L’échange de chaleur entre deux fluides à températures différentes et séparées par une
paroi solide intervient dans de très nombreuses réalisations industrielles. Le dispositif
utilisé pour effectuer cet échange s’appelle "Echangeur de Chaleur". On le rencontre très
fréquemment dans les procédés chimiques, mais il intervient aussi dans les systèmes de
conditionnement d’air, dans les engins spatiaux, dans les unités de production d’énergie,
etc. Le développement et le perfectionnement des échangeurs de chaleur sont très
étroitement liés aux problèmes de l’utilisation rationnelle de l’énergie.
Les considérations économiques jouent un rôle primordial dans la conception et le choix de ces appareils. Dans chaque cas, on devra optimiser le système pour obtenir le meilleur accord ou compromis possible entre l’objectif d’efficacité et les impératifs d’encombrement, de poids, de prix de revient, etc. Il s’agit d’ailleurs souvent de cas d’espèce et certains de ces impératifs
peuvent imposer le choix d’une solution qui n’est pas forcément la plus économique. C’est ainsi que dans les applications spatiales ou aéronautiques le poids ou la taille sont des paramètres de la plus haute importance qui peuvent faire passer au second plan les considérations financières .L’étude détaillée de tous ces facteurs sortirait des limites de cet exposé, cependant nousinsistons sur leur importance qu’un ingénieur n’a pas le droit d’ignorer.
Dans ce qui suit, on se bornera à exposer les méthodes qui permettent de calculer la taille et letype d’échangeur nécessaire pour atteindre un objectif donné en se limitant aux systèmes dans lesquels le transfert de chaleur se fait essentiellement par conduction et par convection. Ceci ne veut pas dire que le rayonnement ne joue aucun rôle dans les échangeurs de chaleur: dans de nombreuses applications spatiales c’est au contraire lui qui constitue le mode de transfert de loin le plus important.
On trouvera dans ce cours une première partie (celle-ci) sur les principaux types
d’échangeurs suivis d’une seconde sur le calcul général de la puissance échangée ou des
coefficients globaux de transfert de chaleur. La troisième partie est consacrée à la
description et au calcul des échangeurs tubes-calandre, alors que la quatrième partie
concerne les échangeurs à plaques. Dans les deux cas, un exercice d’application permettra
d’illustrer et d’appliquer les notions exposées. Les condenseurs et les rebouilleurs seront
abordés respectivement dans
les cinquièmes et sixièmes parties.
- Teacher: khadidja khaldi