Qu’est-ce qu’un échangeur de chaleur à régénération – Définition

Échangeur de chaleur à régénération

En général, les  échangeurs de chaleur  utilisés en régénération peuvent être classés en  régénérateurs  ou en  récupérateurs .

• Le régénérateur (échangeur de chaleur à régénération)  est un type d’échangeur de chaleur dans lequel la chaleur du fluide chaud est stockée par intermittence dans un moyen de stockage thermique avant son transfert dans le fluide froid. Il comporte une seule voie d’écoulement dans laquelle alternent les fluides chauds et froids.

• Le récupérateur  est un type d’échangeur de chaleur comportant  des voies d’écoulement séparées  pour chaque fluide le long de leurs propres passages et la chaleur est transférée à travers les parois de séparation. Les récupérateurs (par exemple les économiseurs) sont souvent utilisés en génie énergétique pour augmenter l’efficacité globale des cycles thermodynamiques. Par exemple, dans un moteur à turbine à gaz. Le récupérateur transfère une partie de la chaleur perdue dans les gaz d’échappement à l’air comprimé, le préchauffant ainsi avant d’entrer dans la chambre de combustion. De nombreux récupérateurs sont conçus comme   des échangeurs de chaleur à contre-courant .

Régénération de la chaleur

Dans la théorie des turbines à vapeur, il est possible d’augmenter considérablement l’efficacité thermique de la turbine à vapeur en réduisant la  quantité de combustible  à ajouter dans la chaudière. Cela peut être fait en transférant de la chaleur (par exemple de la vapeur partiellement dilatée) de certaines parties de la turbine à vapeur, qui est normalement bien supérieure à la température ambiante, dans l’eau d’alimentation. Ce processus est connu sous le nom de  régénération de la chaleur  et une variété de régénérateurs de  chaleur  peuvent être utilisés à cette fin. Les ingénieurs utilisent parfois le terme d’ économiseur pour désigner   les échangeurs de chaleur destinés à réduire la consommation d’énergie, notamment en cas de  préchauffage d’un fluide .

Comme on peut le voir dans l’article « Générateur de vapeur », l’eau d’alimentation (circuit secondaire) à l’entrée du générateur de vapeur peut avoir une température d’ environ  ~ 230 ° C (446 ° F) et est ensuite chauffée à la température d’ébullition de ce fluide  (280 ° C; 536 ° F; 6,5 MPa) et évaporé. Mais le condensat à la sortie du condenseur peut atteindre environ  40 ° C , de sorte que la régénération de la chaleur dans un REP typique est importante et très importante:

• La régénération thermique augmente l’efficacité thermique, car une plus grande partie du flux de chaleur dans le cycle se produit à une température plus élevée.
• La régénération thermique entraîne une diminution du débit massique à travers l’étage basse pression de la turbine à vapeur, augmentant ainsi l’efficacité de la turbine isentropique BP. Notez que lors de la dernière phase d’expansion, la vapeur présente un volume spécifique très élevé.
• La régénération de la chaleur entraîne une augmentation de la qualité de la vapeur de travail, car les drains sont situés à la périphérie du carter de la turbine, où se trouve une concentration plus élevée de gouttelettes d’eau.

Analyse des échangeurs de chaleur

Les échangeurs de chaleur sont couramment utilisés dans l’industrie et la conception appropriée d’un échangeur de chaleur dépend de nombreuses variables. Dans l’analyse des échangeurs de chaleur, il est souvent commode de travailler avec un coefficient global de transfert de chaleur, connu comme un facteur U. Le facteur U est défini par une expression analogue à la loi de Newton sur le refroidissement. De plus, les ingénieurs utilisent également ladifférence de température moyenne logarithmique(LMTD) pour déterminer la force motrice de la température pour le transfert de chaleur dans les échangeurs de chaleur.