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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Thermique pour l’industrie
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Présentation
Intensification des échanges en convection forcée d’une seule phase (liquide ou gaz)1. Présentation générale
La relation bien connue, qui relie le flux ou la puissance thermique échangée Φ et l’écart de température logarithmique moyen DT LM (article Échangeurs de chaleur. Généralités de ce traité) s’exprime par :
avec :
- K (W · m– 2 · K –1) :
- coefficient d’échange global
- S (m2) :
- surface d’échange de référence.
L’industrie utilise des techniques d’intensification qui permettent d’augmenter le terme KS de façon significative. Ainsi pour une puissance thermique constante, l’augmentation de K permet :
-
de réduire la surface d’échange S , une réduction substantielle du coût de l’appareil étant généralement obtenue ;
-
de réduire l’écart de température et donc de diminuer les coûts de fonctionnement.
La modification de la géométrie de la paroi d’échange s’accompagne, en sus d’une augmentation du coefficient d’échange de chaleur, d’un accroissement du facteur de frottement sur cette paroi : il est donc indispensable de déterminer simultanément pour toutes les surfaces à hautes performances les deux lois qui les caractérisent :
-
la loi d’échange reliant le coefficient d’échange local h (ou un nombre adimensionnel associé comme le nombre de Nusselt ou de Stanton) et les paramètres influents comme la vitesse et les propriétés physiques du fluide, le diamètre hydraulique des canaux de l’échangeur, etc. (ou les nombres adimensionnels associés comme les nombres de Reynolds, de Prandtl, etc.) ;
-
la loi de frottement (ou de perte de pression dans le cas d’écoulement biphasique) qui relie le facteur de frottement f (ou la perte de pression) aux paramètres influents tels que la vitesse et les propriétés physiques du fluide, le diamètre hydraulique, etc.
Les techniques d’intensification sont spécifiques à un type particulier d’appareil : ainsi, il peut être...
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