Échangeurs de chaleur : Types et applications

Les échangeurs de chaleur jouent un rôle essentiel lorsqu'ils sont choisis pour différentes industries. Cependant, il existe différents types d'échangeurs de chaleur, et chacun d'entre eux convient à un environnement différent.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les échangeurs de chaleur, leurs types, leurs applications et les aspects essentiels de leur conception, lisez le guide ci-dessous.

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

Un échangeur de chaleur a pour fonction de transférer la chaleur. Il est utilisé pour le chauffage et le refroidissement en transférant l'énergie thermique par conduction.

Les échangeurs de chaleur permettent de contrôler la température dans différents environnements et processus. Ils permettent d'éviter les surchauffes et améliorent l'efficacité et la sécurité.

Dans les processus où la chaleur est générée, les échangeurs de chaleur sont destinés à assurer la sécurité du processus et à utiliser l'énergie thermique de manière efficace.

Types d'échangeurs de chaleur

Les quatre différents types d'échangeurs de chaleur ont leurs propres applications en fonction de leurs mécanismes de fonctionnement. Ces quatre types d'échangeurs de chaleur sont présentés ci-dessous :

Échangeur de chaleur à double tube

Les échangeurs de chaleur à double tube sont équipés d'une structure tubulaire. Il comporte deux tubes qui sont installés l'un dans l'autre. Lorsqu'un fluide passe dans le tube intérieur, le second passe autour du premier dans le tube extérieur.

Il s'agit d'un échangeur de chaleur abordable et très simple. Il est de petite taille et convient donc aux espaces restreints.

Échangeurs de chaleur à calandre et à tubes

Ces échangeurs de chaleur offrent une grande polyvalence. Ils comportent plusieurs tubes fixés à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique. La conception de cet échangeur de chaleur permet de gérer différents niveaux de température et de pression.

Les échangeurs de chaleur à faisceau tubulaire conviennent pour chauffer et refroidir une grande quantité de gaz et de fluides. Ils sont faciles à nettoyer et à réparer.

Échangeur de chaleur à tubes

Comme son nom l'indique, un échangeur de chaleur à tubes est un type d'échangeur de chaleur qui comporte deux tubes, chaque tube étant destiné à chaque type de fluide. Ces tubes sont assemblés à l'aide d'un serpentin pour créer un modèle.

Il s'agit d'un type compact d'échangeur de chaleur utilisé dans des environnements où règnent des pressions et des températures élevées. Il fonctionne à haut rendement et offre donc une grande efficacité.

Échangeurs de chaleur à plaques

Ces échangeurs de chaleur sont constitués de plaques métalliques qui aident à transférer la chaleur présente entre les fluides. Les plaques ont de l'espace à l'intérieur, ce qui permet aux fluides de passer, et la surface des plaques est élevée, ce qui assure un meilleur transfert de chaleur.

Ces échangeurs de chaleur sont très coûteux, mais ils offrent également une grande efficacité. Les échangeurs de chaleur à plaques sont utilisés dans les centrales électriques parce qu'ils sont très durables et nécessitent moins de réparations.

Quelle est la thermodynamique d'un échangeur de chaleur ?

Le mécanisme de fonctionnement d'un échangeur de chaleur dépend de la conservation de l'énergie. Il s'agit de la première loi de la thermodynamique.

Selon cette loi, l'énergie qui entre et qui sort du système doit être égale. Les échangeurs de chaleur fonctionnent selon le même concept, l'énergie étant transférée entre les fluides. L'énergie du fluide chaud est gagnée par le fluide froid.

Les échangeurs de chaleur ont différentes configurations, la plus courante étant celle à contre-courant. L'écoulement à contre-courant fait circuler le fluide dans la direction opposée, tandis que l'écoulement parallèle fait circuler le fluide dans la même direction.

Le contre-courant offre une meilleure conception thermodynamique, qui est efficace car une différence de température importante est présente entre les fluides et, par conséquent, le transfert de chaleur est maximal. La conception à flux parallèle, simple, est moins efficace car la différence entre les fluides tend à diminuer rapidement.

Considérations relatives à la conception

Lors de la conception des échangeurs de chaleur, certains des facteurs à prendre en compte sont les suivants :

Paramètres opérationnels

Lors de la conception d'un échangeur de chaleur, il est très important de tenir compte de paramètres tels que les plages de température, les niveaux de pression et les dimensions. La température optimale garantit l'efficacité thermique, tandis que les niveaux de pression permettent d'éviter les fuites.

La taille et la configuration des échangeurs de chaleur permettent de gérer le débit et de résoudre les problèmes connexes.

Choix des matériaux

Les échangeurs de chaleur doivent être fabriqués avec le matériau adéquat. Sélection des matériaux prédit des performances et une durabilité élevées. Le matériau choisi pour l'échangeur de chaleur est également évalué pour sa résistance à la corrosion.

L'exposition des échangeurs de chaleur aux fluides et à l'humidité doit être prise en compte, et une conductivité thermique élevée est également cruciale. Les matériaux sélectionnés doivent donc être suffisamment solides pour résister aux vibrations et aux contraintes.

Propriétés des fluides

Les caractéristiques du fluide ont également un impact sur la conception de l'échangeur de chaleur. Les changements de phase tels que la vaporisation et la condensation doivent être pris en considération pour les échangeurs de chaleur.

Le potentiel d'écoulement du fluide est très important à comprendre et les configurations doivent être choisies avec soin pour que les performances de l'échangeur de chaleur soient maintenues à long terme.

Flexibilité des opérations

Les échangeurs de chaleur sont conçus dans un souci de flexibilité opérationnelle afin de pouvoir supporter des charges variables.

Il contribue à garantir un taux de réduction élevé. Il facilite également le nettoyage et l'entretien, en gardant à l'esprit la durée de vie et la fiabilité à long terme de l'échangeur de chaleur.

Applications de l'échangeur de chaleur

Échangeurs de chaleur sont utilisés pour réaliser des applications polyvalentes, dont certaines sont décrites ci-dessous :

Systèmes CVC

Les systèmes CVC permettent de transférer la chaleur entre l'air intérieur et l'air extérieur. Ils tendent à maintenir une température très confortable dans les espaces où ils sont installés. Ils offrent donc une efficacité énergétique et une facilité d'utilisation pour le processus de chauffage et de refroidissement.

Centrales électriques

En centrales électriquesLe rôle de l'échangeur de chaleur est de convertir l'énergie thermique en électricité. Ils sont utilisés dans les condenseurs, les chaudières et les tours de refroidissement, qui permettent de gérer le flux de chaleur et d'assurer une production d'énergie optimale.

Industrie chimique

Dans l'industrie chimique, ces échangeurs de chaleur permettent de mieux contrôler la température lors des réactions chimiques. Ils sont également utilisés pour la condensation, le refroidissement et l'évaporation des produits chimiques.

Industrie du pétrole et du gaz

Dans l'industrie du pétrole et du gaz, les échangeurs de chaleur permettent de gérer la chaleur lors de la purification, de la distillation et du traitement du pétrole.

Conclusion

DEK est l'un des principaux fabricants de divers composants utilisés dans différentes industries. Nous vous proposons également de réaliser vos projets avec des échangeurs de chaleur de haute qualité.

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