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Transfert thermique
La réaction chimique dégage ou absorbe de la chaleur, cette chaleur doit être absorbée ou fournie pour maîtriser la vitesse de réaction. Il va donc y avoir échange de chaleur entre le milieu réactionnel et un fluide thermique circulant dans l'enveloppe externe du réacteur. Ce flux de chaleur dépend des caractéristiques du fluide et des caractéristiques de la paroi entre les deux fluides.
Caractéristiques du Fluide

Ce sont la chaleur massique qui représente la quantité de chaleur à fournir à une unité de masse du produit pour élever sa température de 1°C sans changement d'état.

--> Mesure de la chaleur massique d'un gaz :



Lorsqu'il y a changement d'état - passage de l'état liquide à l'état vapeur par exemple - , on utilise alors la chaleur latente de vaporisation : quantité de chaleur à fournir à une unité de masse de produit pour la faire changer d'état sans modification de température.
Caractéristiques de la paroi

La principale caractéristique est la conductivité thermique du matériau. Cette conductivité est plus élevée dans un métal et plus faible dans d'autres matières telle l'ébonite.

--> Mesure de la Conductivité Thermique :


Echanges thermiques

Les échangeurs tubulaires sont les plus couramment utilisés en pratique. La qualité de l'échange de chaleur dépend notamment de la circulation relative des deux liquides - co-courant ou contre-courant.

--> Echangeur tubulaire :



--> Echangeurs à plaques : ils sont en général plus compacts que les échangeurs tubulaires et beaucoup plus efficaces au niveau du transfert de chaleur.



Tous les échangeurs utilisent un fluide thermique aussi appelé fluide utilitaire, ce fluide est amené à la température adéquate dans une chaudière ou lorsque la température est plus basse que la température normale, dans un groupe de froid.

La chaudière permet d'élever la température d'un fluide thermique comme la centrale de thermofluide du département (150 °C) ou encore de vaporiser de l'eau pour fournir de la vapeur saturante à 10 bars comme dans la chaudière à vapeur des locaux. Cette élévation de température est réalisée au moyen de résistances chauffantes électriques ou de combustion d'hydrocarbures ou de déchets.

--> Le Four : assure la combustion de corps permettant de récupérer de la chaleur.



--> Le Groupe de Froid : assure le refroidissement d'eau glycolée grâce à un circuit compression, détente d'un fluide frigorigène (réfrigérateur).



Pour assurer le refroidissement des liquides en quantité importante, on utilise des tours de réfrigération comme celles qui sont utilisées dans les centrales nucléaires.

--> Aeroréfrigérant : c'est le contact direct entre l'air et l'eau qui assure le meilleur échange thermique.


Evaporateur et Condenseurs

Pour séparer des constituants, augmenter la vitesse d'une réaction, on évapore une partie du mélange en utilisant un évaporateur ou encore un bouilleur. Par ailleurs, on condensera cette vapeur formée avant stockage sous forme liquide. Cette condensation s'effectuera dans un condenseur.

--> Etude d'un condenseur : en rouge le circuit de l'eau vapeur en eau, condensats en bas ; en bleu le circuit de l'eau de refroidissement.



A la sortie du condenseur, on mettra un purgeur pour arrêter la vapeur et laisser passer les condensats.

--> Banc de Purgeurs : plusieurs technologies de purgeurs sont ici étudiées.


Pour évaporer des produits, toute sorte de technologie est mise en oeuvre.

--> Evaporateur Keettle : utilisé pour la production de gros débits de vapeur.



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Dernière mise à jour : 03 octobre 2012

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