Dans le cinquième module, vous apprenez à modéliser, paramétrer et calculer les composants réalisant des échanges de chaleur.

Le volume horaire est d'environ 1 h de travail, dont 7 mn de vidéos.

Compléments de Thermoptim sur les échangeurs de chaleur

Un échangeur de chaleur peut être modélisé par la méthode du nombre d'unités de transfert NUT. S'il est parfaitement pertinent pour l'étude de l'insertion d'un échangeur dans un cycle thermodynamique, un tel modèle phénoménologique ne permet cependant d'accéder qu'au produit UA de l'échangeur, la détermination de U pouvant se révéler particulièrement complexe. Le succès de ce modèle est tel qu'il est souvent utilisé comme modèle de comportement d'un échangeur particulier en lui adjoignant une loi d'évolution du produit UA en fonction par exemple des débits des fluides qui traversent l'échangeur.

Les concepts que vous devez vous assurer de comprendre sont UA, l'efficacité ε et NUT, ainsi que le pincement.

Remarques

Il faut bien comprendre ces trois notions :

• le pincement, qui représente l'écart minimum de température entre les deux fluides

• l'efficacité de l'échangeur, rapport de la plus grande augmentation de température au sein des fluides à l'écart des températures d'entrée des deux fluides

• les degrés de liberté pour le calcul d'un échangeur, au nombre de 5, du fait qu'il y a six variables indépendantes (les températures d'entrée et de sortie et les débits des deux fluides) et une équation de liaison (la conservation de l'enthalpie totale)

Exploration dirigée

VAP-2 : Dimensionnement d'un condenseur de centrale à vapeur

Cette exploration dirigée vous guide dans vos premiers pas de paramétrage d'un condenseur de centrale à vapeur.

Elle fait suite à l'exploration dirigée S-M3-V7 qui présentait le cycle de la centrale.

Étude d'une variante

Dans l'exploration dirigée (VAP-2) ci-dessus, le fluide de refroidissement est l'eau d'un fleuve.

Une variante consiste à utiliser un aérocondenseur dit sec, dans lequel l'eau du fleuve est remplacée par l'air ambiant.

L'échange thermique entre l'air et l'eau qui se condense se faisant dans des conditions plus difficiles qu'entre cette dernière et l'eau du fleuve, le pincement à prendre en compte est plus élevé : il passe de 7 K à 11 K (voir le module 8 pour davantage d'explications).

Le synoptique ci-dessous montre le résultat obtenu.

Activités d'auto-évaluation

Ce texte à trous vous permettra de vérifier votre compréhension de la méthode du NUT, et celui-ci de la manière dont un échangeur peut être paramétré.

Pour vérifier votre compréhension de ce qui vient d'être dit, nous vous proposons le quiz suivant :

• QCU sur le dimensionnement d'un échangeur

Vous trouverez des compléments sur les échangeurs de chaleur dans cette page du portail Thermoptim-UNIT

Grâce à ce programme, à la fin du module, vous saurez comment un échangeur de chaleur peut être modélisé et paramétré.