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Generalites sur les echangeurs 1

Chapitre ?? Généralités sur les échangeurs de chaleur C Introduction La plus part des réactions se produisant au sein de l ? industrie énergétique font intervenir le phénomène de transfert de chaleur entre un uide chaud et un uide froid C ? est dans ces situations que les échangeurs de chaleurs entrent en jeu Dans ce premier chapitre nous allons aborder la notion d ? échangeur de chaleur ainsi que les di ?érents types d ? échangeurs existant et les plus couramment utilisés Un échangeur de chaleur comme son nom l ? indique est un dispositif permettant le transfert de chaleur d ? un milieu uide vers un autre Plusieurs technologies d ? échangeurs peuvent être rencontrées mais toutes fonctionnent suivant les mêmes mécanismes de transfert thermique c'est-à-dire la conduction à travers les parois souvent métalliques la convection qui représente l ? échange thermique entre le uide et les parois et le rayonnement qui représente les échanges radiatifs entre les uides et les parois bien que ce dernier soit souvent négligeable car il est pris en compte uniquement pour un fonctionnement à hautes températures Le model le plus simple est celui d ? un échangeur tubulaire qui est constitué de deux tubes coaxiaux l ? un des uides s ? écoule dans le tube central et l ? autre dans l ? espace annulaire Dans certains appareils le transfert thermique s ? e ?ectue par contact direct entre les uides c ? est le cas des évaporateurs et des tours de refroidissement o? le uide subit un changement de phases contrairement aux échangeurs à uides séparés Trois modes de fonctionnement sont possibles à courant parallèle L ? écoulement est parallèle et les deux uides circulent dans le même sens L ? écart des températures des uides chute le long de la surface d ? échange Fig schéma d ? un échangeur a courant parallèle C à contre-courant L ? écoulement est parallèle et les deux uides circulent en sens contraire L ? écart des températures des uides reste important le long de la surface d ? échange Cette con ?guration donne des échangeurs plus e ?caces que ceux à courant parallèle avec des surfaces d ? échange égales Fig schéma d ? un échangeur a contre courant à courants croisés Les deux uides s ? écoulent perpendiculairement l ? un a l ? autre Fig échangeur à courants croisés C Classi ?cation des échangeurs thermiques Le choix d ? un échangeur de chaleur peut être crucial car il permet un gain de rendement et d ? énergie celui-ci peut dépendre de plusieurs paramètres notamment des caractéristiques physiques et dynamiques des uides utilisés de la puissance thermique échangée de la pression et de la température du milieu ainsi que des di ?érentes normes imposées pour la conception de l ? appareil On peut donc di ?cilement les classer de manière rigoureuse sans faire le choix inéluctablement restrictif de certains critères Cependant les échangeurs de chaleur sont principalement classi ?és de la