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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Sup

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université M’hamed BOUGARA Boumerdès Faculté des Sciences Département de Physique Mémoire de fin d’études pour l’obtention du diplôme de Master Filière : Science de la Matière Spécialité : Physique Energétique Option: Gaz Thème : Présenté par:  BOUKECHA Sarah  TEMMAR Mohamed Encadré par :  Mme F.KADDOURI Soutenu devant :  Mr N. ALLALOU  Mme N.BELARBI Le : 24/05/2017 ANNEE UNIVERSITAIRE: 2016 - 2017 OPTIMISATION ET REDIMENSONNEMENT D’UN ECHANGEUR TUBULAIRE E102 A~F DANS L’UNITE DE TRAITEMENT DE GAZ Remerciements Nos remerciements vont tout premièrement à dieu tout puissant pour la volonté, la santé et la patience qu’il nous a donné durant tous ces années. Ce travail est n’aurait pu voir le jour sans l’aide de nombreuses personnes. Nous tenons donc ici à remercier tous ceux qui, de prés ou de loin, ont contribué à la réalisation de cette étude. Et tout d’abord notre promotrice, Mme F.KADDOURI, Professeur au département de physique, Université de Boumerdès. Nous exprimons toute notre reconnaissance à elle pour son soutient et sa gentillesse. A Mr N.ALLALOU, professeur au département de physique université de Boumerdès. Nous exprimons notre remerciement à lui pour son aide et sa gentillesse. Nous tenons également à remercier profondément notre encadreur, Mr Omar SADJI, Chef de département de maintenance industriel à l’entreprise nationale des GRANDS TRAVAUX PETROLIERES GTP à la région de HASSI R’MEL. Nous exprimons nos remerciements à Mr Belkhadem CHAREF, Chef de service au département de maintenance industriel à l’entreprise nationale SONATRACH à la région de HASSI R’MEL. En fin, nos remerciements vont également à tous ceux et celles qui de prés ou de loin nos ont apporté aide et encouragement, qu’ils trouvent ici l’expression de notre profonde gratitude. Dédicaces Je tiens à dédier ce modeste travail à tous ceux qui me sont chers à ceux qui ont fait de moi ce que je suis mes très chers parents pour qui je n’oublierai jamais leur grande affection ; leur soutien et leur encouragements ; tout le long de ma vie.  A mes très chères grand père : ALI et AISSA.  A ma chère grande mère : LAMRIA.  A mes chères tantes : SAFIA et SAADIA.  A mon très chère frère MOHAMED ABDELLAH REDOUANE.  A ma très chère sœur KENZA.  A mes chères cousines et cousins : RAHMA, ANISSA, ANFEL, ZAKI, MOHAMED WASSIME sans oublier le petit : MALIK.  A mon ami LEKBAL Islem.  A Mr. BOUSSEBA SAMIR et Mrs. BOUSSEBA SABAH.  A Mr. KOUSSA ABDELRAHMAN et toute sa famille.  A tout mes collègues de la promotion 2016-2017.  A tous ceux qui me sont chères. SARAH Dédicaces Je tiens à dédier ce modeste travail à tous ceux qui me sont chers à ceux qui ont fait de moi ce que je suis mes très chers parents pour qui je n’oublierai jamais leur grande affection ; leur soutiens et leur encouragements ; tout le long de ma vie.  A mes très chères grand père : AHMED et TAHAR.  A mes chères grandes mères : DAHBIYA et HMAMA.  A mes chères tantes : HAYET, LAMIA, NAHLA, KARIMA et RBIHA.  A mes chers oncles et leurs familles.  A mon très chère frère KHALED  A mes très chères sœurs : MERIEM, SOUMIA et MARIA  A ma petite nièce MAROUA.  A mon frère AIZEL.  A mes amis de H335.  A mes tous mes amis de PALISTRO sans exception.  A tous mes collègues.  A Mr BOUSSEBA SAMIR.  A Mr KOUSSA ABDELRAHMAN et toute sa famille.  A tous ceux qui me sont chères. Mohamed Résumé Résumé La corrosion dans l’échangeur thermique est un grand problème qui menace l’industrie depuis longtemps. Ce travail porte sur l’étude et l'optimisation de redimensionnement d'un échangeur de chaleur tubulaire E102 dans l’unité de traitement de gaz MODULE 4 SONATRACH HASSI R’MEL. Notre attention a été concentrée sur le redimensionnement de l’échangeur E102 A~F contenant 6 échangeurs tubulaires Contre courant à cause de l’effet de la corrosion qui menace les tubes en utilisant les paramètres et les caractéristiques des fluides circulant dans échangeur. Pour conserver l’efficacité de l’échangeur thermique E102 A~F même si nous bouchons certains nombres des tubes et pour éviter le retubage des tubes d’échangeur qui se fait après le bouchage 10% de tubes par le service piping de département DMI, qui est coûteux. Nous avons proposé dans ce travail un redimensionnement de l’échangeur E102 A~F, en utilisant un programme écrit sous FORTRANT 90. Les résultats d’études et les optimisations montrent qu’on peut éviter le retubage pour un certain pourcentage de tubes bouchés égale à 30%, en variant les débits d’entrées des deux fluides après avoir comparé la production du train en bouchant 10% et la production en bouchant 30% avec variation des débits des deux fluides. Sommaire INTRODUCTION GENERALE ................................................................................................ 1 CHAPITRE I ............................................................................................................................................3 PARTIE A : PRESENTATON DU CHAMPS HASSI R’MEL ......................................................... 4 1. INTRODUCTION ............................................................................................................ 5 2. SITUATION GEOGRAPHIQUE .................................................................................... 5 3. HISTORIQUE DU CHAMP DE HASSI R’MEL ............................................................ 5 3.1. DEVELOPPEMENT DU CHAMP DE HASSI R’MEL ........................................ 6 4. INSTALLATIONS GAZIERE DE HASSI R’MEL ......................................................... 6 5. DESCRIPTION DES DIFFERENTS UNITES A HASSI R’MEL .................................. 7 5.1. CENTRE DE TRAITEMENT D’HUILE (CTH) .................................................. 7 5.2. CENTRE DE TRAITEMENT DE (CTG) .............................................................. 7 5.3. CENTRE DE STOCKAGE ET TRANSFERT (CSTF) ......................................... 7 5.4. STATION DE RECUPERATION DES GAZ ASSOCIES (SRGA) .................... 7 5.5. MODULE ................................................................................................................ 7 5.5.1. ZONE DU NORD ................................................................................... 7 5.5.2. ZONE DU SUD ...................................................................................... 8 5.6. Le BOOSTING ........................................................................................................ 8 6. PRESENTATION DE L’UNITE DE TRAITEMENT DE GAZ MODULE IV .............. 8 7. CONCLUSION ................................................................................................................. 9 PARTIE B : LE PHENOMENE DE TRANSFERT THERMIQUE ........................................ 10 1. INTRODUCTION ........................................................................................................ 11 2. DEFINITION ............................................................................................................... 11 3. LES MODES DE TRANSFERT THERMIQUE ......................................................... 12 3.1. PAR CONDUCTION ........................................................................................... 12 3.2. PAR CONVECTION ........................................................................................... 12 3.3. PAR RAYONNEMENT ...................................................................................... 13 4. LES RESISTANCE THERMIQUE ............................................................................... 13 4.1. DEFINITION ........................................................................................................ 13 4.2. RESISTANCE THERMIQUE PAR CONDUCTION ......................................... 13 4.2.1. DANS UN PLAN SIPMLE .................................................................. 13 4.2.2. DANS UN PLAN MULTICOUCHE ................................................... 14 4.2.3. DANS UN CYLINDRE SIMPLE ....................................................... 15 4.2.4. DANS UN CYLINDRE MULTICOUCHE ........................................ 16 4.3. RESISTANCE THERMIQUE PAR CONVECTION ......................................... 16 5. CONCLUSION .............................................................................................................. 17 CHAPITRE II : GENERALITE SUR LES ECHANGEURS THERMIQUES ....................... 18 1. INTRODUCTION .......................................................................................................... 19 2. DEFINITION ................................................................................................................ 19 3. LE CHOIX D’ECHANGEUR THERMIQUE DANS L’INDUSTRIE ......................... 19 Sommaire 4. LE CLASSEMENT DES ECHANGEURS THERMIQUES ........................................ 20 4.1. TYPE DE CONTAC ............................................................................................ 20 4.1.1. ECHANGEUR A CONTACT DIRECT .............................................. 20 4.1.2. ECHANGEUR DISCOUNTINU« REGENERATEUR» .................... 21 4.1.3. ECHANGEUR CONTINU ................................................................... 21 4.2. TYPE D’ECHANGE DES FLUIDES ................................................................... 21 4.2.1. ECHANGEUR SANS CHANGEMENT DE PHASE ......................... 21 4.2.2. ECHANGEUR AVEC CHANGEMENT DE PHASE ........................ 21 4.3. LE TYPE D’ECOULEMENT « CIRCULATION » ............................................ 22 4.3.1. ECHANGEUR A COURANTS PARALLELES ................................ 22 4.3.1.1. ECHANGEUR CO-COURANT .................................................. 22 4.3.1.2. ECHANGEUR CONTRE COURANT ....................................... 22 4.3.2. ECHANGEUR A COURANTS CROISES .......................................... 22 4.4. LE TYPE DE TECHNOLOGIES ........................................................................ 23 4.4.1. ECHANGEUR A PLAQUE ................................................................ 23 4.4.2. ECHANGEUR A AILLETE ............................................................... 23 4.4.3. ECHANGEUR A TUBE ...................................................................... 24 4.4.3.1. LES ECHANGEURS MONOTUBES .......................................... 25 4.4.3.2. ECHANGEURS A TUBE COAXIAUX ...................................... 25 4.4.3.3. ECHANGEUR MULTITUBULAIRE .......................................... 25 4.5. DISCRIPTION DE L’ECHANGEUR TUBULAIRE .......................................... 26 4.5.1. LA CALANDRE ............................................................................ 26 4.5.2. PLAQUE TUBULAIRE ................................................................. 27 4.5.3. FAISCEAU TUBULAIRE ............................................................. 27 4.5.4. CHICANE ....................................................................................... 27 4.5.5. BOITE DE DISTRIBUTION ET BOITE DE RETOUR ............... 28 5. CARACTERISTIQUE D’ECHANGEUR E102 ............................................................ 30 6. CONCLUSION ............................................................................................................... 33 CHAPITRE III : METHODE DE DIMENSIONNEMENT D’UN ECHANGUR ............................. 34 1. INTRODUCTION .......................................................................................................... 35 2. ETUDE DE DIMENSIONNEMENT D’UN ECHANGEUR ........................................ 35 2.1. ANALYSES D’ETUDES ...................................................................................... 35 2.1.1. ANALYSE THERMIQUE .............................................................................. 35 2.1.2. ANALYSE HYDROLIQUE .......................................................................... 35 2.1.3. ETUDE MECANIQUE ................................................................................... 36 2.1.4. OPTIMISATION ECOMONIQUE POUR UNE PUISSANCE A TRANSFERER ............................................................................................... 36 2.2. HYPOTHESES D’ETUDES D’UN ECHANGEUR ........................................... 36 3. BILAN THERMIQUE D’UN ECHANGEUR THERMIQUE ...................................... 36 4. EVALUATION DU COEFFICIENT D’ECHANGE GLOBAL .................................... 38 4.1. ESTIMATION DES COEFFICIENTS D’ECHANGE PAR CONVECTION ..... 40 4.1.1. LES NOMBRES ADIMENSIONNELS ............................................... 40 Sommaire 4.1.1.1. NOMBRE DE REYNOLDS ......................................................... 40 4.1.1.2. LE NOMBRE DE PRANDTL ....................................................... 41 4.1.1.3. LE NOMBRE DE NUSELT ......................................................... 41 5. METHODES DE DIMENSIONNEMENT D’UN ECHANGEUR ................................ 41 5.1. LA METHODE DE DIFFERENCE DE TEMPERATURE LOGARITHMIQUE MOYENNE « DTLM » ....................................................................................... 42 5.1.1. L’EFFICACITE ............................................................................................. 45 5.2. LA METHODE DE NOMBRE D’UNITE DE TRANSFERT « NUT » ............. 46 5.2.1. RELATION ENTRE NUT ET L’EFFICACITE ............................................. 47 6. CONCLUSION .............................................................................................................. 48 CHAPITRE IV : PARTIE CALCULS ........................................................................................... 49 1. INRODUCTION ............................................................................................................. 50 2. PRINCIPE DE CALCUL ............................................................................................... 51 2.1. OBJECTIF DE REDIMENSIONNEMENT ........................................................ 52 3. PARTIE CALCULS ....................................................................................................... 52 3.1. CALCULS POUR LA SURFACE D’ECHANGE 100% ................................... 52 3.1.1. CALCUL DES DEBITS THERMIQUES UNITAIRES ...................... 53 3.1.2. CALCUL DE L’FFICACITE ET NUT D’E102 .................................. 53 3.1.3. CALCUL DE LA PRODUCTION DE L’UNITE ................................ 55 3.2. CALCUL APRES BOUCHAGE DE 10% DE TUBES D’E102 ........................ 56 3.2.1. CALCUL DE L’EFFICACITE ET NUT .............................................. 56 3.2.2. CALCUL DE uploads/Geographie/ memoire-boukecha-amp-temmar-pdf.pdf