TP Echangeur de Chaleur 1 [PDF]

Zitiervorschau

République Algérienne Démocratique Et Populaire Ministère de l’enseignement supérieur Et de la recherche scientifique

Université AKLI Mohand Oulhadj UAMO

UAMO

De Bouira Faculté des Sciences et des Sciences Appliquées Département de génie mécanique

TP d’échangeur de chaleur Etude des échangeurs de chaleur Multitubulaire et à Plaque

 ROUTANE SOFIANE G : 01 Bouira 2020/2021

I-But de TP : Le but du TP est de caractériser deux types d’échangeur de chaleur  Multitubulaire  à plaque a fin de déterminer l’efficacité et le type d’écoulement de ces denrées

II-Partie expérimentale : Calcule de DTLM :  Echangeur Multitubulaire Co courant: 𝑇ƒ𝑒 = 22.1 ºC

𝑇ƒ𝑠 = 25.4 ºC

𝑇𝑐𝑒 = 50.1 ºC

𝑇𝑐𝑠 = 46.9 ºC

(50 . 1−22 . 1 )−( 46 . 9−25.4 )

DTLM= ln (50 . 1−22 .1)/( 46 . 9−25.4) = 21.67 ºC

Contre-courant : 𝑇ƒ𝑒 = 22.2

𝑇ƒ𝑠 = 25.3 ºC

𝑇𝑐𝑒 = 50.3 ºC

(50 . 3−22. 2 )−(47−25.3)

DTLM= ln (50 . 3−22 . 2)/(47−25.3) = 25.60 ºC

1

𝑇𝑐𝑠 = 47. 0ºC

 Echangeur à plaque

co courant : 𝑇ƒ𝑒 = 16.6 ºC

𝑇ƒ𝑠 = 30.4 ºC

𝑇𝑐𝑒 = 45.0 ºC

𝑇𝑐𝑠 = 37.3 ºC

( 45−30 . 4 )−(37 . 3−16 . 6)

DTLM= ln ( 45−30 . 4)/(37 .3−16 . 6) = 17.47 ºC 2-contre-courant : 𝑇ƒ𝑒 = 15.9ºC

𝑇ƒ𝑠 =30.4 ºC

𝑇𝑐𝑒 = 42.8ºC

( 42−15 . 9 )−(34 . 6−30 . 4)

DTLM= ln ( 42−15 . 9)/(34 . 6−30. 4) = 12.22 ºC

2-2-Calcul de flux échangé :  Echangeur multitubulaire : 𝑚ƒ =0.28 kg/s 𝑚 =0.42 kg/s 𝑐

𝐶𝑝ƒ = 4188 𝐶 𝑝𝑐

= 4175.6

𝐽

(

𝑘g*𝑘

(

𝐽

) )

𝑘g*𝑘

1-contre-courant:

𝑄𝑐=𝑚𝑐 * 𝐶𝑝𝑐(𝑇𝑐𝑒 − 𝑇𝑐s) = 0.42*4175(50.3-47) =5786.55 W 𝑄ƒ =𝑚ƒ *𝐶𝑝ƒ (𝑇ƒ𝑠 − 𝑇ƒ𝑒 ) = 0.28 * 4188 * (25.3 − 22.2) = 3635.18 W Q=𝑄ƒ+𝑄𝑐=9421.7W

2-co-courant : 2

𝑇𝑐𝑠 = 34.6 ºC

𝑄𝑐 = 0.42 * 4175(50.1 – 46.9) = 5611.2 W 𝑄ƒ = 0.28 * 4188(25.4 − 22.1) = 3869.71 W Q=𝑄𝑐+𝑄ƒ =9480.91W  Echangeur à plaque : 1-contre-courant :

𝑄ƒ = 0.28 * 4180 * (30.4 − 15.9) =17003 w 𝑄c = 0.42 * 4175 * (42.8 − 34.6) = 14373 𝑤 2-co-courant : 𝑄ƒ = 0.28 * 4188(30.4 − 16.6) = 16182 W

𝑄𝑐 = 042 * 4175(45 − 37.3) = 13503.89 W

3

2-3-Calcule de coefficients d’échange global :  Echangeur multitubulaire : 1-contre-courant : 𝑈𝑐 = 𝑈ƒ =

𝑄𝑐 𝐷𝑇𝐿𝑀 * 𝐴 𝑄ƒ 𝐷𝑇𝐿𝑀 * 𝐴

= =

5611.2 25.6 * 0.168 3869.71 25.6 * 0.168

= 1304.93 W⁄𝑚² ˚𝐶 = 899.98 W⁄𝑚² ˚𝐶

2-co-courant : 𝑈𝑐 = 𝑈ƒ =

𝑄𝑐 𝐷𝑇𝐿𝑀 * 𝐴 𝑄ƒ 𝐷𝑇𝐿𝑀 * 𝐴

= =

5786.55

= 1589.71 W⁄𝑚² ˚𝐶

21.67 * 0.168 3635.18 21.67 * 0.168

= 998.68 W⁄𝑚² ˚𝐶

 Echangeur à plaque : 1-contre-courant : 𝑈𝑐 = 𝑈ƒ =

𝑄𝑐 𝐷𝑇𝐿𝑀 * 𝐴 𝑄ƒ 𝐷𝑇𝐿𝑀 * 𝐴

= =

14373

= 7001.11 W⁄𝑚² ˚𝐶

12.22 * 0.168 17003 12.22 * 0.168

= 8282.18 W⁄𝑚² ˚𝐶

2-co-courant : 𝑈𝑐 = 𝑈ƒ =

𝑄𝑐 𝐷𝑇𝐿𝑀 * 𝐴 𝑄ƒ 𝐷𝑇𝐿𝑀 * 𝐴

= =

13503.89

= 4601.04 W⁄𝑚² ˚𝐶

17.47 * 0.168 16182 17.47 * 0.168

= 5513.53 W⁄𝑚² ˚𝐶

2-4-Calcul de Cf et Cc :  Echangeur multitubulaire : 1-contre-courant : 𝐶ƒ = 𝑚ƒ * 𝐶𝑝ƒ = 1172.64(W/ ºC) 𝐶𝑐 = 𝑚𝑐 * 𝐶𝑝𝑐 = 1754.42(W/ ºC) 2-co-courant : 𝐶ƒ = 𝑚ƒ * 𝐶𝑝ƒ = 1172.64 (W/ ºC) 𝐶𝑐 = 𝑚𝑐 * 𝐶𝑝𝑐 = 1753.75 (W/ ºC)

 Echangeur à plaque : 1-contre-courant : 𝐶ƒ = 𝑚ƒ * 𝐶𝑝ƒ = 1170.4(W/ º𝐶) 𝐶𝑐 = 𝑚𝑐 * 𝐶𝑝𝑐 = 1753.5(W/ º𝐶) 2-co-courant : 𝐶ƒ = 𝑚ƒ * 𝐶𝑝ƒ = 414.064(W/ ºC) 𝐶𝑐 = 𝑚𝑐 * 𝐶𝑝𝑐 = 1753.584(W/ ºC)

2-5- L’efficacité:  Echangeur multitubulaire : 1-contre-courant : 𝐶ƒ < 𝐶𝑐 Q

∈=Q

𝑚𝑎𝑥

T𝑐𝑒−T𝑐𝑠 = 0.1143 = T𝑐𝑒 −Tƒ

∈ = 11.43%

𝑒

2-co-courant : 𝐶ƒ < 𝐶𝑐 ∈=Q

Q

𝑚𝑎𝑥

=

T𝑐𝑒−T𝑐𝑠

= 0.1173

T𝑐𝑒 −Tƒ𝑒

∈ = 11.73%

 Echangeur à plaque : 1-contre-courant : 𝐶ƒ < 𝐶𝑐 ∈=Q

Q

𝑚𝑎𝑥

=

T𝑐𝑒−T𝑐𝑠

= 0.3048

∈ = 30.48%

= 0.2711

∈ = 27.11%

T𝑐𝑒 −Tƒ𝑒

2- co-courant :

𝐶ƒ < 𝐶𝑐 ∈=Q

Q

𝑚𝑎𝑥

=

T𝑐𝑒−T𝑐𝑠

T𝑐𝑒 −Tƒ𝑒

Conclusion : On conclu que les échangeurs à plaques est plus efficace que l'échangeur multitubulaire , l’échange de chaleur à contre- courant est un peu plus efficace que l'échange de chaleur à Co-courant alors on conseille d'utiliser l'échangeur de chaleur à plaque parce qu'il est le plus performant dans l'échange de chaleur et prend moins d'espace par rapport aux échangeur multitubulaire.