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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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CHAPITRE III

L'ENCRASSEMENT EN TRANSFERT DE CHALEUR

Durant le fonctionnement normal d'un échangeur de chaleur, les surfaces d'échange sont souvent sujettes à des dépôts formés par les impuretés du fluide, formation de la rouille ou de produits d'autres réactions entre le fluide et le matériau de la paroi.

III.1. Définition

L'encrassement des équipements de transfert thermique est défini comme étant la déposition et l'accumulation de matériaux ou de substances indésirables sur les surfaces d'échange de chaleur [17]. Ces dépôts peuvent être de la rouille, du tartre (sédiment), de la vase, des cristaux, des résidus biologiques, des produits de réaction chimique ou la combinaison de plusieurs de ces éléments.

Cette couche d'encrassement qui se forme sur l'un ou les deux côtés de la surface d'échange de chaleur possède une conductivité thermique plus faible que celle du métal constituant cette surface, ce qui engendre l'augmentation considérable de la résistance au transfert thermique et donc, une diminution des performances de l'échangeur de chaleur. D'autre part, ce film d'encrassement réduit la section de passage du fluide entrainant, ainsi,

une augmentation de la perte de charge dans l'appareil. [18] (Voir figure III.1).

Figure III.1. Exemple d'un faisceau de tubes d'un échangeur encrassé [23]

III.2. Les différents types d'encrassement [19]

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 adopterons, comme la plupart des auteurs [Epstein1978], cette dernière méthode de classification. Six types différents peuvent alors être définis :

· encrassement particulaire ;

· corrosion ;

· entartrage ;

· encrassement biologique ;

· encrassement par réaction chimique ;

· encrassement par solidification.

III.2.1 Encrassement particulaire [20]

C'est ce qui se passe quand des particules fines, contenues dans un fluide, se déposent sur une surface d'échange de chaleur

· L'eau des chaudières contenant des produits de corrosion ;

· L es écoulements gazeux pouvant être fortement chargés de particules de poussières Dans certains cas, lorsque le dépôt est important, le processus sera considéré comme encrassement par sédimentation.

III.2.2 Entartrage [12]

L'entartrage d'une surface d'échange est généralement associé à la production d'un solide cristallin à partir d'une solution liquide. Il dépend donc fortement de la composition des eaux industrielles. L'entartrage se matérialise par une formation d'incrustations adhérentes et dures sur les surfaces d'échanges généralement métalliques. Pour qu'il y ait entartrage, deux conditions doivent être remplies :

- la limite de solubilité du sel contenu dans l'eau doit être dépassée ;

- la vitesse de dépôt doit être suffisamment rapide.

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