Étude des écoulements turbulents chargés de particules. Application à l’encrassement particulaire des échangeurs à plaques corruguées

Résumé :
La présence de particules solides en suspension dans la plupart des fluides industriels constitue une source potentielle d'encrassement. Les particules se déposent le long des parois et forment progressivement une couche plus ou moins épaisse supprimant le contact direct du fluide sur la surface interne des conduites. Dans le cas particulier où le fluide est utilisé dans un échangeur thermique, cet encrassement provoque des effets indésirables qui sont la diminution du transfert de chaleur et l'augmentation des pertes de charge.

Une possibilité offerte actuellement par les capacités de calculs des stations de travail, est d'approcher la description de la turbulence par la résolution numérique directe des équations de Navier-Stokes. Moyennant quelques restrictions liées à l'impossibilité de décrire la totalité des phénomènes turbulents, on peut obtenir une grande quantité d'informations instantanées sur l'écoulement. Ces informations doivent être estimées par comparaison avec des mesures expérimentales précises. Les informations sont ensuite utilisées pour calculer les trajectoires des particules en suspension et recréer ainsi le processus de dépôt de manière numérique.

L'objectif de la présente étude est d'appliquer cette dernière démarche à l'étude de la dynamique des particules solides dans les échangeurs à plaques corruguées, en milieu liquide et en régime inertiel (la diffusion n'est pas prise en compte). Les échangeurs à plaques corruguées appartiennent à cette catégorie d'échangeurs à géométrie complexe. Ils sont constitués d'un empilement de plaques qui forment un réseau à l'intérieur duquel circulent deux fluides à températures différentes.