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Version : Septembre 2015 Page : 1 / 12 SIMULATION ECHANGEUR A PLAQUES PHOSPHATA

Version : Septembre 2015 Page : 1 / 12 SIMULATION ECHANGEUR A PLAQUES PHOSPHATATION AVEC LE LOGICIEL PROSIMPLUS 1. MODELISATION DU PROCEDE PHOSPHATATION 1.1. Desc ri pti on du procédé On va simuler un échangeur à plaques à deux fluides, un chaud et un froid, composés d’un mélange de eau industrielle et phosphate de zinc. Une sortie latérale est disposée sur le courant chaud. Le courant froid présente une recirculation externe. Le courant chaud entre dans l’échangeur par le courant « 1 ». 10% de ce courant quitte l’échangeur par une sortie latérale avant la fin de l’échangeur (courant « 4 »). Le reste du courant chaud traverse l’intégralité de l’échangeur d’où il sort par le courant « 3 ». Le courant entrant « 2 » est le courant froid. La totalité de ce courant quitte l’échangeur à 1/3 de sa longueur pour rentrer à nouveau dans l’échangeur au 2/3 de la longueur. Le courant chaud et le courant froid circulent à contre-courant. Il a été choisi de laisser l’opération unitaire calculer automatiquement les données thermodynamiques et les propriétés physico-chimiques nécessaires à la simulation. L’opération unitaire - OPEN ProSec étant utilisée dans cet exemple dans l’environnement de simulation ProSimPlus, elle utilise alors le serveur de calculs de propriétés physico-chimiques et d'équilibres entre phases Simulis Thermodynamics disponible dans ProSimPlus. Version : Septembre 2015 Page : 2 / 12 1.2. Sc hé ma du procé dé Fluide chaud 1 Sortie chaude 3 4 2 CO-PROSEC Sortie latérale chaude 5 Fluide f roid Sortie f roide 1.1. Cons ti tua nts Les constituants pris en compte dans la simulation, leurs formules chimiques et numéros CAS sont présentés dans le tableau ci-après. Leurs propriétés de corps pur sont extraites de la base de données standard livrée avec ProSimPlus [ROW11]. Constituant Eau industrielle Phosphate de Zinc 1.2. Modèl e the rmod yna mi que Le modèle thermodynamique est basé sur une approche par équation d'état. L'équation d'état retenue est celle de Peng-Robinson avec les paramètres d’interaction binaire stockés dans la base de données de ProSimPlus. Version : Septembre 2015 Page : 3 / 12 1.3. Pa ra mè tre s opé ra toi re s echangeur phosphatation 1.3.1. Al i m e n t a t i o n s du procédé Liquide chaud Liquide froid Température (K) 70 55 Débit total (kg/h) 130 m3/h 70 m3/h 1.3.2. Echangeur à plaques  Paramètres globaux Param ètres Valeur Type d’échangeur M10-MFM Nombre de plaques 49 Inclinaison Vertical Epaisseur plaques 0,5 mm Surface echange 10,34 m2  Paramètres des courants Courant Paramètre Chaud Froid Sens d’écoulement Du haut vers le bas Du bas vers le haut Corrélation du coefficient d’échange HTFS85 Perte de charge 20 MCE 7MCE Soutirage latéral Nom Chaud_Latéral Taux de partage du débit (%) 10 Version : Septembre 2015 Page : 4 / 12 La figure de la page suivante montre les deux passages de référence de cet échangeur. Les caractéristiques des distributeurs sont détaillées dans le tableau suivant : Caractéristiques des distributeurs Paramètre Courant chaud Courant froid Type du distributeur SIA INT SID CEN SID Hauteur de bloc (mm) 114 200 114 200 89 Nombre de têtes 1 1 1 1 1 Nombre de piquages 1 1 1 1 1 Ouverture de distributeur (mm) 114 200 114 200 89 Hauteur de distributeur (mm) 114 200 114 200 89 Diamètre de piquage (mm) 0 0 0 0 0 Hauteur de tête (mm) 57 100 57 100 44,5  Empilage Paramètres Valeur Nombre de répétitions de la séquence 2 Séquence A B  Nombre de mailles pour chaque zone élémentaire (les dimensions sont exprimées en millimètres) 2. RESULTATS 2.1. B ila ns m a t iè re e t e n t h al p i que Courants 1 2 3 4 5 De Fluide chaud Fluide f roid CO- PROSEC CO- PROSEC CO- PROSEC Vers CO- PROSEC CO- PROSEC Sortie chaude Sortie latéra... Sortie f roide Débits partiels kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h Eau industriel 2395 2395 2155.5 239.5 2395 Zinc 2395 2395 2155.5 239.5 2395 Débit total kg/h 4790 4790 4311 479 4790 Fractions massiques Eau industriel 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Zinc 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Etat physique Vapeur Vapeur Vapeur Vapeur Vapeur Température °C 70 55 1.0212 11.956 15.096 Flux enthalpique kcal/h - 1.2518E005 - 2.5107E005 - 1.9611E005 -17428 -1.6272E005 Fraction molaire vapeur 1 1 1 1 1 Température (°C) Température 2.2. P rofil s de l’ éc ha nge ur à pla que s Plusieurs profils (température de paroi, température des fluides, pression, coefficient de transfert, taux de vaporisation…) dans l’échangeur à plaques sont disponibles à la fin de la simulation dans la fenêtre d’édition (onglet « Résultats ») de ProSec. Les figures suivantes présentent les températures de paroi (moyenne et écart maximal) et les températures moyennes des courants en fonction de la longueur de l’échangeur de chaleur. Température de paroi DeltaT maximum Température moyenne 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Abscisse (mm) Température de f luide Chaud Moyenne Froid Moyenne 20 10 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 A bscisse (mm) uploads/Litterature/ simulation-echangeur.pdf