Système d'échangeur retenu

Paramètres de l'échangeur

L'échangeur de chaleur acquis par l'entreprise est un échangeur multitubulaire (tubes et calandre) horizontal en acier avec tubes et calottes en inox. Deux tubulures latérales assurent l'entrée et la sortie du fluide côté calandre. L'orifice est circulaire.

Les paramètres globaux de l'échangeur sont les suivants :

Paramètres Valeur
Nombre de tubes ($N$) 180
Longueur ($L$) 1.830 m
Diamètre interne des tubes ($d_{tube}$) 0.017 m
Diamètre de la calandre ($D$) 0.330 m

On utilisera une épaisseur de tubes de l'ordre de 0.003 m (non précisé par le constructeur). Afin d'optimiser au mieux les performances thermiques, on adoptera naturellement un fonctionnement à contre-courant.

Les données concernant les fluides sont les suivantes :

 

Nature des fluides à traiter

[ Fluide chaud ]

       L'objectif de notre étude est de recondenser un mélange de polluants gazeux. Ce mélange est constitué d'hydrocarbures lourds, de solvants chlorés ou encore de pesticides dont les concentrations sont difficiles à prévoir et dépendent fortement de la nature du site à dépolluer. De plus, pour effectuer notre dimensionnemment thermique, il nous est nécessaire de connaître assez précisement les propriétés thermo-physiques, à différentes températures, des composés rentrant en jeu dans le mélange.

Afin de simplifier l'étude, il a été choisi de modéliser le mélange de polluants par un seul composé dont les propriétés sont connues. Idéalement un gaz lourd du type C20+ aurait été parfait pour représenter le mélange (composé majoritaire). L'alcane le plus lourd pour lequel on possède toutes les informations thermodynamiques nécessaires à l'étude est le dodécane (C12H24). Il sera utilisé comme composé de référence pour faire fonctionner l'algorithme mais on ne pourra pas réellement se servir des résultats obtenus avec ce composé.

Suite à un échange avec le partenaire industriel, il a été mis en évidence que les gaz pollués extraits du sols sont composés en grande majorité par des vapeurs d'eau. Il faut donc s'assurer dans un premier temps, que notre condenseur industriel est capable d'assurer le changement d'état gaz-liquide pour de l'eau.

En définitive, deux types de fluides chauds seront étudiés : le dodécane et l'eau.

[ Fluide de refroidissement ]

La première requête de l'entreprise était de tester l'air comme source de froid dans l'échangeur afin de le chauffer en récupérant la chaleur perdue lors de la condensation du fluide chaud.

Nous verrons dans la section Analyse des résultats que cette option n'est en réalité pas envisageable et nous préférerons utiliser l'eau comme fluide de refroidissement.