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| MECA0046-1 | Echangeurs de chaleur
- aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E.
- aspects fondamentaux et constructifs
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| Durée : | aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E. : 15h Th, 15h Pr
aspects fondamentaux et constructifs : 15h Th, 15h Pr
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| Crédits/ECTS : |
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| Titulaire(s) : | aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E. : Georges Heyen
aspects fondamentaux et constructifs : Philippe Ngendakumana
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| Coordinateur(s) : | Philippe Ngendakumana |
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| Langue : | Langue française |
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| Aperçu général : | //
 | | aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E. |
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| La première partie du cours traite de l'analyse du rendement exergétique associé aux différents modes de tranfert de chaleur.
La deuxième partie du cours traite de l'analyse de l'offre et de la demande énergétique d'un procédé chimique, et de sa représentation sous forme de courbes composées.
Elle débouche sur la troisième partie du cours, qui développe la méthode de conception de systèmes d'échangeurs basée sur les points de pincement des courbes composées.
Enfin le choix des utilitaires et leur intégration dans le système énergétique d'un site est brièvement évoqué. |
| | aspects fondamentaux et constructifs |
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| Echangeurs de chaleur en régimes continu et discontinu. Efficacité des échangeurs, nombre d'unité de transfert. Divers types d'échangeurs : échangeurs coaxiaux, les échangeurs à tubes et plaques ailettées, les échangeurs à faisceau tubulaire, les échangeurs à plaques, les régénérateurs (fixes et rotatifs), les échangeurs à cuve et serpentin, les caloducs, les échangeurs à rayonnement, les chaudières de récupération, les tours de refroidissement, les réservoirs pour le stockage et déstockage de glace.
Critères de conception : pertes de charge, encombrement, facilité de fabrication, dégradation des performances et maintenance, types de fluides (corrosifs, toxiques, cryogéniques), pression des fluides et problème des fuites. |
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| Objectif du cours : |
| | aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E. |
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| Le cours vise à développer des compétences en analyse des performances d'un réseau d'échangeurs de chaleur, ainsi qu'en synthèse et conception de ces systèmes.
Au terme du cours, l'étudiant doit être à même d'évaluer le rendement exergétique d'un système composé de machines thermiques, de réacteurs chimiques (chambres de combustion) et d'échangeurs de chaleur. Sur base des rendements des différentes opérations, il doit pouvoir identifier les maillons faibles d'un procédé, dont l'amélioration conduit vraisemblablement à une augmentation de l'efficacité globale du processus.
L'étudiant doit être en mesure de représenter sous forme de courbes composées les besoins en énergie thermique d'un procédé, et d'interpréter ces courbes. Il doit pouvoir identifier sur cette base le potentiel d'utilisation de technologies permettant des économies d'énergie : préchauffe d'air de combustion, enrichissement en oxygène, limitation de l'excès d'air, changement de pression dans des bouilleurs et condenseurs, utilisation de pompes à chaleur, de cycles de réfrigération, intégration de cycles moteur (cogénération).
Enfin il doit pouvoir, sur base des courbes composées, réaliser la synthèse d'un réseau d'échangeurs performant (choix des fluides qui doivent échanger de la chaleur et quantités à échanger), et permettant de maximiser la récupération d'énergie par le train d'échange. |
| | aspects fondamentaux et constructifs |
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| Notions pour le calcul des performances (coefficient de transfert et pertes de charge) et la conception des différents types d'échangeurs de chaleur. |
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| Pré-requis : |
| | aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E. |
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| Bases de thermodynamique appliquée.
Notions de base sur les échangeurs de chaleur, l'emploi des combustibles, les cycles moteurs et la réfrigération |
| | aspects fondamentaux et constructifs |
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| Cours MECA002-0 "Thermodynamique appliquée et introduction aux machines thermiques"
Cours MECA019-0 "Transferts de chaleur" |
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| Travaux pratiques : |
| | aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E. |
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| Deux travaux individuels :
- calcul du rendement exergétique d'un processus dont le schéma fluide est donné
- conception d'un réseau d'échangeur permettant de récupérer un maximum d'énergie pour un procédé dont l'offre et la demande en énergie sont connues. |
| | aspects fondamentaux et constructifs |
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| Des séances d'exercices dirigés sont organisées et des exercices (à faire à domicile) sont également proposés. Deux séances de laboratoire et une visite d'installations industrielles sont prévues. |
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| Organisation : |
| | aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E. |
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| 5 séances de 3 heures de cours
Travail pratique individuel impliquant la remise d'un rapport coté. |
| | aspects fondamentaux et constructifs |
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| Le cours consiste en un exposé oral illustré chaque fois par des cas pratiques. Cours dispensé au premier semestre. |
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| Notes de cours : |
| | aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E. |
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| Notes disponibles à photocopier
Copies de transparents
Illustrations de concepts par feuilles de calcul disponibles sur l'intranet |
| | aspects fondamentaux et constructifs |
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| Extraits de :
- Kays W. M. and London A. L. Compact Heat Exchangers, 3rd Edition, MacGraw-Hill 1984.
- Hewitt G. F., ShireS G. L. and Bott T. R.. Process Heat Transfer, CRC Press Inc. and Begel house, USA 1994.
- Bontemps A. et al. Technologie des échangeurs thermiques. Techniques de l'Ingénieur. Paris, 1998.
- KAKAC S. and LIU H. Heat exchangers : selection, rating and thermal design. 2nd edityion, CRC Press Inc, USA 2002.
- Shah R. K. and Sekulic D. P. Fundamentals of heat exchanger design. John Wiley & Sons, New Jersey (USA), 2003. |
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| Evaluation : |
| | aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E. |
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| Cotation des deux rapports
Examen oral avec préparation écrite. |
| | aspects fondamentaux et constructifs |
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| Un travail personnel est à réaliser sur un thème proposé et à présenter oralement devant les autres étudiants. L'évaluation se fait à partir de ce travail personnel (75%) et des rapports de séances de laboratoire (25%). |
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| Contacts : |
| | aspects réseaux d'échangeurs et U.R.E. |
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| Georges Heyen
Institut de Chimie B6, local R68
Téléphone : 04 366 3521
FAX : 04 366 3525
Courriel : G.Heyen@ulg.ac.be |
| | aspects fondamentaux et constructifs |
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| Philippe NGENDAKUMANA
THERMOTECHNIQUE Bât. B49
Tél : +32(0)3664803
Courriel : pngendakumana@ulg.ac.be |
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| Remarques : |
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