Présentation
Auteur(s)
-
André BONTEMPS : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
-
Alain GARRIGUE : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
-
Charles GOUBIER : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
-
Jacques HUETZ : Directeur de Recherche émérite au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), - Professeur à l’École Centrale de Paris
-
Christophe MARVILLET : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble
-
Pierre MERCIER : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble
-
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)
Cet article présente les principes utilisés pour effectuer un dimensionnement thermique d’échangeurs de chaleur. Les principales méthodes, qu’elles soient manuelles ou informatisées, sont exposées et illustrées d’exemples.
L’ensemble Échangeurs de chaleur fait l’objet de plusieurs articles :
-
Échangeurs de chaleur- Définitions et architecture générale Généralités ;
-
Échangeurs de chaleur- Description des échangeurs Description des échangeurs ;
-
[B 2 342] Dimensionnement thermique ;
-
Échangeurs de chaleur- Intensification des échanges thermiques Intensification des échanges thermiques ;
-
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.
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Méthodes de calcul numérique2. Méthodes de calcul analytique
2.1 Principes de calcul
Plusieurs critères sont à considérer pour le dimensionnement d’un échangeur suivant son utilisation. La puissance thermique est toujours la principale préoccupation, mais le choix définitif de l’échangeur peut dépendre d’autres paramètres tels que :
-
les pertes de pression ;
-
l’encombrement ;
-
la masse ;
-
l’encrassement ;
-
une température de paroi à ne pas dépasser ;
-
les matériaux utilisés ;
-
etc.
Deux types de calcul thermique sont envisageables pour la caractérisation de l’échangeur :
-
la détermination de la surface d’échange S connaissant la puissance échangée et les températures d’entrée et de sortie des deux fluides 2.2 ;
-
la détermination des températures de sortie des fluides, connaissant leurs températures d’entrée et la surface d’échange 2.3.
2.2 Méthode du DTML
La valeur locale de la puissance élémentaire d Φ échangée à travers un élément de surface dS est donnée par l’équation :
avec :
- K :
- coefficient d’échange global
- T1 et T2 :
- températures des fluides F1 et F2 de part et d’autre de la paroi.
La surface d’échange totale s’obtient en intégrant l’équation précédente :
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