Etude numérique du comportement thermo-énergétique d’un échangeur de chaleur a faisceau tubulaire et calandre

Abstract

Cette étude présente une investigation numérique du comportement dynamique et thermique d’un écoulement turbulent de l’air dans deux tubes différents. L’un est muni des chicanes et le second est à surface lisse. L’objectif est d’améliorer les performances des échangeurs de chaleur. Le modèle de turbulence (k-𝞮) standard a été utilisé afin de décrire le phénomène de turbulence. Les équations de conservation de masse, de quantité de mouvement, d'énergie et de turbulence sont résolues par la méthode des volumes finis. L’analyse est effectuée pour différents débits massiques. Les paramètres étudiés sont les suivants : le coefficient de convection, nombre de Nusselt, le coefficient de frottement, la quantité de chaleur transférée. Selon les débits massiques utilisés : 0.001 kg/s, 0.002 kg/s, 0.003 kg/s, les performances de l’échangeur de chaleur varient comme suit : dans le tube avec des chicanes le coefficient de frottement diminue de 94.10% , 91.28% respectivement, nombre de Nusselt 69.52% et 92.37% le coefficient d’échange par convection augmente de 79.48 % et 92.37%, la quantité de chaleur transférée augmente de 41.19% et 74.35 %,alors que dans le tube lisse le coefficient de frottement diminuie de 11.28% à 10.25% à 9.94%, le coefficient d’échange par convection dans le tube augmente de 77.63% à 89.70% et 97.11%, nombre de Nusselt augmente de 5.65% à 6.48% et 7.59%, la quantité de chaleur transférée augmente de 26.45% a 44.07% et 54.33%. Les résultats obtenus ont montré que les chicanes entraînent une amélioration du taux de transfert de chaleur.