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Transfert thermique
Les transferts thermiques sont omniprésents dans les procédés, car nombre d'opérations nécessite de chauffer, refroidir ou de maintenir la température. 
A titre d'exemple, il est nécessaire de maîtriser la température dans un réacteur pour assurer une certaine vitesse de réaction ou éviter un emballement. De nombreuses opérations de séparation mettent en jeu la température : chauffe (bouilleur de distillation, évaporatuer, sécheur, atomiseur, ...) ou refroidissement (cristallisation). Des fluides chauds doivent souvent être refroidis avant d'être stockés ou rejetés, ...
Afin d'effectuer ces opérations des appareils spécifiques sont nécessaires.

Conduction


Le transfert thermique peut se faire par conduction, convection ou rayonnement.
A travers un solide, le mode de transfert est la conduction, il est alors important de connaître la conductivité thermique du matériau, afin d'évaluer ses capacités de transfert thermique. Cette conductivité est plus élevée dans les métaux, mais de grandes disparités existent entre les différents matériaux.

Echangeurs de chaleur


Afin de chauffer ou refroidir des fluides, les appareils utilisés sont des échangeurs de chaleur. On eput également les utiliser pour condenser des vapeurs ; on les nomme alors condenseur.
Il en existe deux technologies principales :
- Les échangeurs tubulaires : ce 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.
- Les échangeurs à plaques. Ils sont en général plus compacts que les échangeurs tubulaires et beaucoup plus efficaces au niveau du transfert de chaleur.


Chaudière et groupe de froid


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 (huile) 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 groupe de froid assure le refroidissement d'eau glycolée grâce à un compression, détente d'un fluide frigorigène (réfrigérateur).

Aéroréfrigérant


Pour assurer le refroidissement des liquides en quantité importante, on utilise des tours de réfrigération à l'air comme celles utilisées dans les centrales nucléaires. Dans un aéroréfrigérant, c'est le contact direct entre l'air et l'eau qui assure l'échange thermique.

Bouilleur


Les bouilleurs sont des appareils dans lesquels un mélange liquide est vaporisé. Plusieurs technologies existent dont le thermosiphon et le kettle.


Vapeur et purgeur


Lorsqu'on utilise de la vapeur d'eau pour chauffer, la chaleur récupérée provient essentiellement de la condensation de la vapeur. Il est donc important de s'assurer que seuls les condensats sont évacués et que la vapeur est maintenue dans l'échangeur. Pour cela des purgeurs sont utilisés. Ces dispositfs sont également utilisés pour purger l'air dans des installations où circulent un liquide (chauffage). Plusieurs technologies des purgeurs sont utilisées.

 



 

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Dernière mise à jour : 15 juin 2017