Optimisation de la consommation de l’eau de mer

Optimisation de la consommation de l’eau de mer

Sélection de la tour de refroidissement adéquate

Ce chapitre sera consacré aux axes suivants :
– Généralités sur les tours aéroréfrigérantes La comparaison entre les différents systèmes de refroidissement et le choix de la tour de refroidissement à adopter.
– Choisir l’échangeur de chaleur à adopter tout en décrivant brièvement leur classification.
Une tour de refroidissement est un cas particulier d’un échangeur de chaleur. Elle est utilisée pour refroidir un liquide (généralement l’eau) à l’aide d’un moyen de refroidissement. Le transfert thermique s’effectue par un contact direct ou indirect [9]. L’objectif du présent chapitre consiste à étudier les tours aéroréfrigérantes, ainsi qu’une classification des échangeurs pour arriver à la détermination de la tour et l’échangeur de chaleur convenable pour cette étude.

Tour aéroréfrigérante

Une tour aéroréfrigérante a pour objectif d’évacuer vers le milieu extérieur la chaleur issue d’un système de refroidissement, en pulvérisant l’eau chaude dans un flux d’air froid. Le contact entre les deux fluides permet de refroidir l’eau grâce à l’évaporation d’une partie d’eau pulvérisée [10].

Classification

Les tours aéroréfrigérantes sont distinguées selon trois modes [11]:

Classification selon le mode d’échange :

Tour aéroréfrigérante humide Tour aéroréfrigérante sèche
L’eau est en contact direct avec l’air L’eau est en contact indirect avec l’air
Écoulement sur des films de garnissage (packing) Écoulement dans des échangeurs à tubes
Figure 9 : Tours aéroréfrigérantes sèches et humides

Classification selon le mode de tirage (circulation de l’air) :

 Fonctionnement à tirage naturel : l’air s’élève par différence de masse volumique (effet cheminée).
 Fonctionnement à tirage induit (aspirant) ou fonctionnement à tirage forcé (soufflant) : l’air est mis en mouvement par un ventilateur.
Figure 10:Tour à tirage forcé – tour à tirage induit

Classification selon le mode d’écoulement du système air-eau :

 Tour fonctionnant à contre-courant (air à contre-courant de l’eau).
 Tour fonctionnant à courants croisés (air circulant horizontalement, eau tombant à la verticale).
Figure 11:Tour à contre -courant et tour accourant croisé

Comparaison [12]

Tableau 8: Comparaison entre les différents types des tours

Échangeurs de chaleur

Pour éviter les problèmes opérationnels créer par les sels : dépôt des sels, blocage d’emballage de la tour et la corrosion. L’eau de mère ne va pas être introduite dans la tour directement, Un échangeur de chaleur a été conçu pour servir comme intermédiaire [13].

Qu’est-ce qu’un échangeur ?

Dispositif permettant de transférer de l’énergie thermique entre deux fluides, habituellement séparés par une paroi solide[14].

Classification

 selon le type d’écoulement [14]:
 courants parallèles de même sens ou de sens contraires, courants croisés
 combinaison des deux types précédents
 selon les types de fluides utilisés [14] :
 2 fluides de caractéristiques thermiques voisines (eau/eau)
 2 fluides de caractéristiques thermiques très différentes (eau/air)
 – selon la surface d’échange [14] :
 paroi matérielle (plaque, tube, etc.)
 contact direct (aéroréfrigérant, tour de refroidissement)

Echangeur et la tour de refroidissement proposée

D’après le tableau récapitulatif précédant, le choix va se porter sur la tour de refroidissement à tirage induit fonctionnant à contre-courant grâce à son efficacité.
L’écart de température est de 11°C donc l’échangeur tubulaires à calendre à contre-courant est le plus adéquat, puisque il offre une surface d’échange suffisante pour diminuer la température d’eau de mer (efficacité d’échange thermique important) et il n’occupe pas un espace important.

Dimensionnement de l’échangeur de chaleur et la tour de refroidissement

Dans ce chapitre, Trois axes principaux ont été suivies afin de dimensionner la tour de refroidissement:
– Dimensionnement de l’échangeur
– Dimensionnement de la tour de refroidissement
– Conception des accessoires de la tour de refroidissement l’etude de l’efficacité de l’optimisation
Avant de passer au dimensionnement de la tour il faut tout d’abord Passer par un dimensionnement de l’échangeur utilisé, il faut calculer sa surface, le nombre de tubes, le diamètre des tubes et son efficacité. L’objectif de ce chapitre vise à dimensionner l’échangeur et la tour de refroidissement ainsi que ses accessoires

Calcul du débit de l’eau entrante à l’échangeur de chaleur

Avant de dimensionner l’échangeur de chaleur d’eau à refroidir.
On choisit comme débit 19950T/h, ce qui correspond à une température de sortie de 26°C

Dimensionnement de l’échangeur de chaleur

Trois hypothèses de base sont généralement retenues pour modéliser un échangeur [15]:
• il peut être considéré comme isobare
• il est globalement adiabatique
• les coefficients d’échanges thermiques et les propriétés thermophysiques des fluides gardent une valeur constante à tout moment dans la totalité de l’échangeur

Le matériau des tubes

Pour éviter le problème de l’encrassement, la corrosion et la dilatation thermique du matériau. Le matériau interne des tubes de l’échangeur (la surface de tube en contact avec l’eau de mer) vont être en Titane(40) G2 (40% titane garde 2).

Bilan massique et thermique

Considérons une tour de refroidissement sous forme d’une colonne à garnissage fonctionnant à contre-courant. La surface interfaciale entre l’air et l’eau est inconnue. Le processus est supposé adiabatique.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport gratuit propose le téléchargement des modèles gratuits de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie ?avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre 1 : Présentation de l’organisme d’accueil et La description du projet ODI.
I. Présentation de l’office chérifien des phosphates S.A.
II. Présentation du complexe industriel OCP à JORF LASFAR
1. Présentation de l’unité d’accueil service IND
2. Présentation du projet ODI’S
Chapitre 2 : Contexte général du projet et bilan d’eau de mer à refroidir
I. Problématique
1. Circuit d’eau de mer actuel
2. Circuit de l’eau de mer avec tour de refroidissement
II. Etablissement du bilan de l’eau
1. Bilan thermique sur les échangeurs de chaleur
2. Bilan sur l’évacuation du gypse
III. Calcul de la température de l’eau de mer à refroidir (eaux des bassins chaud et sulfurique)12
1. Calcul de la température de l’eau de mer au niveau du bassin chaud
2. Calcul de la température au niveau du bassin de l’atelier sulfurique
3. Calcul de la température de l’eau de mer à refroidir
IV. Conclusion
Chapitre 3 : Sélection de la tour de refroidissement adéquate
I. Tour aéroréfrigérante
II. Classification
III. Comparaison
IV. Échangeurs de chaleur
1. Qu’est-ce qu’un échangeur ?
2. Classification
V. Echangeur et la tour de refroidissement proposée
Chapitre 4 : Dimensionnement de l’échangeur de chaleur et la tour de refroidissement
I. Calcul du débit de l’eau entrante à l’échangeur de chaleur
II. Dimensionnement de l’échangeur de chaleur
III. Bilan massique et thermique
IV. Dimensionnement de la tour de refroidissement
1. Courbe opératoire
2. Courbe d’équilibre de liquide-vapeur:
3. Calcul de la section droite et la hauteur de la tour
V. Accessoires de la tour de refroidissement
1. Séparateur de gouttes
2. Système de distribution d’eau
3. Choix des matériaux de constructions
4. Dimensionnement du Bassin
5. Choix de la pompe de circulation
VI. L’état de la consommation de l’eau de mer après optimisation
ANNEXES