Le document présente diverses études sur l'optimisation et la modélisation des échangeurs de chaleur dans des applications cryogéniques et thermiques. Les travaux incluent des simulations CFD, des analyses de performance et des conceptions innovantes visant à améliorer l'efficacité du transfert de chaleur et à réduire les coûts d'exploitation. Les résultats montrent des avancées significatives dans la conception des échangeurs de chaleur, la gestion des fluides et l'optimisation géométrique.

1. Hailei Wang et Sean M. Kissick,(2020):ils ont fait la modélisation et la simulation
d'échangeurs de chaleur compacts intermédiaires sodium-sCO2 pour réacteurs rapides
refroidis au sodium (Figure.1) et développerun modèle analytique 1-D, un modèle 3-
D(modèle CFD) et un modèle de saut de température ,en utilisant des corrélations de
transfert de chaleur classiques (Nusselt, Peclet, Prandtl) pour différent longueurs des canaux
(10cm-80cm.. Les résultats obtenue permis de améliorée la capacité de prédiction des
performances ainsi la conception des échangeurs de chaleur compacts sodium-sCO2, et
d'optimisation de la géométrie du canal pour augmenter l'efficacité du transfert de chaleur.
Figure I.1Schéma d'un réacteur rapide refroidi au sodium couplé à un
intermédiaireéchangeur de chaleur compact hybride qui transfère la chaleur du sodium
liquide àle CO2 supercritique dans un cycle Brayton fermé.
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ZheWang ,Wenjian Cai , Fenghui Han , Yulong Ji , Wenhua Li , BengtSunden (2019):Ont
fait une étude de faisabilité d'un nouveau réseau d'échangeurs de chaleur(HEN) pour la
regazéification liquide cryogénique avec récupération de capacité frigorifique et développer
un système de transfert de chaleur sans congélation avec une structure compacte et haute
efficacité en utilisé Aspen HYSYS 8.4. Les résultats obtenus par simulation numérique et
recherche expérimentale, montrent que la récupération de la capacité de refroidissement et
l'efficacité de récupération du prototype prouvent la faisabilité du nouvel échangeur de
chaleur de plus une augmentation de l'efficacité de ce nouveau réseau d'échangeurs de
chaleur.

2. Ali AllahyarzadehBidgoli, Mehdi Mehrpooya, JurandirItizoYanagihara (2022) :ont fait
uneanalyse d'optimisation géométrique, thermo-hydraulique et des performancesainsi que une
évaluation des coûts d'investissement et d'exploitation de l’échangeur de chaleur à plaques
multi-flux dans un cycle de condensation à deux étages qui est modélisé par le programme
Aspen HYSYS et Aspen EDR pour améliorer le coefficient de performance (COP).Les
résultats numériques obtenus ont été validés avecles données expérimentales.La procédure
d'optimisation a été effectuée dans le cycle de condensation en deux étagesde GNL ont
indiqué une amélioration considérable du COP de plus la configuration optimale des
échangeurs de chaleur présente une augmentation derendement exergétiquede plus une
économiede la consommation totale d'énergie qui minimiser le coût d'exploitation.
Chen Kang, Wang Xiao, Chen Pengfei, Wen Long (2022): ils Ont fait une étude de
simulation numérique sur l'amélioration de du transfert de chaleur d'un échangeur enveloppé
de mousse métallique. Donc ils ont comptez sur une simulation numérique 3D pour révéler
les propriétés d'écoulement et de transfert de chaleur d'une nouvelle conception de banc de
tubes recouvert de métal mousse. L'influence des paramètres de structure de la mousse sur le
transfert de chaleur externe est renforcée à mesure que le nombre de Reynolds est augmenté.
L'augmentation de la porosité réduira considérablement le taux de transfert de chaleur global,
ce qui indique que le transfert de chaleur global est plus sensible à la porosité, tandis que la
densité est poreuse.
E. Kayabasi et H. Kurt(2018) : Ont présenté une simulation d'échangeurs de chaleur et de
réseaux d'échangeurs de chaleur. Un modèle de simulation économique a été développé pour
simuler les échangeurs de chaleur (HE) et les réseaux (HEN) dans tous les modes
d’écoulement sous la condition de Cr = 0. Les résultats obtenus à partir de la simulation
statique réussi à avoir un système d'équation linéairesans processus complexes qui permet
d’utilisés dans le modèle de simulation économique.
Quancong Zhang, Zuqian Wu, Zhikai Cao, Qingyin Jiang, Hua Zhou (2018) : Ont fait une simulation
et conception de réseaux d'échangeur de chaleur dans un procédé de séparation d'air cryogénique à

3. colonne unique. Ils ont effectuésune analyse exergétique des processus à colonne unique et comparée
au procédé conventionnel de séparation d'air à double colonne à la même capacité en utilise quatre
configurations différentes (azote, oxygène et argon). De plus, sur la base de la simulation en régime
permanent de processus mono-colonne. L'optimisation de la configuration et du fonctionnement du
procédé est étudiée. La condition et la configuration optimales est la matière première estdivisé en
deux flux et l'azote de reflux est comprimé pour unminimum coût d'investissement desréseaux des
échangeurs de chaleur.
Dimityr Popov, KostadinFikiin, Borislav Stankov, Graciela Alvarez,Mohammed Youbi-Idrissi, Alain
Damas,Judith Evans, Tim Brown(2019) :Ont familiariser les professionnels de l'énergie et les parties
prenantes avec les dernières réalisations, innovations et tendances dans le domainedes échangeurs de
chaleur cryogéniques et leurs applications aux systèmes de liquéfaction du gaz naturel, de plus la
conception et les méthodes de simulation des échangeurs de chaleur à plaques et à ailettes avec les
considérations thermodynamiques et économiques. Ont résumé queLes progrès récents analysés dans
la recherche sur les échangeurs de chaleurs cryogénique etle développement devrait élargir les
capacités de fabricationqui posent les exigences d'efficacité et traduisent par la nécessité de modèles
de simulation etfavoriser la concurrence qui à son tour peut réduire la production et la vente.
Sofya Pracht , Julian Will ,Steffen Kloppel , Thomas Funke, Hans Quack et
Christoph Haberstroh(2022), ils ont étudié expérimentalement et numériquement le cas d’un
cryogénique aluminium imprimé en 3d un échangeur de chaleur pour réfrigérateurs compacts
Brayton.dans cela ils ont utilisé limprimante en 3 dimensions pour avoir des petites diamétres
hydroliques (entre 1.48mm et 1.07 mm) avec plus de performance pour développer un
systéme compact , La chute de pression a été mesurée à la pression atmosphérique et à une
pression plus élevée en utilisant de l'hélium et de l'air comme fluides de travail. De plus, le
transfert de chaleur avec un différence de température de 40 K le long de l'échangeur de
chaleur,l’étude permettre d’avoir une réduction des pertes des charges avec une optimisation
en-tetes et fns de distribution circulaire.de plus, l’éstimation du factures de Colburn en
fonction du nombre de Prandtl par moyens de simulation ANSYS pour l'air (Pr = 0,7) , et
avec une simulation 3D on étudie l'impact du primaire surface de transfert de chaleur et
hauteur fn sur les performances de l'échangeur de chaleur,
Kizuku Kurose , Naoto Watanabe , Kazushi Miyata , Hideo Mori , Yoshinori Hamamoto et
Shuichi Umezawa (2021) , ont fait une simulation numérique de l'écoulement et du transfert
de chaleur de refroidissement de supercritique réfrigérants sous pression dans un échangeur
de chaleur à plaques de type chevron, pour le processus de libération de chaleur dans de tels
systèmes de pompe à chaleur, ils ont utlisé un échangeur de chaleur à plaques, dans lequel
circule un réfrigérant de travail à haute pression, est examinée. HFC134a et HFO1234ze sont
sélectionnés comme réfrigérants de travail. Les calculs sont effectués en modifiant l'enthalpie
du fluide d'entrée dans trois conditions de pression réduite de 1,01 à 1,21 et deux conditions

4. de débit massique. Par conséquent, le présent modèle peut être appliqué aux réfrigérants
existants et nouveaux si leurs propriétés physiques sont disponibles.De plus, il peut être
utilisé pour optimiser la forme de la plaque des PHE de type chevron.
Julio Cesar Pacio , Carlos Alberto Dorao(2011) : ont fait une étude Un sur les modèles
thermohydrauliques d'échangeurs de chaleur pour les applications cryogéniques. Dans ce
travail, une revue systématique de l'état de l'art et des défis de la modélisation des échangeurs
de chaleur cryogéniques est présentée. Une discussion générale sur la performance des
modèles examinés est présentée. En général, plus d'effets sont inclus dans le cadre de la
solution numérique de l'équation discrétisée du bilan énergétique
Qingfeng Jiang, Ming Zhuang, Zhigang Zhu et Jiubing Shen(2019) : ont fait une étude par
des expériences et des simulations les caractéristiques thermohydrauliques de l'hélium
cryogénique s'écoulant à travers des ailettes à bandes décalées, ilssont essentiels dans les
liquéfacteurs/réfrigérateurs à hélium de grande taille. Les résultats ont montré, pour j facteurs,
que les performances de transfert de chaleur se détérioraient progressivement avec la
diminution de la température. Pour les facteurs f, les valeurs ont légèrement augmenté à basse
température, et elles avaient l'intention d'augmenter de manière plus spectaculaire à des
nombres de Re plus petits.
Patrick Haider, Pascal Freko, Thomas Acher, Sebastian Rehfeldt et Harald Klein(2020) : ont
fait un modèle tridimensionnel transitoire pour la simulation thermo-fluide d 'échangeurs
cryogéniques à plaques fn .Ce modèle est basé sur la combinaison de la dynamique des
fluides computationnelle avec des corrélations bien établies pour le calcul du transfert de
chaleur et de la chute de pression se produisant pendant l'écoulement du fluide à travers
différents types de fn .Cela réduit la géométrie complexe d'un PFHE à un maillage
géométriquement simple, permettant une simulation efcace d'un PFHE industriel à grande
échelle. La nécessité d'un modèle tridimensionnel est en outre démontrée à l'aide d'une étude
de cas transitoire dans laquelle il est démontré que la conception des distributeurs d'entrée
provoque une distribution défavorable du débit de fluide et donc une mauvaise distribution
sévère de la température dans le PFHE.
Masoud Darbandi , Mohammad-Saleh Abdollahpour et Mohamadreza Hasanpour-
Matkolaei(2021) : ont fait une Une nouvelle approche semi-ruelle développée pour faciliter la
CFD simulation d'échangeurs de chaleur à coque et à tube. Ce travail bénéficie des répétitions
géométriques séquentielles dans les STHE et présente une nouvelle approche semi-pleine
échelle, qui atténue le besoin de simulation à grande échelle des STHE. En outre, ce bloc est
soigneusement simulé en tenant compte de diverses conditions de travail thermiques et
d'écoulement. De plus, les données recueillies à partir de ces simulations CFD sont utilisées
pour générer les corrélations thermiques et de débit requises pour le bloc choisi dans diverses
conditions de travail. En général, les résultats de l'approche de simulation à semi-grande
échelle montrent un grand accord avec les données expérimentales et les calculs analytiques.

5. Manjakuppam Malika, Rahul Bhad, Shriram S. Sonawane(2021) :ont étudier l'impact de
l'optimisation du rapport de mélange des nanoparticules hybrides sur l'efficacité du transfert
de chaleur STHE dans diverses conditions de fonctionnement. Selon les résultats, le
nanofluide hybride CuO – ZnO / eau a amélioré les performances de transfert de chaleur du
STHE à tous les nombres de Reynolds. Lors de l'utilisation d'un nanofluide sur de l'eau, le
nombre de Nusselt et la chute de pression ont été améliorés d'environ 33 % et 13 %,
respectivement