Echangeur à plaques/réchauffeur

[Loulou4444]

Bonjour à tous,

je suis devant un problème de dimensionnement d'un échangeur à plaques dont je ne vois pas la solution. Mon échangeur fait en fait office de réchauffeur : je dois pouvoir réchauffer un volume de 8 m3 d'eau contenu dans un circuit (appelons-le circuit 2) de 15 à 70°C en 30 minutes. Dans un circuit extérieur (appelons-le circuit 1) qui contient une chaudière de 1000 kW, de l'eau est chauffée constamment à 85 °C. Les deux circuits se rejoignent au niveau de l'échangeur en question. L'eau de la chaudière y rentre à 85°C et vient transmettre de la chaleur à l'eau du circuit 2 qui est initialement à 15°C. L'eau du circuit 2 doit après 30 minutes obtenir une température de 70 °C.

P = (m*Cp*DT)/t

Avec t = 1800s, m = rho*V = 980 * 8, Cp = 4.18 kJ/kg.°C, DT = 70-15. J'obtiens une puissance de 1001 kW nécessaire pour chauffer mon volume à la température demandée.

Mon problème maintenant, c'est de dimensionner mon échangeur. J'ai tenté de simuler une approche sur Excel en essayant d'extraire une puissance moyenne en fonction de l’élévation en température de mon volume d'eau seconde après seconde et en jouant sur le KS de mon échangeur (coefficient d'échange * surface d'échange en kW/°C), mais je n'obtiens rien de concret et beaucoup de références circulaires car je ne sais pas comment déterminer mes paramètres en fonction des autres. Je n'ai pas la bonne marche à suivre en fait.

Comment obtenir le KS et la Puissance de mon échangeur ? Surtout qu'il faut prendre en compte le fait que je suis en régime transitoire et que ma température d'eau froide en entrée (Tfe) augmente progressivement, car mon circuit 2 est en boucle fermée et repasse sans cesse par l'échangeur.

Voici les données dont je dispose :

Débit d'eau chaude = débit d'eau froide = 30 m3/h
Tce (température chaude entrée) = 85°C (constante).
Tfe (température froide entrée) = 15 °C (à l'état inital seulement).
Volume d'eau à réchauffer : 8 m3.
KS et Puissance à déterminer.

Merci pour votre aide, n'hésitez pas à demander des explications si mon énoncé n'est pas clair !

Bonne soirée.
-----

[Boumako]

Bonjour

Ce problème peut paraitre complexe au 1er abord, mais étant donné que la puissance la chaudière est limitante (1000kW constant) il suffit de considérer le cas le plus défavorable afin de calculer le DTLM, c'est à dire 70°C coté cuve et 85°C coté chaudière. Un fabricant d'échangeur pourra te donner un dimensionnement précis à la demande.

[Loulou4444]

Merci pour ta réponse.

Le cas le plus défavorable n'est-il pas à mon état initial ? Lorsque Tce = 85°C et Tfe = 15 °C.

Le souci c'est que je dois envoyer certains paramètres de l'échangeur au fabricant pour qu'il puisse le dimensionner.

[Boumako]

Non, quand l'eau est à 15°C coté cuve tu as un Dt de 85 - 15 = 70°C, et la puissance transférée est directement proportionnelle au Dt.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Loulou4444]

Qu'appelles-tu le cas le plus défavorable dans ces cas ? Pour moi, c'est justement là où mon Dt est le plus grand et donc ma puissance également.

Merci pour ta réponse en tout cas !

[Boumako]

Le cas le plus défavorable est celui qui t'impose la plus grande surface d'échange.

[Boumako]

Bonjour

Je t'ai fais une feuille de calcul sur Excel pour mieux se rendre compte de l'influence des paramètres.

chauffe cuve.zip