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Thème : Échangeur de chaleur.
Réalisation avec Matlab / Simulink.
Conception, Simulation, Visualisation, Analyse des résultats.
Pour plus de détails, contacter Mr Takam Stephan
(Tel : 6 97 09 96 86 ; Email : automationthink@gmail.com)
La figure 1 montre un échangeur de chaleur à contre-courant qui doit refroidir un flux
d’huile, fluide primaire. L’eau est utilisée ici comme fluide secondaire pour le
refroidissement. L’huile chaude pénètre à l’intérieur du tuyau interne de l’échangeur
de chaleur du côté gauche. L’eau froide circule dans le sens contraire de la droite vers
la gauche et cette eau devient chaude à la suite de l’échange thermique pendant que
l’huile se refroidit. L’échangeur de chaleur est parfaitement isolé de l’extérieur (pas
de pertes). La température de l’huile à la sortie de l’échangeur doit être maintenant
maintenue à une valeur constante (voir figure 2). À cet effet cette température est
mesurée, la mesure est comparée à la consigne et la différence est transmise à un
correcteur. Le correcteur délivre un signal de commande pour le réglage du degré
d’ouverture de la vanne d’admission d’eau. Si la température de l’huile est très basse
alors le correcteur doit réduire le degré d’ouverture de la vanne. Si la température de
l’huile est très élevée alors le correcteur doit continuer à agrandir le degré
d’ouverture de la vanne.
Figure 1 : Échangeur de chaleur à contre-courant
Figure 2 : Échangeur de chaleur avec régulation de température
Définitions et valeurs numériques :
𝑚̇
𝑜
̈
𝑙
= 500 kg/h Débit massique de l’huile
𝐶
𝑜
̈
𝑙
= 1,6 kJ/(kg K) Capacité thermique massique de l’huile
𝐶
𝑊
= 4,2 kJ/(kg K) Capacité thermique massique de l’eau
A = 5 m
2
Surface d’échange
k = 85 W/(m
2
K) Coefficient de transfert thermique
𝑚
𝑜
̈
𝑙
= 75 kg Masse de l’huile dans l’échangeur
𝑚
𝑊
= 100 kg Masse de l’eau dans l’échangeur
𝜗
𝑜
̈
𝑙,𝑒𝑖𝑛
= 120°C Température d’entrée de l’huile
𝜗
𝑜
̈
𝑙,𝑒𝑖𝑛
= 120°C Température de sortie de l’huile
𝜗
𝑊,𝑒𝑖𝑛
= 10°C Température d’entrée de l’eau
