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).
Le domaine de l’intensification des échangeurs de chaleur a depuis de nombreuses années dépassé le stade du laboratoire et a été largement pris en compte dans les applications industrielles. Nombre d’échangeurs dans des procédés très divers sont équipés de surfaces d’échange (tubes ou plaques) spécialement conçues pour présenter des coefficients d’échange de chaleur élevés et notamment supérieurs à ceux des surfaces d’échange lisses.
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Intensification des échanges lors de l’évaporation d’une phase liquide2. Intensification des échanges en convection forcée d’une seule phase (liquide ou gaz)
De nombreuses techniques d’intensification peuvent s’appliquer aux écoulements constitués d’une seule phase liquide ou gazeuse. Donnons dans ce paragraphe une description des principales techniques et des lois d’échange et de perte de frottement qui leur sont associées. Précisons les conditions de validité de ces lois, conditions qui s’expriment, en général, à partir des nombres adimesionnels caractéristiques des paramètres opératoires ou géométriques.
Plusieurs mécanismes d’intensification sont mis en œuvre avec les géométries améliorées de tubes, plaques ou ailettes (tableau 1) :
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en écoulement laminaire, il est avantageux de favoriser les transferts de matière de la paroi d’échange au cœur de l’écoulement et vice versa. Le transfert de chaleur s’en trouve évidemment amélioré. Cela peut être obtenu par des canaux présentant des changements de direction (ailettes ondulées, plaques corruguées), par des inserts adaptés (mélangeur de type Kenics , Heatex , etc.) ;
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en écoulement turbulent, la résistance thermique étant concentrée (sur une paroi lisse) dans la couche limite de faible épaisseur située à proximité immédiate de la paroi, il est avantageux de perturber cette couche par des accidents de faible épaisseur situés régulièrement à la paroi (ailettes à persiennes, tubes à rugosité continue, plaques corruguées), de générer des écoulements secondaires (ailettes ondulées, insert de type ruban torsadé), de limiter le développement de la couche limite par des parois discontinues (ailettes discontinues, par exemple) ou de réduire le diamètre hydraulique D h du canal sachant que, pour une vitesse donnée, le coefficient d’échange local est inversement proportionnel à
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, n étant compris entre 0,2 et 0,4 suivant le type de surface.
, n étant compris entre 0,2 et 0,4 suivant le type de surface.2.1 Ailettes
dans le calcul d’un échangeur équipé d’ailettes...
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