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Etude de l'influence de la température du fluide sur la performance d'un échangeur de chaleur de la raffinerie d'Alger

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par Nadjet Fadel
Université des sciences et de la technologie Houari Boumédiene à  Alger - Ingénieur d'état option: génie chimique 2010
  

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II.3.4.Théorie de base pour le calcul d'un échangeur de chaleur

Pour dimensionner ou prédire les performances d'un échangeur, il est nécessaire de relier la quantité totale de chaleur transmise, q, à des quantités telles que les températures d'entrée et de sortie des deux fluides, le coefficient global de transfert de chaleur U et la surface de transfert de chaleur A, selon l'équation :

~ = U A MLDT (II.4)

· Moyenne logarithmique de la différence de température MLDT [14] L a puissance échangée entre les deux fluides, obéit pour les deux configurations (co-courant et contre courant) à la même loi (II.4).

Avec :

A - A (II.5)

T T

1 2

MLDT=

Ln T T

( 1

A A 2

)

Qui définit la moyenne logarithmique de différence de Températures entre les deux fluides. Où :

AT1 : Différence de températures entre les deux fluides à l'extrémité 1 de l'échangeur.

Cette relation est très utile pour déterminer expérimentalement le coefficient d'échange de
chaleur global d'un échangeur ou le produit (U*A) si la surface d'échange A est inconnue.

II.3.5. Coefficient global U de transfert de chaleur:[14]

Si on considère un élément de tube de longueur dL, le flux de chaleur correspondant s'écoulera en rencontrant cinq résistances :

Figure II.1.Coefficient de transfert global [14]

R = : Résistance dans le fluide à l'extérieur du tube, égale à l'inverse du coefficient de

1

0

0 h

film externe ;

R d 0 : Résistance due au film d'encrassement déposé sur l'extérieur du tube ;

R cd : Résistance due à la paroi métallique du tube (cette résistance peut être négligée dans les calculs) ;

R di : Résistance due au film d'encrassement déposé à l'extérieur du tube ;

R

1

i h

= : Résistance dans le fluide à l'extérieur du tube, égale à l'inverse du coefficient de

i

Comme ces résistances s'expriment en [m2 °C /kcal] il est nécessaire de rapporter tous ces termes à la même surface. On convient de choisir, en référence, la surface extérieure du tube ce qui amène à corriger les résistances intérieures R di et R i en les multipliant par le rapport

d 0 d i des diamètres extérieur et intérieur du tube. Ces résistances corrigées s'écriront :

d 0

R = R (II.6)

i

di 0 did

d i

h = h (II.7)

0

i 0 id

Dans ces conditions, la résistance globale au transfert, égale à la somme des cinq résistances précédentes prendra la forme :

1 1 1 (II.8)

R = + R R

di 0 + + + Rcd =

d di

h h U

0 i 0

U : est le coefficient de transfert sale relatif à l'élément de tube dL

Figure II.2. Echangeur de chaleur à plaque [15]

Figure II.3. Echangeur à tube en u (épingle) [16]

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