Thermodynamique: dimensionnement échangeur thermique

[invited44cc9d4]

Bonjour à tous!

Pour la réalisation de mon travail de diplôme je dois dimensionner/dessiner un échangeur thermique tubulaire pour une application qui n'a pas vraiment d'importance ici. Dans les grandes lignes, de l'air à une température T₁ d'environ 600°C entre dans l'échangeur et doit ressortir à T₂=900°C. Cet air va parcourir toute une série de tuyaux au travers d'une chambre de combustion dont l'air intérieure (de la chambre donc) est approximativement à 1000°C. Cet air est chauffé par l'intermédiaire de brûleurs à gaz.

Je connais la puissance nécessaire au chauffage, environ 300kW.

A partir de là, je peux dimensionner la surface de tuyaux nécessaire grâce à la formule suivante: P= α∙S∙ΔT

Le coefficient α a été calculé et confirmé en fonction du flux intérieur, flux extérieur, etc. Il regroupe les 2 couches limites à l'intérieur et à l'extérieur du tuyau ainsi que le lambda du matériau.

Donc à partir de là, comme mon P est connu (300kW), alpha aussi, et deltaT aussi (1000-900), il est aisé de connaitre la surface nécessaire, et donc la longueur de tuyaux nécessaire.

MAIS, même si mon professeur est plutôt satisfait de mes résultats, il y a quand même un hic qui me chiffonne... Avec cette formule, cela signifie que si P diminue, comme alpha et S vont rester constants, alors mon deltaT devrait diminuer??? C'est pas logique, ça voudrait dire qu'avec moins de puissance, la température intérieure des tuyaux est plus élevée...
Quelque chose coince à quelque part, mais j'arrive pas à dire quoi! Je tiens encore à préciser que je fais ce travail en Allemagne, et du fait de la langue les explications ne sont pas toujours claires et limpides pour moi^^

Voilà j'espère avoir été assez clair, et si quelqu'un peut m'aider, je l'en remercie d'avance
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[invite2313209787891133]

Bonjour

C'est parce que tu confond le flux produit par la chaudière et le flux cédé; si la différence de température entre la flamme et l'air diminue alors le flux cédé diminue, peut importe le flux produit par la chaudière.

Pour faire une comparaison c'est un peu comme si tu trempais un tube dans une baignoire à 40°C et que tu y fasse passer de l'eau.

Si l'eau qui passe dans le tube est aussi à 40°C il n'y aura plus de flux échangé, et si tu trempe le tube dans un océan à 40°C ça n'y changera rien.

[FC05]

Dans ce genre de cas il faut prendre le delta_T_moyen_logarithmique.

http://denis.lasperches.free.fr/ti83...moyennelog.htm

[invited44cc9d4]

Ok merci bien pour vos 2 réponses, c'est pas encore complètement clair mais ça m'a dirigé vers des bonnes pistes qui vont m'aider à obtenir un résultat cohérent

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2313209787891133]

Ce n'est pourtant pas compliqué; le flux de chaleur qui traverse les tubes de l'échangeur est proportionnel à la différence de températures entre les faces des tubes.

Tu fais la confusion entre ce flux véritablement cédé et le flux potentiellement utilisable apporté par la chaudière.

[invited44cc9d4]

Je crois que ça commence à rentrer^^ Dans mon cas, le flux qui sera cedé est la puissance nécessaire pour élever la température de 300°C, soit mes 300kW, étant donné que le flux peut être interprété comme dQ/dt. Le flux exploitabe quant à lui sera définit par la différence de température de l'air extérieur à la sortie de la chauderie et après l'échangeur.

Donc à puissance constante, si la température extérieur des tuyaux est plus basse, j'aurai besoin d'une surface plus grande étant donné que le deltaT aura diminué! Ou si la surface est constante, alors quand la puissance diminue, le deltaT diminue aussi. Et pour calculer le deltaT, je dois utilser le deltaT moyen logarithmique car les profils de températures sont exponnentiels (ou logarithmique...)

J'ai tout bon?

[invite2313209787891133]

Oui, même si c'est une façon "étrange" de raisonner c'est correct.

[invite745763ee]

slt,je suis bloqué dans un calcul pour trouvé le diametre d'une conduite de longueur L=40m ,qui aura pour role la recuperation des gaz d'echappement d'une turbine a gaz a une T=500°c et a un debit Q=20KG/s et on desire a la sortie avoir une temperature de 160°c et un debit de 20000m(cube)/h (a peut pres 32 kg/s)...quelqu'un a une idée de la methode qu'il faut utilisé ?