Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

N° d’ordre : 05/2007-M/G.M. REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPLAIRE MINI

N° d’ordre : 05/2007-M/G.M. REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPLAIRE MINISTERE D’ENSEIGNEMENT SUPERIEURE ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE TECHNOLOGIE « HOUARI BOUMEDIEN » FACULTE DE Génie Mécanique et Génie des Procédés MEMOIRE Présenté pour l’obtention du diplôme de MAGISTER : En Génie Mécanique Spécialité : Processus de Transport dans les Milieux Poreux Par : TIZI OUGDAL Djamel Sujet Soutenu le 10/04/2007, devant le jury composé de : Mr S. CHIKH Professeur, USTHB Président Melle H. KAHALERRAS Maître de Conférences, USTHB Directeur de thèse Mr A. BOUMEDIENE Professeur, USTHB Examinateur Mr R. KIBBOUA Maître de Conférences, USTHB Examinateur A Am mé él li io or ra at ti io on n d de es s p pe er rf fo or rm ma an nc ce es s d d’ ’u un n é éc ch ha an ng ge eu ur r d de e c ch ha al le eu ur r p pa ar r i in ns se er rt ti io on n d de es s a ai il le et tt te es s p po or re eu us se es s Résumé Le présent travail est une étude expérimentale de l’amélioration des performances d’un échangeur de chaleur par utilisation d’ailettes poreuses. Les expériences ont été effectuées dans un banc d’essai réalisé à cet effet. Il est constitué de deux tubes concentriques dans lesquels circulent les fluides chaud et froid. Un milieu poreux sous forme d’ailettes est placé le long du tube interne du côté de l’espace annulaire. L’influence de certains paramètres pertinents tels que le rapport des débits, l’épaisseur et l’espacement des ailettes poreuses, la dimension des pores ainsi que la configuration géométrique de ces structures (ailettes transversales ou longitudinales) a été examinée. Les mesures des températures (entrée/sortie) de chaque fluide ainsi que les chutes de pression ont permis de conclure que l’utilisation des ailettes poreuses peut améliorer l’efficacité de l’échangeur de chaleur par rapport au cas fluide et couche poreuse et que le taux d’amélioration dépendait fortement des paramètres cités auparavant. Abstract This work is an experimental analysis of double pipe heat exchanger performance by use of porous fins. The experiments were carried out in test bench realized especially for this study. The cold water, as working fluid, flow through the annular space which is fitted with porous fins and the hot water flow in the inner tube. The effects of several pertinent factors such as flow rates ratio, porous fins thickness and spacing, porosity and geometrical configuration (transversal and longitudinal porous fins) were analyzed. The experimental measurements such as inlet/outlet temperature of working fluids and pressure drop show that the use of porous fins can enhance the heat exchanger efficiency in comparison to the fluid and porous layer cases. Moreover, the enhancement rate depends deeply on the parameters cited above. Remerciements Ce travail a été réalisé au sein du laboratoire de transports polyphasiques et milieu poreux (USTHB) sous la direction de Mademoiselle H. Kahalerras maître de conférence à L’USTHB que j’adresse mes profonds remerciements pour l'aide compétente qu'elle m'a apportée, pour sa patience et son encouragement. Son oeil critique m'a été très précieux pour structurer le travail et pour améliorer la qualité des différentes sections. Je remercie M. S. Cheikh, professeur à l’USTHB, pour m’avoir fait l’honneur de présider le jury, M. A. Boumediene, professeur à l’USTHB et M. R. Kibboua, maître de conférence à l’USTHB, pour avoir accepter de participer au jury. Je voudrais remercie également Madame K. Bouhadef directrice du laboratoire de Processus de transports polyphasiques et milieux poreux pour m'avoir permis de réaliser ce travail au sein du laboratoire. Je remercie tous les chercheurs, enseignants et membres du personnel du laboratoire LTPMP pour leur amitié et leur aide. D'autres personnes m'ont encouragé à finir ce travail par des gestes d'amitié dont je suis reconnaissant et qu’ils trouvent ici le témoignage de mon estime. Je citerais en particulier le nom de M. M. Ali-bey Dédicaces Grandir auprès de parents qui respirent la tolérance, le respect et incitent à l’entraide ne pouvait que me destiner à l’étude de l’entraide par les pairs. En témoignage d’affection, j’offre ce modeste travail : A mes très chers parents qui m'ont soutenu et encouragé durant toutes ces années et les remercie du fond du coeur. A mes frères Boulem, Madjid, Salah et leurs petites familles. A mes sœurs Taous, Zineb, Fatiha et leurs petites familles. A tous ceux qui me sont chers. Sommaire Résumé Nomenclature Introduction générale Chapitre 1 Généralités sur les échangeurs de chaleur et milieux poreux Introduction 1.1 Echangeurs de chaleur 1.1.1 Définition 1.1.2 Types d’échangeurs de chaleur 1.1.2.1 Echangeurs tubulaires 1.1.2.2 Echangeurs à plaques 1.1.3 Performance d’un échangeur de chaleur 1.1.3.1 Méthode DTLM 1.1.3.2 Méthode NUT 1.1.4 Techniques d’amélioration du transfert de chaleur dans un échangeur 1.1.4.1 Techniques passives 1.1.4.2 Techniques actives 1.2 Milieux poreux 1.2.1 Définition 1.2.2 Caractéristiques des milieux poreux 1.2.3 Paramètres géométriques 1.2.4 Paramètres thermo-physiques 1.2.5 Modèles d’écoulement dans les milieux poreux 1.2.5.1 Modèle de Darcy 1.2.5.2 Modèle de Darcy-Forchheimer 1.2.5.3 Modèle de Darcy-Brinkman 1.2.5.4 Modèle général 1.2.6 Transfert de chaleur dans les milieux poreux Conclusion 3 3 4 4 10 19 19 20 21 21 22 23 23 24 24 27 28 28 29 29 29 30 31 Chapitre 2 Recherche bibliographique Introduction 32 2.1 Utilisation d’ailettes solides 2.2 Utilisation de couches poreuses 2.3 Utilisation d’ailettes et chicanes poreuses Conclusion 32 35 38 41 Chapitre 3 Expérimentation Introduction 42 3.1 Description du banc d’essai 3.1.1 Echangeur de chaleur 3.1.2 Bac d’eau chaude 3.1.3 Le système de chauffage et de régulation de la température de l’eau chaude 3.1.4 Ailettes poreuses 3.1.5 Instruments de mesure 3.2 Protocole expérimental 3.2.1 Configurations étudiées 3.2.1.1 Cas fluide 3.2.1.2 Couche poreuse 3.2.1.3 Configuration en ailettes transversales 3.2.1.4 Configuration en ailettes longitudinales 3.2.1.5 Dimension des pores 3.2.2 Procédure expérimentale 3.3 Traitement des données 3.3.1 Efficacité de l’échangeur de chaleur 3.3.2 Rapport des débits 3.3.3 Chute de pression 3.3.4 Taux d’amélioration de l’efficacité 3.4 Estimation des erreurs Conclusion 42 44 48 49 54 56 59 59 60 60 60 60 60 60 62 62 62 63 63 63 65 Chapitre 4 Résultats et interprétations Introduction 66 4.1 Effet du rapport des débits 4.2 Effet de l’épaisseur 4.3 Effet de l’espacement 4.4 Effet de la dimension des pores 4.5 Effet de la configuration géométrique 4.5.1 Comparaison à volume constant 4.5.2 Comparaison à volume variable Conclusion 66 69 75 79 84 85 87 89 Conclusion générale Annexes Liste des figures Figure Titre Page Figure 1.1 Figure 1.2 Figure 1.3 Figure 1.4 Figure 1.5 Figure 1.6 Figure 1.7 Figure 1.8 Figure 1.9 Figure 1.10 Figure 1.11 Figure 1.12 Figure 1.13 Figure 1.14 Figure 1.15 Figure 1.16 Figure 1.17 Figure 1.18 Figure 1.19 Figure 1.20 Figure 1.21 Figure 1.22 Figure 1.23 Figure 1.24 Figure 1.25 Figure 3.1 Figure 3.2 Figure 3.3 Figure 3.4 Figure 3.5 Figure 3.6 Figure 3.7 Figure 3.8 Figure 3.9 Figure 3.10 Figure 3.11 Figure 3.12 Figure 3.13 Figure 3.14 Figure 3.15 Figure 3.16 Figure 3.17 Figure 3.18 Figure 3.19 Figure 4.1 Figure 4.2 Figure 4.3 Figure 4.4 Figure 4.5 Figure 4.6 Figure 4.7 Figure 4.8 Figure 4.9 Figure 4.10 Figure 4.11 Figure 4.12 Schéma simplifié d’un échangeur Echangeur de chaleur monotube Echangeur de chaleur coaxial cintré Echangeur de chaleur à tubes séparés Echangeur de chaleur à tubes rapprochés Echangeur de chaleur à tubes ailettés Echangeur de chaleur à tubes et calandre Ailettes transversales Ailettes indépendantes annulaires ou spirales Ailettes longitudinales Echangeurs de chaleur à tubes et calandre Divers constituants d’un échangeur de chaleur TEMA type AEL Différentes géométries de plaques d’échangeurs à surface primaire Echangeur à plaques et joints Plaques à cannelures droites ou à chevrons Echangeur de chaleur Platulaire. (doc. Barriquand) Echangeur de chaleur Compabloc. (doc Vicarb) Echangeur de chaleur Packinox. (Doc. Packinox) Echangeur de chaleur lamellaire. (doc Alfa-Laval) Echangeur à spirale. (doc. Spirec) Echangeur de chaleur brasé. (doc. Alfa-Laval) Echangeur de chaleur à plaques brasées Exemples de milieux poreux Volume élémentaire représentatif Schéma explicatif de la notion de tortuosité Dispositif expérimental. Schéma du dispositif expérimental Echangeur de chaleur Configuration de l’écoulement Eléments d’isolation Bac d’eau chaude Résistance électrique Contrôleur de température. Contacteur Schéma électrique de l’installation Boîtier de l’installation électrique Pompe électrique Ailettes poreuses transversales Ailettes poreuses longitudinales Thermocouple type K. Thermomètre Débitmètre à flotteur Tube en U Procédure expérimentale Effet du rapport des débits sur l’efficacité de l’échangeur de chaleur Effet du rapport des débits sur le taux d’amélioration de l’efficacité Effet du rapport des débits sur la chute de pression Effet de l’épaisseur des ailettes poreuses sur l’efficacité de l’échangeur Effet de l’épaisseur sur le taux d’amélioration de l’efficacité Effet de l’épaisseur des ailettes poreuses sur la chute de pression Effet de l’espacement entre ailettes sur l’efficacité de l’échangeur de chaleur Effet de l’espacement entre ailettes sur le taux d’amélioration de l’efficacité Effet de l’espacement entre ailettes sur la chute de pression Effet de la dimension des pores sur l’efficacité de l’échangeur de chaleur Effet de la dimension des pores sur le taux d’amélioration de l’efficacité uploads/Geographie/ th4759.pdf