Flux thermique et coefficients de transfert global et partiel d'un échangeur à ailettes spiralées en graphite

Heat flux and global and partial heat transfer coefficient in an exchanger with helicoidal graphite fins

¹ Laboratoire d'Énergétique et d'Ingénierie, École Nationale d'Ingénieurs de Gabès, Route de Medenine, 6029 Gabès, Tunisie
² Laboratoire de Mécanique et d'Énergétique, Université de Valenciennes et de Hainaut Cambrésis, Le Mont Houy, 59313 Valenciennes Cedex 09, France

Auteur de correspondance : Zina.Meddeb@issatgb.rnu.tn

Reçu : 28 Mars 2003
Accepté : 5 Mars 2004

Résumé

La technique d'évaporation présentée dans ce travail consiste à faire ruisseler un liquide à évaporer à la surface d'ailettes enroulées en spirale autour d'un tube vertical, chauffé intérieurement par un fluide caloporteur. Le tube et les ailettes sont usinés dans un monobloc massif en graphite imprégné. Compte tenu de la grande complexité de la géométrie de cet échangeur et de l'écoulement sur ses ailettes, la détermination du coefficient de transfert thermique par convection externe est difficile à obtenir par un calcul direct. Il est déterminé ici par voie indirecte en suivant la méthode de Wilson basée sur deux étapes : une expérimentale et l'autre théorique. On détermine dans cet article la quantité de chaleur échangée et la conductance globale au transfert thermique de cet échangeur/évaporateur lors de l'échauffement. On détermine également les différentes résistances partielles ainsi que le coefficient de convection entre la paroi externe de l'ailette et le film de la solution à chauffer. La démarche proposée dans cet article a permis de valider la méthode indirecte.

Abstract

A new evaporation technique consists of letting a stream of liquid flow along an helicoidally fins. The fins that are rolled in spirals around a heated vertical tube through with a hot fluid is circulated. The tube and fins are manufactured one bloc of impregnated graphite. Because of the great complexity of the geometry of this exchanger and the flow on its fins, the determination of the thermal transfer coefficient by external convection is difficult to obtain by a direct calculation. It is indirectly determined here by Wilson's method which is based on two stages: one is experimental and the other is theoretical. In this article, we determine the quantity of exchanged heat and the coefficient global of the thermal transfer of this exchanger/evaporator during the heating, also, we determine the different partial resistances during the heating, as well as the coefficient of convection between the external wall of the fin and the solution to heat. The procedure, proposed in this work, has allowed to validate the equation proposed by Wilson.