Objectifs du stage

Les échangeurs à plaques et ailettes brasées sont des équipements multi-fluides constitués de passages formés par des bandes embouties et gaufrées (« ondes »), séparés par des tôles planes. Cette architecture complexe permet des transferts thermiques efficaces entre plusieurs fluides.

L’un des modes de fonctionnement de ce type d’échangeur est le fonctionnement en thermosiphon : l’échangeur est relié à une colonne (ou un bidon) par une ligne d’aspiration. Le liquide pénètre par le bas de l’échangeur sous l’effet de la différence de charge statique entre le niveau liquide de la colonne (ou le bidon) et l’entrée de l’appareil. Le fluide est ensuite chauffé et partiellement vaporisé ; le mélange liquide–vapeur retourne dans la colonne (ou le bidon) via une ligne de refoulement où la circulation naturelle est assurée par la différence de densité entre le liquide et le mélange diphasique.

ProSec modélise déjà les échangeurs à plaques et ailettes brasées en 2D du point de vue thermique et hydraulique. Toutefois, cette modélisation seule ne suffit pas à décrire le fonctionnement d’une boucle thermosiphon : il est donc nécessaire d’y adjoindre un modèle des lignes d’aspiration et de refoulement pour établir le bilan des pertes de charge et analyser la stabilité de la circulation. La détermination du régime d’écoulement dans la ligne de refoulement est également un enjeu important car elle conditionne les corrélations à utiliser pour décrire les pertes de charge dans cette ligne.

L’objectif du stage est donc de développer, en Fortran, un module décrivant l’ensemble du système fonctionnant en thermosiphon (ligne d’aspiration, échangeur et ligne de refoulement). Ce module devra :

• Estimer les pertes de charge en écoulement monophasique et diphasiques dans les lignes,

• Établir l’équilibre des pertes de charge dans la boucle thermosiphon en couplant les différents modèles entre eux,

• Implémenter l’algorithme permettant la résolution numérique séquentielle des différents modèles,

• Valider le fonctionnement de l’outil développé par comparaison à des outils commerciaux et à l’approche aujourd’hui utilisée chez Alfa Laval Golbey.

Compétences recherchées : Fortran, mécanique des fluides, simulation numérique, capacité de rédaction, bon relationnel, autonomie et curiosité

Profil : 3ème année d’école d’ingénieur (ENSIC, ENSIACET, …)