Transfert thermique en condensation dans les échangeurs à plaques et ailettes

Ce rapport a pour objectif de répertorier et d'apporter un regard critique sur les méthodes de calcul de coefficients d'échange thermique au sein d’échangeurs de chaleur à plaques et ailettes (PFHE), et plus spécifiquement dans le cas d’écoulements diphasiques en condensation.

Ce document est mis à disposition de façon exclusive aux adhérents du GRETh qui ont formulé la demande d’un rapport sur le présent sujet lors de l’Assemblée Générale de 2021.

De manière générale, ce rapport, après un tri important dans les bases de données de publications scientifiques, liste des méthodes de calculs de coefficients d’échange thermique sous forme de corrélations ce qui en permet une utilisation simplifiée.

Les corrélations les plus pertinentes ont été sélectionnées selon les principaux critères suivants, à savoir :

• un choix de corrélations spécifiquement développées ou appliquées aux PFHE & de corrélations reconnues au sein de la littérature scientifique en mini-canaux horizontaux ;
• une mise en application des corrélations au plus près & hors de leur gamme de validité (analyse de fiabilité & de robustesse des corrélations)

En termes de contenu, nous nous sommes attachés à faire :

• Des comparaisons des corrélations sélectionnées avec des corrélations jugées « plus conservatrices » et applicables aux mêmes conditions de fonctionnement afin de juger de la qualité des résultats obtenus ;
• Dans la mesure du possible, des comparaisons hors des domaines de validités pour lesquels les corrélations spécifiques aux PFHE ont été développées afin de statuer de la pertinence de ces corrélations.

Ainsi, les résultats présents dans ce rapport, principalement sous forme de graphiques d’évolution des coefficients de transfert thermique, sont donc le fruit du codage et du calcul des nouvelles corrélations (ainsi que des corrélations usuelles) dans des cas précis de fonctionnements et de variations.

Nous espérons que ce rapport vous apportera des éléments concrets intégrables pour vos dimensionnements d’échangeurs et/ou de simulation de systèmes complets.