Étude des échangeurs de chaleur en régime instationnaire soumis à des variations de température et de débit aux entrées

Un montage expérimental permettant de varier la température et le débit aux entrées d'un échangeur thermique bi-tube a été conçu dans le but d'étudier les échanges de chaleur en régime transitoire. Cet échangeur thermique est constitué d'un tube en cuivre de diamètres intérieur et extérieur de 0.03 [m] et 0.032 [m] respectivement et d'un tube annulaire en PVC de diamètre 0.05 [m] et d'épaisseur 0.005 [m]. La longueur de l'échangeur est de 3 [m]. Après une présentation des théories et résultats antérieurs (chapitre II) qui portent sur les différents régimes stationnaire et instationnaire, et afin de faciliter le dimensionnement des composantes du montage une simulation a été créée sous Simulink. Cette simulation est basée sur des bilans thermiques effectués sur les différentes parties du montage. Pour simplifier le dimensionnement des composantes (réservoirs d'eau chaude, d'eau froide, et l'échangeur de chaleur) du montage expérimental, ces derniers ont fait l'objet d'une analyse dimensionnelle présentée de façon détaillée au chapitre III. Le chapitre IV présente la description des différentes parties du montage expérimental. La configuration du montage proposé nous permet d'appliquer pratiquement toutes les conditions aux limites possibles sur les deux fluides à l'intérieur de leur plage de température respective. Cela nous permet même d'inverser l'échange de chaleur dans le cas où les deux fluides circulent en co-courant et en contre-courant. Dans le chapitre V, l'échangeur thermique est soumis à des variations sinusoïdales de débits aux entrées pour différentes températures à l'entrée du fluide chaud. Les résultats indiquent que ces variations sinusoïdales de débits sont reflétées de manière identique sur les températures aux entrées et aux sorties de l'échangeur. L'instrumentation de l'échangeur sur toute sa longueur nous a permis d'observer et de déduire la longueur pour laquelle l'échange de chaleur est établi. Cette longueur est de 0.75 [m] à l'entrée pour un échangeur bi-tube de longueur de 3[m]. Ce mémoire a fait l'objet d'une publication dans la Conférence Internationale de Mécanique Appliquée (CIMA04) organisée par l'Université de Boumerdès en Algérie du 30 novembre au 02 décembre 2004 donnée en annexe D