Conception de réseaux d'échangeurs de chaleur

Heat exchanger network synthesis

• Auteur / Autrice : Kouider Belkebir Mekki
• Direction : Serge Domenech
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie chimique
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Échangeurs de chaleur

Chaleur -- Récupération

Mots clés libres

Surface minimale d'aire d'échanges

Point de pincement (Pinch point)

Résumé

Ce travail presente d'abord une approche thermodynamique des problemes que pose la synthese d'un reseau d'echangeurs de chaleur charge d'effectuer certains rechauffements et refroidissements de courants. Il se situe ainsi dans la voie ouverte en particulier par les travaux de linnhoff et ceux de nishida. Dans cette approche nous avons obtenu une expression mathematique simple, permettant de remplacer l'algorithme propose par linnhoff pour evaluer la quantite de chaleur recuperable sous la contrainte d'un ecart de temperature (de part et d'autre de la surface d'echange) au moins egale a une valeur donnee. Nous avons donne une demonstration rigoureuse de la validite generale de cette expression, puis nous avons developpe de nombreuses consequences de cette validite. Nous avons mis en evidence l'interet d'introduire un certain facteur de surface d'echange pour rendre les resultats de nishida concernant la minimisation de l'aire d'echange, independants de toute hypothese concernant les coefficients de transfert de chaleur. A partir de cela nous avons etudie les possibilites de diminuer l'aire d'echange. Nous avons ensuite mis en uvre la theorie des graphes en vue de mieux maitriser les possibilites de diminuer le nombre d'echangeur. Tout cela a finalement conduit a proposer un algorithme de synthese d'un reseau d'echangeurs qui s'est revele sur un certain nombre de problemes types, aussi efficace que les plus efficaces des algorithmes proposes jusqu'ici, ces derniers necessitant des calculs numeriques beaucoup plus lourds