8. Les échangeurs de chaleur

8.3. Les échangeurs liquide-vapeur de fluide frigorigène

• Sélectionner les deux modèles adéquats :

  • Étage 1 : q₀₁ = - 20 °C et F₀₁ = 4 kW  donc nous choisissons un modèle HE 1.5 avec K.A = 4,9 W/°C.

   

  • Étage 2 : q₀₂ = - 15 °C et F₀₂ = 8 kW  donc nous choisissons un modèle HE 4.0 avec K.A = 11 W/°C.

• Vérifions que l'hypothèse de 10 kJ/kg choisie pour l'étude thermodynamique était réaliste.

  • Données étage 1 :

  • t'₁ = -15 °C

  • t'₂ = 35 °C

  • c₁ = 0,7 kJ/kg.K

  • c₂ = 1,7 kJ/kg/k

  • M₁ = M₂ = 0,033 kg/s

  • Calculs étage 1 :

  • q_i = 35 - (-15) = 50 K

  • W₁ = 0,033 x 0,7 = 23,1 x 10^-3 kW/K

  • W₂ = 0,033 x 1,7 = 56,1 x 10^-3 kW/K

  • W₁ /W₂ = 0,4

  • K.A / W₁ = 4.9 / 23,1 = 0,21

  • F = 0,19 sur l'abaque des échangeurs à contre-courants

  • Dt₁ = 0,19 x 50 = 9,5 K

  • t"₁ = t'₁ + Dt₁ = -15 + 9,5 = -5,5 °C

  • Donc, dans notre étude thermodynamique, q₁₃ = -5,5 °C soit h₁₃ = 370,3 kJ/kg soit un Dh de 7,9 kJ/kg

  • Dt₂ = 0,4 x 9,5 = 4 K

  • t"₂ = t'₂ - Dt₂ = 35 - 4 = 31 °C

  • Donc, dans notre étude thermodynamique, q₇ = 31 °C soit h₇ = 245,6 kJ/kg soit un Dh de 6,9 kJ/kg

• Données étage 2 :

• t'₁ = -10 °C

• t'₂ = 35 °C

• c₁ = 0,72 kJ/kg.K

• c₂ = 1,7 kJ/kg/k

• M₁ = M₂ = 0,065 kg/s

• Calculs étage 2 :

• q_i = 35 - (-10) = 45 K

• W₁ = 0,065 x 0,72 = 46,8 x 10^-3 kW/K

• W₂ = 0,065 x 1,7 = 110,5 x 10^-3 kW/K

• W₁ /W₂ = 0,42

• K.A / W₁ = 11 / 46,8 = 0,23

• F = 0,21 sur l'abaque des échangeurs à contre-courants

• Dt₁ = 0,21 x 45 = 9,5 K

• t"₁ = t'₁ + Dt₁ = -10 + 9,5 = -0,5 °C

• Donc, dans notre étude thermodynamique, q₁₄ = -0,5 °C soit h₁₄ = 373,6 kJ/kg soit un Dh de 8 kJ/kg

• Dt₂ = 0,42 x 9,5 = 4 K

• t"₂ = t'₂ - Dt₂ = 35 - 4 = 31 °C

• Donc, dans notre étude thermodynamique, q₉ = 31 °C soit h₉ = 245,6 kJ/kg soit un Dh de 6,9 kJ/kg

• Conclusion :

Notre hypothèse de départ semble donc réaliste puisque la différence n'est que de 2 à 3 kJ/kg, c'est à dire négligeable devant les autres approximations.