tp echangeur

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  • Publié le : 2 décembre 2013
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Introduction :
Un échangeur de chaleur est un système qui permet de transférer un flux de chaleur d’un fluide chaud à un fluide froid, à travers une paroi sans contact direct. La plupart du temps, on utilise cette méthode pour refroidir ou réchauffer un liquide ou un gaz qu'il est impossible ou difficile de refroidir ou chauffer directement, par exemple l'eau d'un circuit primaire derefroidissement, d'une centrale nucléaire.
Le dispositif utilisé est un échangeur à tubes concentriques en forme de U inverse.
Mode de transfert du dispositif :
- À courant co-courant : les deux fluides sont disposés parallèlement et vont dans le même sens.
- À contre courant : idem, mais les courants vont dans des sens opposés.
Description du dispositif :
L’appareil est constitué d’un faisceau detubes, disposés à l’intérieur d’une enveloppe dénommée calandre. L'un des fluides circule à l'intérieur des tubes et l'autre à l'intérieur de la calandre, autour des tubes. On ajoute en général des chicanes dans la calandre, qui jouent le rôle de promoteurs de turbulence et améliorent le transfert à l'extérieur des tubes. Trois thermomètres sont disposés le long de chacun des deux circuits pourpermettre de mesurer la température des deux courants ( à l’entrée, à la mi-longueur et à la sortie )


But du tp :
Ce tp a pour but de montrer et faire comprendre des concepts importants comme :
-profiles de température
-Ecoulements en co-courant et en contre courant
-rendement de l’échangeur
-coefficient global du transfert de chaleur
-moyenne logarithmique
Partie expérimentale :
A. Onmaintient la température de l’eau chaude à Tc=60°c, après on fixe les débits des courants chaud et froid respectivement à QC=2000 cm3/min et Qf=1000 cm3/min. On relève les températures des deux fluides à l’entrée, au milieu et à la sortie
B. On fait varier la température du courant chaud de 60 à 70°c (de 5°c) tout en maintenant les débits des deux courants chaud et froid constant Qc=Qf= 2000cm3/min et on relève les 6 températures
C. On fait varier le débit du fluide chaud de Qc=1000 cm3/min à 4000 cm3/min tout en maintenant sa température à T=60°c et le début du fluide froid à Qf=2000 cm3/min ; et n relève les 6 températures pour chaque valeur de QcRésultats et réponses aux questions :
1. Ecoulement co-courant :


La puissance émise par le fluide chaud (wc) :
Wc= Cp × Qc × (Tce – Tcs)
Cp: chaleur spécifique de l’eau= 4180 j/kg.c°
Qc: debit massique de l’eau chaude=Qv×ρ
Avec ρ=1000 kg/m3

Tce: température de l’eau chaude à l’entrée
Tcs : température de l’eau chaude à la sortieLa puissance absorbée par le fluide froid :
Wf= Cp × Qf × (Tfe – Tfs)
Cp: chaleur spécifique de l’eau
Qf: debit massique de l’eau froide
Tfe: température de l’eau froide à l’entrée
Tfs : température de l’eau froide à la sortie

La puissance dissipée (Wp) :
Wp= Wc – Wf=

Le rendement ( ɽ ) :
ɽ = TCe - TCs / Tfs - Tfe =

La moyenne logarithmique des temperatures(ΔTm) :

Avec =1
ΔT1 = Tce - Tfe
ΔT2 = Tcs - Tfs
Le coefficient global de transfert de chaleur :




Te
Tm
Ts
Fluide chaud
 
55°c
51°c
50 °c
Fluide froid
27°c

38°c
Qc

2000×10-6×1000/60=0.033 kg/s

Qf1000×10-6×1000/60=0.016 kg/s
Wc
Cp x Qc x (Tce – Tcs)= 4180×0.033×(55-50)=689.7 j/s
Wf
Cp x Qf x (Tfe – Tfs)=4180×0.016×(27-38)=-735.68 j/s
Wp
Wc – Wf = 1425.38 j/s
Le rendement ( ɽ ) 
TCe - TCs / Tfs - Tfe= 0.45%
ΔTm
8.174

2602.6 j/ s.m2
A la température T=70°C on a pas pu relevé les 6 températures parce que l’échangeur de chaleur ne s’est pas stabilisé à cette température...
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