III.2.B. Condensation en film à l'extérieur
des tubes horizontaux :
A l'aide d'une approche similaire à celle
présentée pour une paroi verticale, NUSSELT
a obtenu la valeur du coefficient moyen d'échange de
chaleur pour un tube horizontal.
Le résultat obtenu s'écrit [03]
:
1
r r l r l (I.27)
( )
l v v l
- g L
( )
T - T D
sat p
ml
3 4
ù ú û ú
é
ê
ëê
h = 0,728
Le condenseur horizontal se constitue de plusieurs rideaux de n
tubes horizontaux superposés dans un même plan vertical.
Chaque rideau vertical de n tubes horizontaux constitue un
ensemble isolé d'ont l'analyse du fonctionnement doit prendre en compte
deux données nouvelles :
(1)- La surface d'échange n'est plus S
=p.D.L comme dans le cas d'un tube unique, mais
S=n.p.D.L
(2)- Le film de condensât va ruisseler d'un tube à
l'autre, ce qui va contribuer à augmenter la surface de condensation.
On tient compte du point (1) en remplacent (D)
par (n.D) dans la formule (I.27).
La valeur du coefficient moyen d'échange de chaleur pour
un rideau vertical de (n) tubes horizontaux est alors donnée par la
formule :
1
4
r r l r l 3
( )
l v v l
- g L(I.28)
( )
T - T
sat p
ml
nD
ù
ú
û ú
é
ê
ëê
h = 0,728
Quant au point (2), on tiendra compte de cette
augmentation de la surface de condensation en multipliant la valeur de (h
)ci-dessus par le coefficient (Ch) :
( ) [ ]
C T T
p l sat p
-
C n
= 1 + 0 . 2 - 1
( ) (I.29)
h L
v
Remarque :
Des condenseurs à faisceaux de tubes horizontaux sont
souvent utilisés dans l'industrie. Selon la disposition des tubes (en
quinconce ou alignés), le condensât formé sur les tubes
supérieurs tombe sur les tubes inférieurs sous forme de gouttes,
colonnes ou nappes
ü L'écoulement en gouttes est réalisé
avec des débits faibles (Figure I.06a).
ü L'écoulement en colonnes statiques est
réalisé lorsque en augmente le débit (Figure
I.06b).
ü L'écoulement en nappe liquide continue celle-ci
remplace les colonnes statiques, lorsque le débit augmente d'avantage
(Figure I.06c).
Figure I.06 : (a) régime à
gouttes, (b) régimes en colonnes, (c)
régime en nappes.
III.2.C. Condensation en film à l'intérieur
des tubes verticaux :
Lors de la condensation de vapeur à l'intérieur
d'un tube vertical le condensât se forme sur la paroi interne et la
vapeur s'écoule dans la parti centrale. Ainsi, on peut qualifier
l'écoulement comme un écoulement annulaire dans le quel le
débit vapeur diminue selon la longueur du tube et l'épaisseur du
film de condensât augmente.
On peut calculer le coefficient de transfert de chaleur lors de
la condensation dans les tubes verticaux ont appliquent la corrélation
de CARPENTER-COLBURN [04]:
h m 1 1
l 1 0 . 065 Pr Fr
2 2
= l
l l
rl
2
(I.30)
Avec :
Fr fGm 2r v
2
=
f : Coefficient de frottement de Fanning pour
l'écoulement à travers un tuyau évalué à la
vitesse massique moyenne de vapeur Gm .
|
f : Est évalué à ( )
Re v m
|
DG
i m
mv
|
|
|
|
G 1 G G G
2 2
+ +
1 2 2
3
[kg h.m2]
Gm=
G1 : Vitesse massique au sommet du tube.
[kg h.m2]
G2 : Vitesse massique a la sortie du tube.
[kg h.m2]
| 
