IMPACT DE LA PRESENCE DES NANO FLUIDES DANS UN ECHANGEUR DE CHALEUR A FAISCEAU ET CALANDRE -ETUDE NUMERIQUE

Abstract

Cette étude explore la performance thermique d'un échangeur de chaleur à faisceau tubulaire et calandre en optimisant son efficacité grâce à l'utilisation d'un nanofluide Cu-eau circulant côté calandre. Une approche expérimentale et numérique a été adoptée pour analyser et comparer l'influence de différentes concentrations volumiques de nanofluide (2% - 6%) et de divers débits côté froid (0,047 - 4 l/min). L'analyse expérimentale s'est d'abord concentrée sur le transfert de chaleur entre deux fluides de même nature afin d'établir une référence de comparaison. Des simulations numériques ont ensuite été réalisées pour étudier l'impact du nanofluide sur la performance de l'échangeur. Les résultats ont montré qu'à une concentration de 6 %, le transfert de chaleur est significativement amélioré, avec une augmentation de l'écart de température atteignant 6,86 °C sur la calandre et 3,9 °C dans les tubes, un gain d'efficacité thermique de 11,33 % et un coefficient global de transfert de chaleur pouvant atteindre 8 516,87 W pour un débit de 4 l/min, comparativement à des essais réalisés uniquement avec de l'eau. Les simulations numériques indiquent que les nanofluides MWCNT/eau et TiO₂/eau améliorent l'efficacité thermique par rapport au Cu/eau, les gains les plus élevés étant obtenus avec le MWCNT. Pour une concentration de 6%, l'efficacité augmente de 3,3% à 5,0% pour le MWCNT, contre seulement 0,9% à 2,0% pour le TiO₂