Thèse soutenue

Design optimal pour l’intensification des échangeurs de chaleur et matière à tubes hélicoïdaux

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Auteur / Autrice : Omran Abushammala
Direction : Éric FavreRainier Hreiz
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés, des produits et des molécules
Date : Soutenance le 18/09/2020
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine ; 2018-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
Jury : Président / Présidente : Christophe Alexandre Serra
Examinateurs / Examinatrices : Éric Favre, Rainier Hreiz, Catherine Xuereb, Glenn Lipscomb, Cécile Lemaitre
Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Xuereb, Glenn Lipscomb

Résumé

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La recherche de solutions technologiques visant à minimiser la taille d’un dispositif, qualifiée d’intensification, est un objectif classique du génie des procédés. Dans ce mémoire, les possibilités d’intensification offertes par des tubes hélicoïdaux sont étudiées, à la fois pour des échangeurs de chaleur et de matière. L’utilisation de tubes hélicoïdaux en lieu et place de tubes droits présente en effet un intérêt à la fois en termes d’augmentation de la surface d’échange par unité de volume entre les deux fluides circulant dans l’échangeur et par la possibilité d’augmentation des transferts par génération de vortex de Dean dans les tubes. Un ensemble de simulations de mécanique des fluides numérique a été réalisé et confronté à des résultats expérimentaux. Au final, sur la base d’une démarche systématique faisant appel à des corrélations, une réduction volumique d’un facteur 8 est obtenue, tant pour les échangeurs de chaleur que pour les contacteurs à membranes.