ECHANGEURS THERMIQUES. Méthodes globales de calcul avec 11 problèmes résolus

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Jacques Padet - .
Présents à tous les niveaux des procédés de production, de transformation et d'utilisation de l'énergie, les échangeurs thermiques sont des appareils... Lire la suite
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Résumé

Présents à tous les niveaux des procédés de production, de transformation et d'utilisation de l'énergie, les échangeurs thermiques sont des appareils basés sur le principe des transferts convectifs de chaleur entre deux fluides de températures différentes ou, plus rarement, d'un fluide à un milieu solide. Ils ont acquis une importance économique majeure : toute l'énergie thermique produite ou recueillie transite au moins une fois par un échangeur thermique. Ainsi une meilleure utilisation des échangeurs thermiques permettrait de réaliser en France une économie de l'ordre de 1,5 MTep, c'est-à-dire près d'un tiers de l'énergie utilisée industriellement. Cependant, la réalisation des échangeurs se heurte à des difficultés de calcul, dues à l'extrême complexité des formes géométriques et des écoulements, et à des problèmes de maintenance (corrosion, encrassement, pertes de performances qui en découlent... ). Afin d'y apporter des solutions, ce cours présente une vue d'ensemble sur le calcul et le dimensionnement des échangeurs. Il porte en particulier l'accent sur les procédures globales de calcul, tout en accordant une attention soutenue aux bases physiques des phénomènes mis en jeu, et en particulier aux mécanismes de convection thermique. Après avoir décrit les principaux types d'échangeurs et étudié de manière exhaustive les échangeurs à courants parallèles, l'auteur expose en détail la méthode NUT, ainsi que ses variantes qui permettent de couvrir la majorité des dispositions courantes. Les formules de coefficients d'échange entre fluides et parois, pour les écoulements monophasiques et les écoulements avec changement de phase, sont examinées minutieusement. Enfin le calcul des réseaux d'échangeurs est abordé dans le cadre de la méthode NUT. L'exposé théorique est accompagné d'exercices corrigés et commentés, facilitant l'acquisition progressive et approfondie des connaissances aux étudiants de premier et deuxième cycles universitaires. L'ingénieur expérimenté consultera avec profit cette synthèse.

Sommaire

    • Caractéristiques géométriques des échangeurs
    • Première approche : distribution des températures dans un échangeur à courants parallèles
    • Méthode générale de calcul pour les échangeurs
    • Détermination des coefficients d'échange dans les échangeurs à fluides séparés
    • Echangeurs à changement de phase
    • Evaluation du NUT et du flux transféré
    • Les réseaux d'échangeurs

Caractéristiques

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À propos de l'auteur

Biographie de Jacques Padet

Jacques PADET est professeur à l'université de Reims. Il y enseigne l'Energétique et la Mécanique, et dirige une équipe de recherche dont l'activité porte principalement sur les transferts par convection.

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