Les processus industriels représentent plus d'un quart de la consommation d'énergie primaire en Europe et produisent de grandes quantités de chaleur.La recherche financée par l'UE boucle la boucle avec de nouveaux systèmes qui récupèrent la chaleur perdue et la restituent pour la réutiliser dans les lignes industrielles.
La majeure partie de la chaleur de procédé est perdue dans l'environnement sous forme de gaz de combustion ou de gaz d'échappement.La récupération et la réutilisation de cette chaleur peuvent réduire la consommation d'énergie, les émissions et les émissions de polluants.Cela permet à l'industrie de réduire ses coûts, de se conformer aux réglementations et d'améliorer son image d'entreprise, ce qui a un impact plus large sur la compétitivité.L'un des plus gros problèmes est lié à la grande variété de températures et de compositions des gaz d'échappement, ce qui rend difficile l'utilisation d'échangeurs de chaleur du commerce.Le projet ETEKINA, financé par l'UE, a développé un nouvel échangeur de chaleur à caloduc (HPHE) sur mesure et l'a testé avec succès dans les industries de la céramique, de l'acier et de l'aluminium.
Un caloduc est un tube scellé aux deux extrémités, qui contient un fluide de travail saturé, ce qui signifie que toute augmentation de température entraînera son évaporation.Ils sont utilisés pour la gestion thermique dans des applications allant des ordinateurs aux satellites et engins spatiaux.Dans HFHE, les caloducs sont montés en faisceaux sur une plaque et placés dans un châssis.Une source de chaleur telle que les gaz d'échappement pénètre dans la partie inférieure.Le fluide de travail s'évapore et monte à travers des tuyaux où des radiateurs à air frais pénètrent dans le haut du boîtier et absorbent la chaleur.La conception fermée minimise le gaspillage et les panneaux minimisent la contamination croisée des gaz d'échappement et de l'air.Comparé aux méthodes traditionnelles, HPHE nécessite moins de surface pour un meilleur transfert de chaleur.Cela les rend très efficaces et réduit la pollution.Le défi consiste à choisir des paramètres qui vous permettent d'extraire autant de chaleur que possible du flux de déchets complexes.Il existe de nombreux paramètres, notamment le nombre, le diamètre, la longueur et le matériau des caloducs, leur disposition et leur fluide de travail.
Compte tenu du vaste espace de paramètres, des simulations de dynamique des fluides computationnelle et de simulation de systèmes transitoires (TRNSYS) ont été développées pour aider les scientifiques à développer des échangeurs de chaleur hautes performances personnalisés pour trois applications industrielles.Par exemple, un HPHE à ailettes et anti-encrassement à flux croisés (les ailettes augmentent la surface pour un meilleur transfert de chaleur) conçu pour récupérer la chaleur perdue des fours à sole à rouleaux en céramique est la première configuration de ce type dans l'industrie céramique.Le corps du caloduc est en acier au carbone et le fluide de travail est de l'eau.« Nous avons dépassé l'objectif du projet de récupérer au moins 40 % de la chaleur résiduelle du flux de gaz d'échappement.Nos HHE sont également plus compacts que les échangeurs de chaleur conventionnels, ce qui permet d'économiser un espace de production précieux.En plus de réduire les coûts et l'efficacité des émissions.De plus, ils ont également un retour sur investissement court », a déclaré Hussam Juhara de l'Université Brunel de Londres, coordinateur technique et scientifique du projet ETEKINA.et peut être appliqué à tout type d'air d'échappement industriel et à divers dissipateurs de chaleur sur une large plage de températures, y compris l'air, l'eau et l'huile. Le nouvel outil reproductible aidera les futurs clients à évaluer rapidement le potentiel de récupération de la chaleur perdue.
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Heure de publication : 11 août 2022