Chapitre 3 : Etude des échangeurs de chaleur
5. L’ EVAPORATEUR HORIZONTAL ARROSE A TUBES LISSES : EVAP2
5.3. Résultats
Les résultats de cette campagne d’essai ont un aspect confidentiel et font partie de la propriété industrielle de NAVAL ENERGIES. Ils ne seront donc pas diffusés dans le pré-sent manuscrit, qui se contente de préciser le domaine de fonctionnement qui a pu être exploré lors de cette campagne d’essai et les précisions obtenues sur les bilans d’énergie.
6. Conclusion
Quatre échangeurs ont pu être testés sur le PAT ETM dans un domaine de fonctionne-ment couvrant les conditions d’une centrale ETM. Pour chacun d’entre eux, une compa-raison a pu être effectuée entre les coefficients d’échanges expérimentaux et ceux donnés par des corrélations usuelles.
Il en ressort que, en ce qui concerne le condenseur à tubes et calandre, la corrélation de Kern permet de prédire correctement les performances avec un écart moyen de 5,6 % dans les conditions du PAT ETM et avec une approche globale d’un échangeur à quatre passes. Ces résultats ont néanmoins constitué une base qui a permis à NAVAL ENERGIES par la suite de réaliser des essais complémentaires avec un domaine plus large et de déve-lopper de nouvelles méthodes de calcul plus détaillés que celle de Kern pour ensuite per-mettre la caractérisation d’une centrale industrielle. Les perspectives à considérer sur cette technologie sont l’utilisation de tubes améliorés. Des tests sont d’ores et déjà prévus pro-chainement en ce sens sur le PAT ETM.
P (bar) x (-) 2 6 3 4 5 mGV1 (kg/s)
Des études ont ensuite été menées sur les évaporateurs noyés. Pour l’EVAP1 à tubes lisse et calandre, la corrélation de Stephan et Preusser s’est avérée être la plus appropriée avec une marge d’erreur de 10 %. NAVAL ENERGIES a ensuite décidé de pousser plus loin le niveau de précision d’un évaporateur à tubes noyés et calandre de taille réelle par une modélisation du type CFD. Cette modélisation avait cependant besoin d’être alimen-tée par des valeurs de coefficients d’échanges locaux sur l’évaporation de l’ammoniac, en fonction de la vitesse du fluide, de son titre, de la pression locale et du ratio de puissance surfacique. L’évaporateur EVAP6, muni d’une géométrie et d’une instruction unique en son genre, a permis d’identifier les variations du coefficient d’échange localement sur tout le domaine de fonctionnement qui a été identifié sur le fonctionnement d’un échangeur ETM pour une centrale ETM de 10 MWe et de développer une corrélation d’échange spécifique à cette application. En outre, une caractérisation des coefficients de transfert sur la zone complète d’évaporation de l’ammoniac sans recirculation pour des densités de flux supérieures à celles obtenues sur EVAP1 a pu être réalisée avec cet évaporateur. Il apparaît que la corrélation de Fernandez-Seara est cette fois-ci la plus représentative de la réalité, notamment en ce qui concerne la sensibilité à la pression qui représente bien les variations observées expérimentalement.
Enfin, la technologie d’évaporateur arrosé a également été testée. Les résultats de cette étude étant confidentiels, seuls le domaine de fonctionnement exploré et les précisions obtenues sur les bilans d’énergie sont présentés ici. Le seul inconvénient à cette techno-logie est l’ajout obligatoire d’une pompe de recirculation, qui consommera un peu plus d’énergie, et qui doit être compensé par le gain sur le coefficient d’échange. La recircu-lation dans un échangeur noyé est naturelle donc gratuite, mais plus difficilement prévi-sible et moins stable. Les essais ont montré qu’il s’agit d’une technologie prometteuse pour l’ETM. Des études complémentaires sont en cours pour étudier l’impact de tubes améliorés sur ce type d’échangeur.
Les résultats qui ont été produits lors de cette étude viennent donc bien compléter le niveau de connaissance actuel sur l’ETM par la caractérisation de différents types d’échangeurs à l’échelle du PAT ETM. Ces essais ont servi de base à NAVAL ENERGIES pour définir des études complémentaires et faire un pas de plus vers la réalisation d’un premier pilote dépassant le mégawatt de production.
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