Élaboration d'un procédé de formage dédié à la fabrication de recupérateurs de chaleur des eaux usées

Résumé

L’objectif de ce projet de recherche est d’élaborer un procédé permettant de produire des récupérateurs de chaleur. Le procédé doit être en mesure d’enrouler, de façon hélicoïdale à spires jointives, un tube serpentin de cuivre sur un tuyau central. En utilisant les diamètres du tube serpentin et du tuyau central requis, les tests d’enroulement préliminaires ont montré que l’enroulement d’un tube rond ne donne pas un résultat qui respecte les critères au niveau de l’efficacité énergétique et au niveau des pertes de charge. Une étape de préformage du tube serpentin doit donc être effectuée avant l’enroulement. Un modèle d’éléments finis a été développé sur ANSYS, avec le solveur dynamique explicite LS-DYNA, pour modéliser le procédé. Pour modéliser les propriétés mécaniques du cuivre utilisé pour le tube serpentin, une équation de type loi de puissance a été utilisée. Celle-ci a été déterminée à l’aide des données recueillies lors des essais de traction effectués. Le modèle d’éléments finis a été utilisé pour tester plusieurs types de géométries préformées du tube serpentin. Des tests d’enroulement expérimentaux ont été réalisés sur un banc de test conçu à cet effet, pour confirmer que les résultats obtenus par éléments finis étaient cohérents avec la réalité. Ces tests ont révélé que le modèle d’éléments finis permettait de prédire les dimensions extérieures de la section du tube serpentin enroulé avec une erreur en dessous de 6%. Les simulations ont permis de définir un modèle de géométrie préformée qui permet d’obtenir une section du tube serpentin enroulée qui atteint les critères de performance requis. Un récupérateur de chaleur a ensuite été produit en préformant le tube serpentin à l’aide d’une bague de formage conçue selon cette géométrie. La performance de celui-ci a ensuite été testée et les résultats étaient très prometteurs.

Date	4 mai 2015
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Henri Champliaud (Directeur(-trice)) & Zhengkun Feng (Codirecteur(-trice))