Dimensionnement des échangeurs et étude des transferts thermiques de fluides supercritiques
Résumé
This study is devoted to the project SURORC on the supercritical Organic RANKINE cycles. At first, a bibliography study was conducted in order to understand the problem of heat transfer and pressure drop of fluids at supercritical pressures. For a better understanding the supercritical fluid flow in horizontal tube, subject to gravity, a numerical study is conducted with the standard - model of FLUENT. Specificities of supercritical fluids make this area of study sensitive to understand heat transfer which can take place in the heat exchanger. The objectives of the two first studies are to choose prediction methods for supercritical heat transfer and to do a sizing calculation of heat exchanger for supercritical fluid. After the sizing calculation, we compare the performance of heat exchanger which operates with two-phase subcritical fluid and heat exchanger which operates with supercritical fluid. The results of the sizing calculation of heat exchanger show that, the performances of heat exchanger which operate with natural fluids (CO2 propane) are better. Due to the importance of the pressure drop with the heat exchanger operating with two-phase subcritical fluid, the heat exchanger operating with supercritical fluid presents more benefits.
Ce document est un rapport de stage de fin d'études de master2 effectué au LETh/CEA-Grenoble. Le stage est consacré au projet SURORC sur les cycles de Rankine organiques transcritiques. Dans un premier temps une étude de corrélations (trouvées dans la littérature) pour la modélisation des aspects thermo-hydrauliques dans les écoulements de fluide supercritique a été menée. Pour une meilleure compréhension du comportement intime d'un fluide supercritique en écoulement horizontal anisotherme, soumis à la gravité, l'étude d corrélations a été suivie modélisation numerique de notre cas d'étude avec le modèle standard - de FLUENT. Peu de travaux existent dans ce domaine et les spécificités des fluides supercritiques rendent ce domaine d'étude sensible pour une bonne compréhension des transferts thermiques pouvant s'opérer dans l'échangeur de chaleur. Une fois ces deux études faites, nous avons effectué des calculs de dimensionnement des échangeurs de chaleur pour la partie haute pression du cycle en s'intéressant aux paramètres ce composant (choix et état thermodynamique du fluide, conditions de fonctionnement). L'étude est complétée par une comparaison entre un échangeur fonctionnant avec fluide diphasique sous-critique et un échangeur fonctionnant avec un fluide supercritique. Les résultats obtenus sur le calcul de dimensionnement montrent que les performances obtenues avec les échangeurs de chaleur fonctionnant avec des fluides naturels (CO2 propane...) sont nettement meilleures. Pour la comparaison diphasique sous-critique et supercritique, vu l?importance des pertes de pression en diphasique sous-critique, il est sera avantageux de travailler en supercritique.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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