Services d'ingénierie

Échangeurs de chaleur à tubes et ailettes

• Radiateurs (basse et haute température) – réservoirs en aluminium et en plastique, faces pleines et modèles à lit, tubes lisses et améliorés.
• Condenseurs refroidis par air (avec ou sans R/D intégré) et échangeurs de chaleur extérieurs (OHX), couvrant les tubes extrudés et pliés à orifices multiples et les tubes à ailettes intérieures.
• Évaporateurs R744 et R1234yf/R134a avec des ailettes à lamelles qui améliorent l’évacuation des condensats en cas d’humidité.
• R744 Refroidisseurs de gaz à flux croisé et à contre-courant croisé.
• Refroidisseurs d’air de suralimentation (CAC) refroidis par air – face complète, type de lit, mosaïque et solutions de passage de roue.
• Refroidisseurs d’huile refroidis par air conçus pour être placés à l’avant et dans les passages de roue.

Échangeurs de chaleur à plaques

• Condenseurs refroidis par liquide (LCCOND) – grâce à notre expérience antérieure, nous avons contribué au lancement de la première application de production de masse pour l’industrie automobile développée pour BMW (SOP 2015).
• Refroidisseurs.
• Échangeurs liquide–liquide.
• Refroidisseurs d’huile.
• Remarque : HEX multipasse, plaques avec chevron, zigzag et ailettes (ailettes à bandes décalées, easy- et hard-way).

Échangeurs de chaleur spéciaux à calandre et à tubes

• CAC refroidi par liquide (LCCAC) – conception autonome, ailettes à bandes décalées haute performance des deux côtés : air et liquide de refroidissement.
• Refroidisseurs de gaz R744 refroidis par liquide – ultra-compacts et très performants, ils peuvent être conçus pour une efficacité >98% à 400 kg/h de débit de réfrigérant. Ailettes à bandes décalées du côté du liquide de refroidissement et tubes extrudés multiports du côté du fluide frigorigène.

Nos atouts

• Savoir-faire complet en matière de conception d’ailettes persiennées, permettant d’obtenir des performances thermohydrauliques élevées pour tout type de HEX. Pour les évaporateurs et les noyaux de refroidissement, nous proposons une conception spéciale d’ailettes persiennées qui améliore l’évacuation des condensats et les performances thermiques des conditions humides.
• Optimisation thermohydraulique de la géométrie des tubes améliorés pour les radiateurs LT (régime laminaire) et les radiateurs HT (régime de transition).
• Optimisation thermo-hydraulique des ailettes décalées pour toutes les applications HEX.
• Durabilité inégalée dans l’industrie face à la corrosion, à la pression, aux cycles thermiques, à la propreté, à l’impact des pierres et aux vibrations.
• Connaissance complète du développement du processus de fabrication HEX pour la production de masse.

Exemples de cas

• Soutien au développement du module de refroidissement avant pour la plate-forme Volvo GPA.
• BMW LCCOND : premier condenseur à refroidissement liquide pour le marché automobile.
• Groupe VW : Mise au point d’une méthode de spécification des performances HEX en amont, désormais adoptée par l’ensemble de l’entreprise.
• GM LCCAC : Conception brevetée spécifique à 3 cylindres (EP3372940) et concept de tubulure d’admission intégrée (EP2872848) avec un compromis performances/chute de pression leader sur le marché.

Points forts

• Analyse comparative des pompes à chaleur VW ID3/ID4 R744 – conception du produit, analyse de l’architecture et études d’efficacité.
• Développement d’architectures de pompes à chaleur R744 de nouvelle génération avec intégration d’un éjecteur, réduisant la taille du compresseur et permettant une charge rapide.
• Prototypage du R744 HEX : refroidisseurs de gaz à refroidissement liquide, évaporateur, refroidisseur de gaz interne et OHX avec une efficacité inégalée dans l’industrie.
• Les architectures de pompe à chaleur du R744 qui réduisent le nombre de vannes pour conserver une efficacité élevée de la climatisation tout en réduisant la cylindrée du compresseur – ce qui réduit le coût du système et permet une charge rapide.

Capacités

• Définition de l’agencement des modules et études d’encombrement.
• Prévision des performances thermiques pour les assemblages multi-HEX.
• Gestion des flux d’air avec intégration des capots, des ventilateurs et des conduits, y compris les effets de l’air RAM et de la résistance du véhicule.

Outils et méthodes

• Outil de simulation FCM interne pour la détermination du débit d’air, l’augmentation de la pression, le redimensionnement des ventilateurs et la simulation des performances.
• Modélisation couplée des performances FCM et HEX pour un dimensionnement précis des modules.
• Optimisation de la conception pour un faible niveau de bruit (NVH).

Résultats obtenus

• Modules efficaces pour les plateformes ICE, hybrides et EV, y compris la charge rapide, et les applications de pompe à chaleur R744.
• Réduction de la consommation d’énergie des ventilateurs grâce à l’optimisation de la circulation de l’air dans les modules.

Architectures et dimensionnement des composants

• Définition des exigences système, des modes de fonctionnement et des architectures thermiques.
• Comparaison de configurations de pompe à chaleur : boucles de gaz chaud, injection de vapeur et intégration d’éjecteurs.
• Intégration des circuits de fluide frigorigène et des boucles de refroidissement basse et haute température.
• Dimensionnement des échangeurs, compresseurs, pompes, ventilateurs et vannes selon les exigences système.

Simulation et stratégies de commande

• Modélisation système intégrée 0D/1D avec GT-SUITE.
• Évaluation des performances en régime permanent et simulation transitoire de scénarios de conduite et de recharge.
• Développement et évaluation des stratégies de commande des compresseurs, pompes, ventilateurs et vannes, y compris les priorités de chauffage et de refroidissement.
• Modélisation thermique simplifiée et 3D de l’habitacle pour évaluer les charges thermiques et le confort des occupants, avec un niveau de détail adapté au projet.

Résultats et livrables

• Comparaisons d’architectures et recommandations de dimensionnement et de stratégies de commande.
• Puissances de chauffage et de refroidissement, coefficient de performance (COP), consommation énergétique et évaluation de l’impact sur l’autonomie.
• Profils de température et de pression, limites de fonctionnement des composants et réponse du système en régime de transition.
• Analyses de sensibilité aux conditions ambiantes, aux charges thermiques et aux scénarios de fonctionnement.

Conception des ailettes

Nos conceptions sont validées par la modélisation CFD 3D et les simulations HEXsim internes, ce qui permet d’équilibrer les performances et la fabricabilité.

• Ailettes persiennes – conception de référence sur le marché pour les performances en conditions sèches et humides.
• Ailettes à bandes décalées – performances thermohydrauliques optimales pour les deux sens d’écoulement : easy-way et hard-way.

Conception de tubes

• Nos conceptions sont validées par une modélisation CFD 3D et des simulations HEXsim internes, qui permettent d’équilibrer les performances, la perte de charge et la fabricabilité.
• Tubes plats (pliés, extrudés) et tubes extrudés multiport (MPE). Conçus et optimisés avec l’outil HEXsim.
• Tubes améliorés – développés sur mesure pour les radiateurs des véhicules électriques et des moteurs à combustion interne pour les conditions de montée en côte et les conditions Vmax, améliorant le transfert thermique sans dépasser la perte de charge autorisée. Conçus et optimisés par analyse CFD 3D.
• Tube avec ailettes intérieures. Conçu avec HEXsim et avec le support d’une analyse CFD 3D si nécessaire.

Approche technique

• Études CFD 3D pour optimiser le coefficient de transfert de chaleur en fonction de la perte de charge.
• Optimisation de la géométrie pour des régimes d’écoulement spécifiques (laminaire/turbulent).
• Conception pour la fabrication en tenant compte des contraintes d’extrusion, de formage et de brasage.

Réalisations

• Géométrie d’ailettes de référence pour différents types de HEX et reconnue pour ses performances supérieures en conditions humides.
• Amélioration de la conception des tubes des radiateurs pour les conditions EV (régime laminaire) et ICE (régime de transition).
• Tube avec ailettes intérieures optimisé pour les condenseurs et OHX.
• Tubes MPE optimisés pour l’ébullition, la condensation et les huiles.

Applications

• Optimisation des ailettes et des tubes.
• Estimation de la perte de charge pour les écoulements à travers des géométries complexes.
• Répartition de la température de sortie de l’air (spread) pour les radiateurs et les refroidisseurs de gaz intérieurs en tenant compte de la mauvaise répartition du flux intérieur.
• Distribution du flux d’air dans les modules de refroidissement.

Sorties

• Corrélations du coefficient de transfert de chaleur et du facteur de frottement en fonction de Nu (ou j) et f.
• Profils de perte de pression.
• Visualisation de la distribution des températures.

Exemples de projets

• Analyse CFD 3D de la distribution de la température des ailettes, corrélant les essais et la simulation avec une grande précision.
• Projets d’optimisation des tubes et des ailettes pour plusieurs types de HEX.

Capacités

• Évaluation des charges structurelles.
• Analyse de la fatigue et des vibrations.
• Évaluation des contraintes liées aux cycles thermiques et de pression.
• Simulation de la résistance à l’impact de la pierre.

Partenariat

• Collaboration avec l’université du Luxembourg pour des études mécaniques avancées.

Exemple

• Etude FEA des contraintes mécaniques d’un assemblage de ventilateur conduisant à une amélioration de la durée de vie en fatigue.

Services

• Conception, dimensionnement et simulation de systèmes thermodynamiques.
• Études technico-économiques fournissant tous les indicateurs clés de performance techniques et économiques.
• Intégration de la pompe à chaleur, de l’ORC, des cycles de Brayton, du moteur Stirling et des batteries de Carnot.

Avantages

• Optimisation multi-objectifs puissante : Réduction des CAPEX et OPEX, minimisation de la période de retour sur investissement.
• Empreinte CO₂ réduite.
• Renforcement de l’indépendance énergétique.

Capacités

• Conception de systèmes R744 (CO₂) et R290.
• Intégration d’un éjecteur pour la récupération des pertes d’étranglement.
• Dimensionnement des composants.

Points forts du projet

• Conception d’un évaporateur R744 avec un faisceau de 38 mm dépassant les objectifs de capacité de refroidissement VDA.
• Capacité multi-frigorigènes avec une connaissance approfondie des propriétés thermophysiques des réfrigérants.