Comportement conjugué des échangeurs de chaleur Tubulaire en présence des déflecteurs flexible

Abstract

Résumé : L'échangeur de chaleur, également connu sous le nom d'échangeur thermique, joue un rôle essentiel et indispensable dans de nombreux systèmes thermiques. Que ce soit pour des applications industrielles telles que la chimie, la pétrochimie, la sidérurgie, l'agroalimentaire (IAA) ou la production d'énergie, ou pour des secteurs tels que l'automobile, l'aéronautique, le bâtiment résidentiel ou tertiaire, l'échangeur de chaleur est largement utilisé. En général, on estime que plus de 90% de l'énergie thermique utilisée dans les procédés industriels transite au moins une fois par un échangeur de chaleur tubulaire. Afin d'assurer la rentabilité de ces systèmes, il est nécessaire d'utiliser des solutions techniques optimales offrant le meilleur rendement possible grâce à une gestion dynamique des systèmes. L'utilisation de déflecteurs, ou chicanes, permet d'augmenter considérablement la vitesse de l'écoulement du fluide à travers l'échangeur de chaleur. Cependant, cela entraîne une augmentation du coefficient de frottement, ce qui peut être considéré comme un inconvénient. Pour cette raison, nous proposons d'étudier numériquement l'influence des chicanes flexibles sur le compromis entre l'efficacité énergétique et le coefficient de frottement d'un échangeur de chaleur. Pour mener cette étude, nous proposons une méthode de résolution basée sur la mécanique des fluides numérique (CFD) et l'interaction fluide-structure (FSI). La méthode de résolution CFD nous permet de modéliser et de simuler l'écoulement du fluide à travers l'échangeur de chaleur, tandis que l'approche FSI prend en compte les interactions entre le fluide et les structures flexibles des chicanes. En utilisant cette méthode, nous pourrons analyser et optimiser la conception de l'échangeur de chaleur en tenant compte à la fois de l'efficacité énergétique et du coefficient de frottement. Ces résultats permettront d'identifier les configurations optimales des chicanes flexibles pour obtenir les meilleures performances énergétiques tout en minimisant les pertes par frottement. En conclusion, l'étude numérique de l'influence des chicanes flexibles sur le compromis entre l'efficacité énergétique et le coefficient de frottement dans un échangeur de chaleur est une approche prometteuse pour optimiser les performances des systèmes thermiques. Grâce à la méthode de résolution CFD basée sur l'interaction fluide-structure, il est possible d'obtenir des solutions techniques optimales et de maximiser l'efficacité énergétique de ces systèmes clés dans de nombreux domaines industriels et applications.