Afrique pour une superficie totale de 59000 hectares, ce qui lui assure 12% de ses besoins en caoutchouc naturel. Michelin UGO M2 MEPP/MFE Page 5 Figure n°1 : Implantation mondiale du groupe Michelin En 2011, le groupe a produit près de 176 millions de pneumatiques, commercialisés dans plus de 170 pays pour un chiffre d’affaire de 17.9 milliards d’euros. Michelin a par ailleurs vendu 10 millions de guides et cartes routières et 875 millions d’itinéraires ont été calculés grâce au site Via Michelin. La production journalière du groupe s’élève à : - 844 000 pneumatiques - 61 000 chambres à air - 96 000 roues - plus de 4 millions de kilomètres de câbles - 30 000 cartes routières et guides Michelin Le marché du remplacement du pneu représente 70% des ventes en volume (poids lourd, tourisme). Les 30% restants correspondent à la première monte, chez les constructeurs de véhicules. Le uploads/Finance/bus-m-2013-dizek-anthony 1 .pdf
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- Publié le Oct 20, 2022
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