Montage d'un échangeur de chaleur

Résumé du document

Les échangeurs de chaleur sont très utilisés en industries alimentaires, c'est le cas par exemple de la pasteurisation du lait. Ils se basent sur un échange d'énergie, uniquement, par un contact indirect entre le fluide caloporteur et le produit à traiter. L'étude de ces échangeurs de chaleurs permet de les caractériser par 3 paramètres clés :
- le coefficient d'échange de chaleur, k
- l'aire d'échange nécessaire, A
- le bilan thermique global, q

Extraits

[...] Mais ici, il est préférable d'utiliser un échangeur à plaque, car la surface d'échange est plus importante et donc le transfert de chaleur est plus élevé. Si on utilise un échangeur bitube, la circulation à co-courant sera plus avantageuse, car, même si le delta T est plus grand d'après le profil de température, le système est plus petit. Il vaut mieux utiliser un échangeur à contre-courant en utilisant l'échangeur de plaques (ou un échangeur multitubulaire) car en utilisant ce type de circulation, la température sera constante entre les 2 fluides et donc le transfert de chaleur sera plus efficace. [...]

[...] Pour le multitube, le débit du caloporteur diminue le coefficient de transfert. On peut penser que c'est à cause de l'aliment qui prend moins de joules à chaque élément de caloporteur alors qu'il lui en faudrait beaucoup pour atteindre les tubes les plus internes. Pour conclure, le système à plaques apparait plus performant que le système multitubulaire, car l'échangeur à plaque possède des cannelures pour augmenter la turbulence est donc le transfert. De plus, l'échange se fait sur une grande distance via les plaques qui imitent des villosités, donc le fluide à plus de temps que dans le système multitube pour soutirer des joules au caloporteur. [...]

[...] Par contre, la surface d'échange est augmentée et renouvelée. L'échangeur multitube permettrait un échange de chaleur plus efficace. Échangeur à plaques Les deux fluides circulent de façon alternée. Les cannelures permettent un renouvellement de la surface d'échange. Ce qui permettrait une performance plus grande. L'inconvénient de ce type d'échangeur est la perte de charge qui reste importante. Il n'est donc pas recommandé de l'utiliser pour des fluides visqueux qui pourraient s'encrasser. [...]

[...] Elles serviront à réaliser le profil de température. Ainsi, une fois les branchements des tuyaux faits, nous effectuons l'expérience en prenant soin d'avoir atteint l'état stationnaire qui correspond à une température de sortie de l'aliment à environ 50 Nous répéterons l'expérience en faisant varie à chaque fois un paramètre : - Débit d'eau - Débit du fluide caloporteur - Sens des fluides Échangeur bitube Ce genre d'échangeur de gros diamètre pose un problème de perte de charge et d'encombrement. Néanmoins il pourra être utilisé pour les fluides visqueux. [...]

[...] À courte distance parcourue par le fluide on a : co-courant > contre courant Hypothèses : étant donné que notre fluide alimentaire est de l'eau à 30 (donc peu visqueux), il est préférable d'utiliser l'échangeur multitube ou à plaque à co-courant. Voici les résultats obtenus pour les 10 manipulations demandées : Résultats traités VI) Interprétation discussion Nos résultats confirment nos hypothèses. Il est préférable d'utiliser un échangeur à plaque ou un multitube. Pour l'échangeur multitube, il vaut mieux avoir un contre-courant avec des débits identiques. Pour le système à plaques, il est préférable d'avoir un co-courant avec des débits différents. Dans un système à contre-courant la différence de température entre les deux fluides est constante. [...]