Bibliographie & annexes
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Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les principaux problèmes de fonctionnement d'échangeur de chaleur ont trait aux phénomènes d'encrassement, de corrosion, de vibrations et de tenue mécanique. L'encrassement et la corrosion restent les phénomènes les moins compris de l'industrie. Ils impactent le dimensionnement des appareils et leur durée de vie, et induisent des surcoûts (énergie, arrêt des installations). Les phénomènes vibratoires doivent être pris en compte dans le dimensionnement des échangeurs au même titre que les transferts de chaleur ou les pertes de charge. Les problèmes de tenue mécanique sont, pour les géométries les plus classiques, traités dans divers textes réglementaires basés sur la normalisation européenne. Enfin, le fonctionnement des échangeurs en régime transitoire peut répondre à de nouveaux types de fonctionnement (sources de chaleur intermittentes) ou tester leur capacité à subir des variations de régime.
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Heat exchanger main operating problems are due to fouling, corrosion, vibration and mechanical strength phenomena. Corrosion and fouling remain the most misunderstood phenomena in the industrial field. They impact sizing and aging of the equipment, and induce overheads (energy, shutdowns). Vibration resistance must be taken into account in heat exchanger design together with heat transfer and pressure loss. Mechanical strength problems are, for most common geometries, solved by applying various regulatory texts based on European standardization. Finally, transient state in heat exchanger can deal with new kind of operation (unsteady heat sources) or check their ability to bear variable operating conditions.
Auteur(s)
-
Patrice CLÉMENT : Conseiller scientifique CEA/DRT/LITEN/DTS/LETH Grenoble
INTRODUCTION
Les principaux problèmes de fonctionnement rencontrés par les utilisateurs d'échangeur de chaleur ont trait aux phénomènes d'encrassement, de corrosion, de vibrations et de tenue mécanique.
L'encrassement et la corrosion restent les phénomènes les moins compris de l'industrie ; ils se traduisent par :
-
un surdimensionnement des appareils dans les bureaux d'études ;
-
une dépense d'énergie supplémentaire ;
-
le remplacement des appareils corrodés ;
-
des coûts d'arrêt des installations pour démontage et nettoyage.
Les phénomènes vibratoires doivent également être pris en compte dans le dimensionnement des échangeurs au même titre que les transferts de chaleur ou les pertes de charge. Une méthodologie permettant d'évaluer les vibrations induites par le fluide est détaillée dans le présent article.
Enfin, les problèmes de tenue mécanique sont, pour les géométries les plus classiques, traités dans divers textes réglementaires décrits succinctement en fin de l'article, de même qu'une normalisation européenne en matière d'essais qui s'est mise en place depuis les années 2000.
L'ensemble Échangeurs de chaleur fait l'objet de plusieurs articles :
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MOTS-CLÉS
vibrations Encrassement Corrosion Réglementation Chauffage Refroidissement mécanique des fluides Chimie des fluides Interactions fluide-paroi
KEYWORDS
vibrations | fouling | corrosion | standards and codes | heating | cooling | fluids mechanics | fluids chemical | fluid-wall interactions
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Présentation
Corrosion
En anglais
1. Encrassement
L'encrassement, qui, sous sa forme la plus générale, peut être défini comme le dépôt de matériaux ou de substances indésirables sur une paroi, affecte une grande variété d'opérations industrielles. Dans le cas des échangeurs, la présence d'un fort gradient thermique près de cette paroi rend beaucoup plus complexes les mécanismes d'encrassement par rapport au cas isotherme rencontré, par exemple, lors de l'utilisation de membranes ou de filtres.
Cet encrassement, souvent inévitable dans les installations industrielles, produit deux types d'effets, on observe généralement :
-
une augmentation des pertes de charge par frottement sur les parois puis une réduction de la section de passage du fluide dans l'appareil, pouvant aller jusqu'au bouchage partiel ou total de l'échangeur. Dans ce cas, on utilise le terme « colmatage » ;
-
une dégradation des échanges de chaleur car l'encrassement crée une résistance thermique additionnelle entre les fluides chaud et froid.
L'encrassement se répercute sur la rentabilité des installations par des coûts principalement liés aux pertes de production, à la surconsommation d'énergie et aux frais de nettoyage et de maintenance, et dans une moindre mesure aux surdimensionnements et aux ajouts d'équipements de nettoyage .
1.1 Classification : différents types d'encrassement
Il est possible de classer l'encrassement selon le mécanisme qui contrôle la vitesse de dépôt, selon les conditions d'utilisation de l'échangeur ou selon le mécanisme dominant, même s'il ne contrôle pas la vitesse de dépôt. Nous adoptons, comme la plupart des auteurs ,...
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Encrassement
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DEMASLE (H.), MERCIER (P.), TOCHON (P.) - Guide de l'encrassement des échangeurs de chaleur. - Édition GRETH (2007).
-
(2) - EPSTEIN (N.) - Fouling in heat exchangers. Fouling of heat transfer equipment. - Éd. Somerscales EFC, KNUDSEN (J.G.), Hemisphere Washington, DC, p. 701 (1981).
-
(3) - GUDMUNSSON (J.S.) - Particulate fouling. - Idem, p. 357.
-
(4) - EPSTEIN (N.) - Fouling : technical aspects. - Idem, p. 31.
-
(5) - NALCO - Water handbook. - Éd. McGraw-Hill Book Company (2009).
-
(6) - Société DEGREMONT - Mémento technique de l'eau. - Éditions Lavoisier (2005).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Heat Exchanger Fouling and Cleaning VII , Schladming, Austria, 14-19 juin (2009) – A lieu tous les deux ans.
HAUT DE PAGE
Normes européennes
NF EN 247 (12-97), Échangeurs thermiques. Terminologie Ce document donne une terminologie des échangeurs thermiques permettant des termes cohérents. Elle a été établie à partir d'une analyse des critères fondamentaux relatifs à la conception, la réalisation et le mode d'exploitation des échangeurs thermiques
NF EN 305 (11-97), Échangeurs thermiques. Définition de la performance des échangeurs thermiques et procédure générale d'essai pour la détermination de la performance de tous les échangeurs thermiques Ce document donne les termes généraux et la méthodologie de calcul à utiliser pour déterminer les caractéristiques de performances des échangeurs thermiques. Il inclut des considérations théoriques et un...
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