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EN COURS – THERMOUSSE, Etude des échanges thermiques pour la récupération de la chaleur fatale à l’aide de mousses métalliques

Projet CTIF PRJ2100080

Context

Les industries transformatrices des métaux (sidérurgie, fonderie, forge…) et du verre génèrent une chaleur fatale très importante qui, à l’heure actuelle, n’est pas (ou très peu) récupérée. Cette chaleur fatale est issue de différents sous-produits (laitier, coke, …, fumées) à moyenne (200 à 500 °C) ou haute (>500°C) température et peut représenter 20 % à 40 % de l’énergie initiale utile au process (chauffage d’un four, …).
Le gisement est considérable à l’échelle industrielle. Un des modes de récupération de cette énergie consiste en des échangeurs thermiques à hautes performances car fortement sollicités (chocs mécaniques, chocs thermiques, hautes températures, fonctionnements intermittents, tenue à l’oxydation).

Différents types d’échangeurs existent sur le marché (échangeur à plaques, échangeur tubulaire, …), mais ils sont souvent onéreux et peu robustes en environnements extrêmes. A contrario, les mousses métalliques offrent une solution simple et robuste évitant de multiples opérations (brasage, soudure, assemblage de tube), outre un vaste choix de nuances.
Des échangeurs thermiques utilisant des mousses métalliques ont déjà été conçus, et utilisent généralement les principes de conduction et de convection mais peu prennent en compte la partie rayonnement, sans doute du fait des gammes de températures visées. Le projet THERMOUSSE permettra de combler cette lacune et de proposer, dans une gamme de températures plus élevées, un échangeur innovant intégrant le rayonnement dans sa conception.

Enjeux et objectifs

Le projet propose d’explorer l’utilisation de structures lattices (mousses métalliques) produites par voie de fonderie (technologie CastFoam® de CTIF) en vue de leur intégration dans des systèmes de récupération de chaleur à haute température pour lesquelles le rayonnement joue un rôle majeur.
Le projet THERMOUSSE a pour objectifs de concevoir, réaliser et tester des mousses métalliques. Ces mousses devront présenter un bon compromis entre pertes de charge et efficacité thermique, ces deux propriétés variant de manière opposée en fonction de la porosité et de la tortuosité des mousses.
L’objectif final sera de concevoir un échangeur qui utilise les fonctions radiatives à partir d’une structure alvéolaire optimisée. Cette optimisation pourra être réalisée en fonction du domaine de température et du contexte physique environnant de l’application visée. 

Bénéfices attendus

Le développement d’échangeur intégrant de la mousse ouvrirait un nouveau créneau de niche pour la fonderie en alliage ferreux.
Des gains importants en énergie sont envisageables grâce à ce système.

Partenaire : LEMTA, (Laboratoire Énergies et Mécanique Théorique et Appliquée) 

 

 

Ce projet bénéficie d’un abondement ICEEL.

 

Contact : Patrick Hairy, Responsable Pôle Développement Métallurgie et Procédé chez CTIF.

 

Vidéo

CTIF en bref

  • 1 fonderie semi-industrielle
  • 3 plate-formes d'essais
  • 8 imprimantes 3D métal
  • 1 centre de calcul
  • 5 000 m² de laboratoires
  • 1 centre de formation
  • 1 service de veille/prospective
  • 5 antennes régionales
  • 110 personnes
  • 70 ans d’expérience
  • Ils nous font confiance

    Plus de 400 entreprises ont déjà fait confiance au CTIF.