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Echangeurs de chaleur : Calcul et  Dimensionnement
Les objectifs d'études d'un échangeur peuvent être très variés:
  • Choix et dimensionnement pour la definition d'un process,
  • Caractérisation du point de fonctionnement,
  • Conception, modification d'un équipement,
  • Analyse de disfonctionnement, optimisation
  • ...

Dimensionnement analytique

Le choix du type d'échangeur dépend en général de contraintes procédés ou d'encombrement gérées par le service procédés ou le BE de nos clients. sur la base de ces choix préliminaires nous inetrvenons dans le calcul thermique et de perte de charge.
Dans les cas simples, ou pour des échangeurs classiques, des calculs analytiques, sur la base des coefficients d'échanges sont en général suffisants. Des outils et corrélations spécifiques existent.
 

Simulations thermo aéraulique/hydraulique

Pour l'étude détaillée du point de fonctionnement, ou si des anisotropies doivent être évitées (répartition inégale de débit par ex.), des simulations 2D ou 3D d'une partie ou de l'ensemble de l'équipement peuvent être necessaires.
Comme pour toutes nos études, le choix des modèles et hypothèses simplificatrices sont adaptées en fonction des objectifs.
Dans l'exemple ci-dessous une étude thermo-aéraulique d'un condenseurs est réalisée pour expliquer des inhomogénéïtés de condensation.
 

Problème rencontré

Modification des matériaux d'un échangeurs.

 Objectif

Valider le dimensionnement initial, proposer

 Solutions

  • Estimation du point de fonctionnement par une démarche anallytique sur la base des coefficients d'échanges,
  • Valider cette approche par comparaison au point de fonctionnement initial,
  • Prévoir l'impact des évolutions matériaux.
 echangeur de chaleurcalcul echangeur chaleur
Effet de masque d'une spire sur l'autre (température °C)
 
Dans cet exemple les effets aérauliques locaux ne sont pris en compte qu'au travers d'un coefficient d'échange global. Cette approche est suffisante dans le cadre de cette étude

Problème rencontré

Vibrations dans un condenseurs

 Objectif

Fournir des éléments d'explication et valider des adaptations

 Solutions

  • Simulations thermo-aérauliques 3D,
  • Hypothèses simplificatrice pour permettre une représentation 3D de l'ensemble de l'équipement, et une représentation détailée dans certaine zones.
  • Simulation monophasique avec prise en compte d'un taux de condensation estimé à partir du point de fonctionnement mesuré.
simulation thermo aeraulique
Vitesse (m/s) dans une coupe d'une zone d'entrée
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