1 Les groupements d’échangeurs thermiques, illustration de systèmes énergétiques, introduction aux systèmes complexes. Comprendre.

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1 falempe@mines-albi.fr 1 Les groupements d’échangeurs thermiques, illustration de systèmes énergétiques, introduction aux systèmes complexes. Comprendre les possibilités et les comportements des échangeurs thermiques 1 ère partie

2 falempe@mines-albi.fr 2 Les groupements d’échangeurs thermiques, relations théoriques entre : - les différents types d’échangeurs, - le facteur de déséquilibre R, - le nombre d’unités de transfert NUT, - l’efficacité E. Tous les couples : efficacité, nombre d’unités de transfert,  (E, NUT) ne sont pas physiquement possibles.

3 falempe@mines-albi.fr 3 Formes des formules analytiques consacrées pour les 6 Types de base Peu d’intérêt, car physiquement dans la très grande majorité des cas, la valeur de NUT ne dépasse pas 6 D’où l’utilisation d’un 7 ème type : l’échangeur isotherme, basé non sur la technique mais sur le régime R=0

4 falempe@mines-albi.fr 4 Correspond au type isotherme (R=0) Situation : R = 0, le type d’échangeur n’a pas d’importance. Valeurs de E identiques quelle que soit la valeur de NUT Représentations graphiques des formules des 6 types analytiques, pour R = 0

5 falempe@mines-albi.fr 5 Pour information/référence : La situation isotherme (R=0) est la plus efficace quel que soit le type Tendent vers 0.91 à 1, à l’infini Situation : R est petit, le type d’échangeur commence à avoir de l’importance. valeurs de E sensiblement identiques jusque NUT=1.2 Représentations graphiques des formules des 6 types analytiques, pour R = 0,1

6 falempe@mines-albi.fr 6 Pour information/référence : La situation isotherme (R=0) est la plus efficace quel que soit le type Tend vers 0.86 à l’infini Tend vers 0.76 à l’infini Tend vers 0.67 à l’infini Tendent vers 1 à l’infini Tend vers 0.79 à l’infini Situation : R est moyen, le type d’échangeur a plus d’importance. valeurs de E sensiblement identiques jusque NUT = 0.7 Représentations graphiques des formules des 6 types analytiques, pour R = 0,5

7 Représentations graphiques des formules des 6 types analytiques, pour R = 1 Pour information/référence : La situation isotherme (R=0) est la plus efficace quel que soit le type Tendent vers 1 à l’infini Tendent vers 0.63 à l’infini Tend vers 0.59 à l’infini Tend vers 0.50 à l’infini Situation : R = 1, le type d’échangeur a rapidement de l’importance. Valeurs de E sensiblement identiques jusque NUT = 0.5

8 falempe@mines-albi.fr 8 Pour information/référence : La situation isotherme (R=0) est la plus efficace quel que soit le type Toutes les zones du graphe ne correspondent pas à une réalité physique Zone Zone correspondant à aucune réalité physique Zone possible, mais non certaine Tous les couples de valeurs (E, NUT) ne sont pas physiquement possibles Exemple : avec un nombre d’unité de transfert de 1… inutile de chercher à avoir une efficacité de 0,8 Exemple : avec un nombre d’unité de transfert de 3, L’efficacité sera comprise entre 0,5 et 0,95, Et ne pourra prendre aucune autre valeur…

9 falempe@mines-albi.fr 9 Ces illustrations du comportement des échangeurs thermiques, participent à la justification du sous-titre : « introduction aux systèmes complexes » car elles montrent qu’à un problème donné, et un seul jeu de conditions apparentes imaginées, malgré l’appuis sur des fonctions continues non linéaires L’espace des possibles est petit devant celui des impossibles. Conclusions sur les illustrations des comportements 1 ère partie

10 falempe@mines-albi.fr 10 Et après comprendre les comportements 1 ère partie… Comprendre les comportements: 1 ère partie : Tous les couples de valeurs (E, NUT) ne sont pas physiquement possibles. 2 ème partie : Un échangeur, une efficacité, mais 2 valeurs possibles de puissance transférée. 3 ème partie : Des zones d’échangeur, ou des échangeurs faisant l’inverse de ce qui est attendu. 4 TD_1, Q_1 et Q_2 Les techniques (peut être vu à tout moment) Passer progressivement du simple tube, aux échangeurs à plaques. D’un vue théorique interne « propre » à la réalité des encrassements et entartrage Petite introduction, teaser curiosité et complexité 1 L’échangeur unitaire, R, NUT, E, 6 types techniques et 4 relations de température. 2 L’outil Excel de résolution prise en main par le corrigé du TD1 –Q1, l’intérêt d’étudier plusieurs régimes sur le même échangeur 3 Des groupements conventionnels… conventionnels : parallèle, série facile à étudier, mais minoritaires… 5 …aux quelconques richesse, complication et complexité x Compléments : - exemples de situations l’échangeur isotherme; - relations directes des températures; L’échangeur à plaques particulier, mais finalement facile à étudier x 6 TD_2, à TD_10