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MASTER THESIS
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Amélioration d'un modèle analytique permettant d'estimer la durée de vie en fatigue de récupérateurs de chaleur pour micro turbines à gaz

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Todjo Souop, Laurent Patrick ULiège
Promotor(s) : Duchene, Laurent ULiège
Date of defense : 25-Jun-2018/26-Jun-2018 • Permalink : http://hdl.handle.net/2268.2/4684
Details
Title : Amélioration d'un modèle analytique permettant d'estimer la durée de vie en fatigue de récupérateurs de chaleur pour micro turbines à gaz
Author : Todjo Souop, Laurent Patrick ULiège
Date of defense  : 25-Jun-2018/26-Jun-2018
Advisor(s) : Duchene, Laurent ULiège
Committee's member(s) : Dubois, Sebastien 
Duysinx, Pierre ULiège
Béchet, Eric ULiège
Language : French
Number of pages : 86
Discipline(s) : Engineering, computing & technology > Materials science & engineering
Funders : ACTE.SA
Target public : Other
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Degree: Master en ingénieur civil électromécanicien, à finalité spécialisée en énergétique
Faculty: Master thesis of the Faculté des Sciences appliquées

Abstract

[fr] Il était question dans ce travail de n d’études d'améliorer un modèle analytique
préexistant d'estimation de la fatigue des échangeurs de chaleur de type compact fabriqués
par la société ACTE S.A. et de faire des propositions permettant d’améliorer la durée de
vie en fatigue de ces échangeurs de chaleur, de sorte qu'ils puissent avoir une durée de
vie en fatigue minimale de 10 000 cycles. Le modèle analytique en question était établi
sous le logiciel de résolution d'équations différentielles appelé EES.
Pour atteindre les objectifs escomptés, plusieurs étapes ont été nécessaires. Premièrement,
le calcul du rayon neutre de la structure a été amélioré, en le faisant sur la base de
l'équilibre global de l'échangeur et non plus sur l'hypothèse du rayon quadratique.
Dans un second temps, des calculs des déformations initiales à température ambiante
(20°C) et des déformations thermiques (600°C) en utilisant d'autres méthodes
de la Mécanique des matériaux ont été faits. Parallèlement, des recherches de courbes de
Wöhler (courbes de fatigue) plus indiquées pour le cas qui nous intéresse ont été faites
pour de l'acier inoxydable AISI 321.
Troisièmement, des méthodes de superposition de ces contraintes initiales et thermiques
s'effectuant à des températures différentes ont été investiguées puis utilisées en
vue de déterminer les contraintes et les déformations maximales dans la section des spires
les plus critiques de l'échangeur de chaleur. Les résultats montrent que l'échangeur de
chaleur étudié a une durée de vie en fatigue thermique d'environ 5 500 cycles, dans sa
con guration et les conditions de fonctionnement actuelles.
Pour terminer, après estimation de la durée de vie en fatigue de l'échangeur de chaleur
en utilisant des courbes de Wöhler trouvées dans la littérature, des études paramétriques
ont été faites en faisant varier certains paramètres clés, liés principalement à la géométrie
de l'échangeur. Ces études paramétriques ont permis de trouver des con figurations de
l'échangeur de chaleur, permettant à celui-ci de tenir jusque 10 000 cycles en fatigue
thermique. Les résultats montrent qu'avec une réduction du nombre de collecteurs sur
chaque face, en le faisant passer de 7 à 5 ou une réduction de la différence de température
entre les spires et les collecteurs d'environ 40°C, on parviendrait à l'objectif visé qui est
d'atteindre 10 000 cycles de fonctionnement en fatigue thermique.


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Access s154681TodjoSouop2018.pdf
Description:
Size: 1.81 MB
Format: Adobe PDF
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Access Erratum_s154681TodjoSouop2018.pdf
Description: -
Size: 340.98 kB
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Author

  • Todjo Souop, Laurent Patrick ULiège Université de Liège > Master ing. civil électro., à fin.

Promotor(s)

Committee's member(s)

  • Dubois, Sebastien
  • Duysinx, Pierre ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Ingénierie des véhicules terrestres
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  • Béchet, Eric ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Conception géométrique assistée par ordinateur
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