Optimal Helical Tube Design for Intensified Heat / Mass Exchangers

La recherche de solutions technologiques visant à minimiser la taille d’un dispositif, qualifiée d’intensification, est un objectif classique du génie des procédés. Dans ce mémoire, les possibilités d’intensification offertes par des tubes hélicoïdaux sont étudiées, à la fois pour des échangeurs de chaleur et de matière. L’utilisation de tubes hélicoïdaux en lieu et place de tubes droits présente en effet un intérêt à la fois en termes d’augmentation de la surface d’échange par unité de volume entre les deux fluides circulant dans l’échangeur et par la possibilité d’augmentation des transferts par génération de vortex de Dean dans les tubes. Un ensemble de simulations de mécanique des fluides numérique a été réalisé et confronté à des résultats expérimentaux. Au final, sur la base d’une démarche systématique faisant appel à des corrélations, une réduction volumique d’un facteur 8 est obtenue, tant pour les échangeurs de chaleur que pour les contacteurs à membranes.