Evaluation des performances thermique et massique des

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Evaluation des performances thermique et massique
des échangeurs thermique lors de la condensation
des effluents gazeux en présence dincondensable
Mines de Douai - Département Énergétique
Industrielle
Mohamed SAGHIR-Serge RUSSEIL Bernard
BAUDOIN saghir_at_ensm-douai.fr
École des Mines de Douai Dépt Énergétique
Industrielle BP 838 59 508 DOUAI
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Introduction les batteries de tubes à ailettes
Air chaud et humide
ailette circulaire
Fluide froid
tube
ailette plane
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Num. - Modélisation
Équations de transport

• Résolution des équations de transport (Fluent)

S?
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Num. - Modélisation
Conditions aux limites à linterface de
condensation

• Transport des espèces

• Transport de la chaleur

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Échangeur à tubes et ailettes circulaires
indépendantes, géométrie
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Échangeur à tubes et ailettes circulaires
indépendantes, global
Maillage et conditions aux limites
- condition de symétrie plans médians de
lailette et de lespacement inter-ailettes

• Vitesse dentrée 1, 2, 3, 4, 5, 6 m/s
• Intensité turbulente à lentrée 2
• Température à lentrée 300 K
• - Humidité relative 70
• Température des tubes 280 K

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Échangeur à tubes et ailettes circulaires
indépendantes, global
Comparaison Expérimental/Numérique en régime
humide

• Variables adimensionnelles

G vitesse massique, kg.m-2.s-1
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Échangeur à tubes et ailettes circulaires
indépendantes, global
Comparaison Expérimental/Numérique en régime
humide
Regt3500 identique Relt3500 écarts maximaux
inférieurs à 33
Regt3500 différence de quelques pourcents Relt3500
écarts maximaux étant inférieurs à 11.2
Regt4500 différence de quelques pourcents Relt4500
écarts maximaux étant inférieurs à 26
gt Comparaison satisfaisante entre résultats
expérimentaux et numériques
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Échangeur à tubes et ailettes circulaires
indépendantes, local
Fraction massique
Au niveau de lailette
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Échangeur à tubes et ailettes circulaires
indépendantes, local
Influence locale des tubes sur lécoulement de
leffluent
A lamont de tubes
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Échangeur à tubes et ailettes circulaires
indépendantes, local
Similitude entre le transfert de chaleur et le
transfert de masse
Température
Vapeur deau
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Échangeur à tubes et ailettes circulaires
indépendantes, local
Similitude entre le transfert de chaleur et le
transfert de masse
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Num. - Échangeur à tubes et ailettes circulaires
indépendantes, local
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La variation du h en fonction de la vitesse et du
numéro de rangée des tubes
Num. - Échangeur à tubes et ailettes circulaires
indépendantes, local
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Conclusions et perspectives

• Conclusions Études Numériques
• Modélisation de condensation surfacique
• En 3D batteries de tubes à ailettes
• Investigation au niveau local
• Liens mécanique des fluides, transferts de
  chaleur et de masse mis en évidence
• Évaluation de lefficacité massique rang par rang

• Perspectives Études Numériques
• Se rapprocher de la physique de la condensation
  sur les ailettes
• ? Film de condensat remplacé par distribution de
  gouttelettes

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Num. - Modélisation

• Schéma de discrétisation en espace de Sv au 1er
  ordre

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Num. - Échangeur à tubes et ailettes planes
continues, local
Interactions entre la mécanique des fluides et
les transferts de chaleur Au niveau de lailette
A lamont de tubes