Dimensionnement d’un systeme automatique de refroidissement par eau du circuit de lubrification

I.3. THEORIE SUR LES ECHANGEURS

L'échangeur d'énergie thermique est un des éléments essentiel dans le circuit de lubrification du broyeur, que son but est de refroidir l'huile hydraulique. Il s'agit d'un système qui permet de transférer un flux de chaleur d'un fluide chaud (huile) à un fluide froid à travers une paroi sans contact direct entre les deux fluides.

I.3.1. Définitions de l'échangeur élémentaire [10]

I.3.1.1. Aspect extérieur : échangeur comme quadripôle

Vu de l'extérieur, un échangeur se présente comme une boîte noire pourvue de deux entrées et de deux sorties auxquelles sont mesurées les caractéristiques essentielles de fonctionnement à l'un de ces quatre pôles. Les fluides 1 ou 2 ont des paramètres mesurables et mesurés à l'entrée et à la sortie du quadripôle:

- l'état : liquide, gazeux ;

- le débit-masse, constant de l'entrée à la sortie ;

- la température, variable dans l'échangeur ;

- la pression, peu variable.

Par ailleurs, les caractéristiques thermo physiques de chacun des deux fluides peuvent être déterminées entre autre: la capacité thermique massique (chaleur massique)c_p, la masse volumique p , la conductivité thermique A , la viscosité 4u ;

Le quadripôle est généralement muni de deux pompes (ou ventilateurs) destinées à mettre en mouvement les fluides 1 et 2 à l'intérieur de l'échangeur, en générant pour chacun des fluides entre l'entrée et la sortie une différence de pression égale à la perte de pression visqueuse à l'intérieur de l'échangeur. Cette perte de pression (perte de charge) dépend pour chacun des fluides de la nature du fluide, de sa température, de son débit et de la géométrie interne de l'échangeur.

Figure I.7. Schéma du quadripôle

Hypothèses restrictives

1. Le régime est stationnaire ou permanent c'est-à-dire que la température T est indépendante du temps t

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2. Les deux fluides sont physiquement séparés l'un de l'autre par une paroi étanche au transfert de masse mais perméable au transfert d'énergie thermique. En conséquence, le débit-masse de chacun des fluides est constant tout au long de son écoulement et en particulier :

D'où

(AñVq)ei = (AñVq)si (AñVq)ez = (AñVq)sz m 1 = (AñVq)ei = cte m 2 = (AñVq)ez = cte

(I . 6)

3. L'enthalpie perdue par l'un est intégralement cédée à l'autre ; c'est donc l'adiabatisme sans stockage

#177;(H_e - H.)1 = (H_e - H.)2

Ce qui en monophasique conduit à :

#177;(AñcpVq)₁(Te - T.)1 = (AñcpVq)₂(Te - T.)2 (I.7)

4. Le coefficient d'échange global K est admis comme constant tout au long de l'échangeur si chacun des fluides reste monophasique.

5. K constant tout au long de l'échangeur