Présentation
Auteur(s)
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André BONTEMPS : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
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Alain GARRIGUE : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
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Charles GOUBIER : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
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Jacques HUETZ : Directeur de Recherche émérite au Centre National de la recherche Scientifique (CNRS), - Professeur à l’École Centrale de Paris
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Christophe MARVILLET : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble
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Pierre MERCIER : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble
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Roland VIDIL : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble.
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Lire l’articleINTRODUCTION
Tous ces auteurs font partie du Groupement pour la Recherche sur les Échangeurs Thermiques (GRETh)
L’ensemble Échangeurs de chaleur fait l’objet de plusieurs articles :
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Échangeurs de chaleur- Définitions et architecture générale Généralités
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[B 2 341] Description des échangeurs
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Échangeurs de chaleur- Dimensionnement thermique Dimensionnement thermique
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Échangeurs de chaleur- Intensification des échanges thermiques Intensification des échanges thermiques
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Échangeurs de chaleur- Problèmes de fonctionnement Problèmes de fonctionnement.
ainsi que d’un tableau de notations et symboles en tête et d’une documentation en fin, communs à cet ensemble.
Dans les sociétés industrielles, l’échangeur de chaleur est un élément essentiel de toute politique de maîtrise de l’énergie. Une grande part (90 %) de l’énergie thermique utilisée dans les procédés industriels transite au moins une fois par un échangeur de chaleur, aussi bien dans les procédés eux-mêmes que dans les systèmes de récupération de l’énergie thermique de ces procédés. On les utilise principalement dans les secteurs de l’industrie (chimie, pétrochimie, sidérurgie, agroalimentaire, production d’énergie, etc.), du transport (automobile, aéronautique), mais aussi dans le secteur résidentiel et tertiaire (chauffage, climatisation, etc.). Le choix d’un échangeur de chaleur, pour une application donnée, dépend de nombreux paramètres : domaine de température et de pression des fluides, propriétés physiques et agressivité de ces fluides, maintenance et encombrement. Il est évident que le fait de disposer d’un échangeur bien adapté, bien dimensionné, bien réalisé et bien utilisé permet un gain de rendement et d’énergie des procédés.
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Critères de classement des échangeurs5. Autres types d’échangeurs
5.1 Autres types d’échangeurs métalliques
5.1.1 Échangeurs régénérateurs rotatifs et statiques
Ce sont les échangeurs où le fluide chaud cède une partie de son énergie à une matrice ; le passage intermittent, fluide chaud puis fluide froid, sur la matrice permet l’échange de chaleur entre les deux fluides. On classe, dans cette catégorie de régénérateurs, les échangeurs à matrice tournante et les échangeurs statiques ou à valves. Ce sont des échangeurs compacts avec une grande surface d’échange du fait de la porosité de la matrice ; ils sont moins coûteux à surface égale et moins encrassants du fait du balayage alternatif. Par contre, le mouvement mécanique de la matrice ou le jeu de valves peuvent entraîner des pannes et un mélange partiel des fluides chaud et froid.
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Échangeurs régénérateurs rotatifs à matrice tournante (figure 26)
Ils présentent deux types d’écoulement :
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un écoulement axial où la matrice est constituée d’un disque dont l’axe de rotation est parallèle à l’écoulement ;
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un écoulement radial où la matrice est constituée d’un tambour tournant suivant un axe perpendiculaire à l’écoulement.
Parmi les applications de ce type d’échangeur, on peut citer :
-
la récupération de chaleur sur l’air extrait d’une habitation pour préchauffer l’air neuf ;
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la récupération de l’énergie des gaz d’échappement d’une turbine à gaz pour préchauffer l’air d’admission de la chambre de combustion (figure 27).
-
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Échangeurs régénérateurs statiques (ou à valves), dans lesquels les matrices sont alternativement parcourues par les courants chaud et froid (figure 28a ).
Ces régénérateurs sont très répandus en sidérurgie ou dans l’industrie du verre. La...
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