Un guide du débutant sur les échangeurs de chaleur

Qu'est-ce qu'un échangeur de chaleur ? Le terme « échangeurs de chaleur » ne signifie pas grand-chose pour beaucoup de gens, sauf si vous travaillez dans le domaine du CVC, du chauffage ou du refroidissement de procédés ou d'autres applications industrielles. Cependant, quelle que soit votre compréhension des échangeurs de chaleur, une chose est toujours vraie :

Le maintien des températures de fonctionnement des environnements de bureau ou des fluides industriels est vital tant pour le confort que pour la fabrication.

De nombreuses entreprises nécessitent des conditions environnementales spécifiques pour le travail qu'elles effectuent, d'autres doivent maintenir la température des fluides pour la fabrication et la production basées sur les processus. C'est là qu'interviennent les échangeurs de chaleur et leur capacité à refroidir ou chauffer des pièces ou des systèmes de traitement selon les besoins pour maintenir les conditions environnementales et l'efficacité opérationnelle.

Les équipements de transfert de chaleur peuvent remplir plusieurs fonctions essentielles en matière de chauffage et de refroidissement. Parfois, ces systèmes peuvent capter la chaleur et la diriger ailleurs, comme l'air extérieur pour l'éliminer, ou vers d'autres applications nécessaires pour accroître l'efficacité et économiser de l'argent. D'autres échangeurs de chaleur maintiennent les machines ou les produits chimiques utilisés dans le traitement à des températures de fonctionnement sûres.

Il est essentiel que les responsables des opérations des bâtiments, des usines et des installations comprennent les différents types d'échangeurs de chaleur disponibles pour leurs besoins afin de les aider à sélectionner le système adapté à leur application. Il est tout aussi important de comprendre comment l’entretenir correctement pour garantir une durée de vie et une efficacité maximales.

Qu'est-ce qu'un échangeur de chaleur ?

Les échangeurs de chaleur transfèrent l'énergie thermique d'un milieu à un autre (liquide, vapeur ou gaz).

Il existe deux principaux types d’échangeurs de chaleur :

L’un des scénarios les plus courants dans les installations et les opérations de transformation concerne les situations nécessitant du chauffage ou du refroidissement. Les échangeurs de chaleur sont couramment utilisés dans la réfrigération, la climatisation, les centrales électriques, les systèmes de traitement chimique, la fabrication, les unités de récupération de chaleur perdue et les applications de transformation des aliments.

Comment fonctionnent les échangeurs de chaleur ?

Les échangeurs de chaleur s'appuient sur le principe d'égalisation pour transférer la chaleur entre les fluides et les fluides. Le transfert de chaleur se produit lorsque :

Quels types d’échangeurs de chaleur existe-t-il ?

De nombreuses technologies permettent d’évacuer la chaleur des matériaux. Cependant, lorsqu’ils font référence aux « échangeurs de chaleur », la plupart des gens les assimilent à l’une des deux catégories suivantes.

Quelle est la différence entre un échangeur de chaleur à calandre et un échangeur de chaleur à plaques et châssis ?

Un échangeur de chaleur à calandre et à tubes permet à deux fluides de travail d'échanger de la chaleur via un contact thermique entre des tubes logés dans une coque cylindrique. Les températures du fluide à l’intérieur de la coque et du tube diffèrent ; cette différence de température entraîne un échange de température.

Quelques exemples simples d'échangeurs de chaleur à calandre et à tubes comprennent les chaudières, qui chauffent l'eau via des tubes contenant des matériaux brûlés. Un autre comprend un refroidisseur qui utilise un réfrigérant réfrigéré pour transférer la chaleur de l'eau afin de la refroidir pour une utilisation dans les applications de CVC ou de refroidissement de processus.

D'autre part, un échangeur de chaleur à plaques et châssis utilise une série de plaques ondulées assemblées entre un châssis et des plaques de pression pour retenir la pression et transférer la chaleur. Le fluide chaud s'écoule dans une direction à travers des chambres alternées, tandis que le fluide froid s'écoule dans d'autres chambres en alternance. Le transfert de chaleur se produit lorsque les fluides chauds et froids traversent ces chambres.

Bien que les deux types soient facilement disponibles, nous concentrerons notre discussion sur les échangeurs de chaleur à plaques et à châssis, car ils font partie des échangeurs de chaleur les plus couramment utilisés aujourd'hui.

Les échangeurs de chaleur à plaques et châssis effectuent un échange liquide-liquide à des pressions faibles à moyennes. Une autre option est un échangeur de chaleur à plaques et à cadre sans joint, qui fonctionne en toute sécurité à des températures et pressions élevées.

Les échangeurs de chaleur à plaques et châssis réalisent l'échange de chaleur et résistent à l'encrassement grâce à une conception comprenant des plaques ondulées sur un châssis. Les fluides se déplacent dans l'échangeur de chaleur lorsque le fluide chaud s'écoule vers le bas d'une plaque et que le fluide froid remonte vers l'autre plaque.