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Calcul des performances d’un échangeur et de l’évolution de la température moyenne des fluides dans un échangeur
I. Introduction
Nous avons jusqu’à maintenant introduit l’équation de transfert en prenant en compte deux fluides dont la température moyenne dans les tubes ou les canaux est connue. De ce fait, on a considéré une équation de transfert « local » c’est à dire s’appliquant à une zone réduite de l’échangeur pour laquelle la température moyenne des fluides évolue peu et que l’on a considéré constante par simplification. Ainsi l’équation de transfert, pour cette zone élémentaire de l’échangeur, peut s’exprimer par l’expression différentielle classique.
II. Les différents modes de circulation des fluides dans un échangeur thermique
Les précédents articles ont permis d’apprécier la diversité des technologies d’échangeurs thermiques couramment utilisés dans les applications industrielles. Une des distinctions essentielles que l’on peut effectuer entre ces différentes technologies concerne le mode de circulation des fluides. On distingue, en effet, des modes simples d’écoulement :
III. Une méthode « thermodynamique » de représentation de l’évolution des températures des fluides : la courbe température-enthalpie
Le principe de la méthode consiste à tracer successivement la courbe des températures des fluides froid (c) et chaud (h) en fonction de l’enthalpie de l’un des fluides en supposant connus :
IV. Une méthode de représentation spatiale de l’évolution des températures des fluides dans un échangeur
La représentation des évolutions de températures moyennes des fluides en fonction d’une grandeur spatiale (par exemple, x, la distance d’un des fluides par rapport à l’entrée de l’échangeur) suppose la résolution simultanée des deux équations :
V. Une méthode « simplifiée » de représentation de l’évolution des températures des fluides pour les échangeurs frigorifiques
Les échangeurs thermiques avec un fluide à changement de phase présentent des spécificités qui amènent à retenir des représentations « simplifiées » et donc approximatives de l’évolution des températures des fluides. Ces spécificités sont les suivantes :
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