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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTRE DE L'ENSEIGNEMENT SUPE

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTRE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE SAAD DAHLAB DE BLIDA 1 FACULTE de technologie Département DE Mécanique Mémoire de Fin d'Etudes En vue de l’obtention d’un diplôme « MASTER » Option : Installations Energétiques et Turbomachines Thème Conception et dimensionnement d’un radiateur automobile Présenté par : Encadré par : Mr. BEHLOUL Ilyes Dr. SALHI Merouane Dr. ROUDANE Mohamed PROMOTION 2018 Dédicaces Je dédier ce travail : À Mes Très Chers Parents À ma grand-mère prolonge ALLAH dans sa vie À ma chère femme A toute ma famille. A Tous mes amis d’étude. Je n'oublie pas tous les amis de résidence l'université, en particulier les amis de Masdjid Al-Furqan et de Masdjid Al-Quds Mr: Ilyes REMERCIMENTS Avant tout je remercie mon ALLAHle tout puissant qui nous éclaire le bonChemin. A monsieur D. SALHI et D. ROUDANE mes promoteurs, à ses remarques successives ont permis d’améliorer les différentes versions de ce travail. A tous mes enseignants tout au long de mes études, j’exprime messincères remerciements pour leurs conseils et leurs encouragements. Salutations de cœur à tous les travailleurs et employés de l'Université Saad Dahlab, en particulier les travailleurs et les employés de la Faculté de mécanique A la fin mes remerciements : A tous ceux qui ont participé de prés ou de loin à la réalisation de ce travail. RESUME Le but de ce travail est la conception et dimensionnement d’un radiateur automobile a partir d’un radiateur origine, par la détermination les paramètres de conception d'un radiateur plus petit capable de dissiper la même quantité de chaleur que l'assemblage d'origine. La conception basé sur l’augmentation de surface de contact (ailettes) : Pour prouver cette hypothèse, nous avons effectué des tests sur notre radiateur actuel, qui mesure (0.6*0.43*0.025)m, pour déterminer les performances de transfert de chaleur dans des conditions de fonctionnement typiques. Nous avons trouvé que notre ensemble de radiateur actuel était capable de dissiper la chaleur à un flux de 70777 W. Ensuite, en utilisant le ε-Ntu (efficacité-Ntu), nous avons calculé les performances de transfert de chaleur de notre nouveau radiateur, qui a une longueur de radiateur de 30% inférieure à la longueur de la conception actuelle (0.45* 0.43*0.025)m. Comme prévu, les performances de transfert de chaleur ont diminuées. Cependant, en augmentant la surface métal-air de 392 ailettes par rangée à un nombre bien déterminé, nous avons augmenté les performances de transfert thermique de notre conception proposée au même niveau que la conception actuelle dans les mêmes conditions de fonctionnement. Mots clés : Radiateurs, Conception, Méthode ε-Ntu, Echangeur avec deux fluides non brasés, Flux de chaleur, ailettes, Coefficient de transfert thermique global, débit calorifique, nombre de Nusselt, Coefficient de transfert thermique par convection. ABSTRACT The purpose of this work is the design and dimensioning of an automotive radiator from an original radiator, by determining the design parameters of a smaller radiator capable of dissipating the same heat quantity as the assembly of origin. The design based on the increase of contact surface (fins). To prove this hypothesis, we carried out tests on our current radiator, which measures (0.6 * 0.43 * 0.025)m, to determine the heat transfer performance in typical operating conditions. We found that our current radiator assembly was able to dissipate a heat flux of 70777 W. Then, using the ε-Ntu (efficiency-Ntu), we calculated the heat transfer performance of our new radiator, which has a radiator length of 30% less than the length of the current design (0.45 * 0.43 * 0.025)m. As expected, the heat transfer performance decreased. However, by increasing the metal-air surface area from 392 fins per row to a fixed number, we have increased the thermal transfer performance of our proposed design to the same level as the current design under the same operating conditions. Key words: Radiators, Design, ε-Ntu method, Exchanger with two unmixed fluids, Heat flux, fins, Global heat transfer coefficient, heat capacity rate, Nusselt number, Convective heat transfer coefficient. ملخص الغرض من هذا العمل هو تصميم وأبعاد مبرد السيارات من،المبرداألصلي من خالل تحديد معايير تصميم م برد أصغر قادر على تبديد نفس كمية الحرارة التي يتم تجميعها من المبرد.األصلي التصميم قائم على زيادة سطح التالمس (الزعانف،) إلثبات هذه،الفرضية أجرينا اختبارات على المبرد،الحالي الذي ابعاده( هي6.0 * 6..0 * 6.6.0 )م، لتحديد أداء نقل الحرارة في ظروف التشغيل النموذجية. وجدنا أن المبرد الحالي لدينا قادر على تبديد الحرارة ب تدفق 76777 W. بعد،ذلك باستخدام طريقة الكفاءة قمنا بحساب أداء نقل الحرارة لمبردنا،الجديد الذي له طول أقل من المبرد بنسبة 06 ٪ من ( طول التصميم الحالي6..0 * 6..0 * 6.6.0 ) م. كما هو،متوقع انخفض أداء نقل الحرارة. ومع،ذلك من خالل زيادة مساحة سطح الهواء المعدني من09. زعنفة لكل صف إلى رقم،ثابت قمنا بزيادة أداء النقل الحراري لتصميمنا المقترح إلى نفس مستوى التصميم الحالي تحت نفس ظروف التشغيل. :الكلمات المفتاحية،مبرد،تصميم طريقة،الكفاءة مبادل مع سوائل غير،مختلطة تدفق حراري،،زعانف معامل نقل حرارة ،كلي تدفق،حراري رقم،نسلت معامل نقل حرارة بالنقل. LISTE DES FIGURES CHAPITRE I: GENERALITES SUR LES ECHANGEURS Figure (I.1) : Evolution qualitative des températures dans un échangeur tubulaire co- courant……………………………………………..……………………… 6 Figure (I.2) : Evolution qualitative des températures dans un échangeur tubulaire ou à plaques à contre courants…………………………………………………. 6 Figure (I.3) : Exemples d’échangeurs à courants croisés……………………………….. 7 Figure (I.4) : Schéma d’un échangeur 1-2……………………………………………… 8 Figure (I.5) : Schéma d’un échangeur 2-4………………………………………………. 8 Figure (I.6) : Échangeur monotube en serpentin………………………………………… 9 Figure (I.7) : Échangeur coaxial…………………………………………………………. 9 Figure (I.8) : Échangeur à tube séparé…………………………………………………… 10 Figure (I.9) : Échangeur à tubes rapprochés…………………………………………….. 10 Figure (I.10): Échangeur à tube ailette…………………………………………………… 11 Figure (I.11): différents types d’ailettes…………………………………………………. 12 Figure (I.12): Échangeur à tête flottante…………………………………………………. 13 Figure (I.13): Échangeur à plaque tubulaire fixe………………………………………… 13 Figure (I.14): Échangeur à tube en U…………………………………………………….. 14 Figure (I.15): Différentes géométries de plaques d’échangeurs à surface primaire……… 14 Figure (I.16): Échangeur à plaque et joint……………………………………………….. 15 Figure (I.17): Échangeur platulaire et schéma canaux………………………………………. 16 Figure (I.18): Échangeur Compabloc et l’empilement des plaques…………………………………………………………………….. 16 Figure (I.19): Échangeur Packinox……………………………………………………….. 17 Figure (I.20): Échangeur lamellaire………………………………………………………. 17 Figure (I.21): Échangeur à spirale………………………………………………………... 18 Figure (I.22): Échangeur brasé…………………………………………………………… 18 Figure (I.23): Évaporateur à tubes cours et à panier……………………………………… 19 Figure (I.24): Évaporateur à longs tubes verticaux………………………………………. 20 Figure (I.25): Évaporateur à tube tombant………………………………………………. 20 Figure (I.26): Évaporateur noyés et arrosés………………………………………………… 21 Figure (I.27): Condensation extérieure aux tubes………………………………………… 21 Figure (I.28): Condensation intérieure aux tubes……………………………………….... 22 Figure (I.29): Echangeur sale et propre…………………………………………………... 24 Figure (I.30): Etapes d’un mécanisme d’encrassement………………………………………….. 26 Figure (I.31): Représentation schématique des phases de dépôt et de réentraînement de l’encrassement dans le cas d’un liquide…………………………………....................................................... 30 CHAPITRE II : LES MODES DE TRANSFERTS DE CHALEUR ET SES APPLICATIONS Figure (II.1): les trois modes de transfert de chaleur……………………………………. 22 Figure (II.2): Transfert de chaleur à travers un mur simple……………………………… 22 Figure (II.3): Transfert de chaleur par conduction dans un mur multicouche…………… 22 Figure (II.4): Le schéma électrique d’une résistance thermique…………………………. 32 Figure (II.5): longueur d’ondes électromagnétiques……………………………………... 34 Figure(II.6): L’énergie thermique du soleil……………………………………………... 34 Figure (II.7): les trois modèles de rayonnement par un solide…………………………… 35 Figure (II.8): Transfert thermique par convection d’une plaque plane…………………. 35 Figure (II.9): Convection naturelle d’une plaque chaude……………………………….. 36 Figure (II.10): Convection forcée d’une plaque chaude………………………………..… 26 Figure (II.11): Représentation l’écoulement d’un Régime laminaire……………………. 27 Figure (II.12): Représentation l’écoulement d’un Régime turbulent…………………….. 27 Figure (II.13): Représentation graphique de coefficient moyen de transfert thermique pour a plaque plane avec écoulement laminaire et turbulent…………… 41 Figure (II.14): Convection sur une plaque verticale………………………………………. 42 Figure (II.15): Convection sur une plaque horizontale…………………………………… 42 Figure (II.16): Convection sur une plaque horizontale avec un flux ascendant…………... 42 Figure (II.17): deux fluides ayant même m et Cp…………………………….. 46 Figure (II.18): Condensation ……………………………………………………………………... 46 Figure (II.19): Vaporisation……………………………………………………………………… 46 Figure (II.20): Démonstration pour deux fluides co-courants……………………………………. 47 Figure (II.21): Echangeurs co-courants…………………………………………………………... 48 Figure (II.22): Echangeurs contre courants………………………………………………………. 48 CHAPITREIII : LE MODELE MATHEMATIUE DE LA CONCEPTION Figure(III.1): Composants d'un système de refroidissement automobile………………………. 53 Figure(III.2): version réduite en CAO de l'ensemble de radiateur ……………………... 54 Figure(III.3): Performance de transfert de chaleur par rapport au débit de liquide de refroidissement à différentes vitesses de flux d'air………………………... 55 Figure(III.4): vue agrandie des tubes……………………………………………………. 59 Figure(III.5): vue agrandie des ailettes………………………………………………….. 59 Figure(III.6): Efficacité d’un échangeur avec deux fluides noms brasés……………….. 63 CHAPITRE IV : RESULTATS ET COMMENTAIRES Figure(IV.1) : Interface du code de calcul numérique par Fortran………………………. 67 Figure(IV.2) : Effet de la longueur sur les performances d’un radiateur………………… 70 Figure(IV.3) : Effet de nombre des ailettes par rangé sur les performances d’un radiateur 70 Figure(IV.4) : correction de nombre des ailettes par rangé correspond le flux de chaleurassocie…………………………………………………..………… 71 Figure(IV.5) : comparaison entre trois radiateurs d’une longueur différente……………. 72 Figure(IV.6) : Exportation des dimensions du radiateur en SolidWorks (CAO)………... 73 LISTE DES TABLEAUX CHAPITRE II : LES MODES DE TRANSFERTS DE CHALEUR ET SES APPLICATIONS Tableau(II.1): le coefficient de chaleur par convection naturelle pour une plaque plane……… 44 Tableau(II.2): abaques pour trouver le facteur de correction F d’un échangeur………………… 49 Tableau(II.3): -NTU……………………………………………………………….. 51 CHAPITREIII : LE MODELE MATHEMATIUE DE LA CONCEPTION Tableau(III.1) : Dimensions du modèle de radiateur d'origine…………………………… 55 Tableau(III.2) : Conditions de fonctionnement uploads/Management/ echangeur-de-chaleur.pdf