L'échangeur De Chaleur.

Introduction générale

Dans l’industrie, l’échangeur de chaleur est un élément essentiel de toute politique de maîtrise de l’énergie et donc, par voie de conséquence, de protection de l’environnement. Une grande part de l’énergie thermique utilisée dans les procédés industriels transite au moins une fois par un échangeur de chaleur, aussi bien dans les procédés eux-mêmes que dans les systèmes de récupération de l’énergie thermique de ceux-ci. Ils sont utilisés principalement dans les secteurs de l’industrie (chimie, pétrochimie, sidérurgie, agro-alimentaire, production d’énergie, …etc.), du transport (automobile, aéronautique) et dans le secteur résidentiel et tertiaire (chauffage, climatisation, …etc.). Ils constituent donc un des dispositifs clé du thermicien, et sont un composant quasi inévitable dans la maîtrise de l’énergie.

L’échangeur de chaleur est un équipement qui permet d’assurer un transfert de chaleur d’un fluide chaud à un fluide froid sans contact direct entre les deux. Le même fluide peut conserver son état physique liquide ou gazeux, ou se présenter successivement sous les deux phases : c’est le cas des condenseurs, évaporateurs, bouilleurs, ou des tours de refroidissement.

Les principaux types d’échangeurs de chaleur rencontrés sont les échangeurs tubulaires et les échangeurs à plaques. Le concept de ces derniers date du début du siècle, ils ont été étudiés à l’origine pour répondre aux besoins de l’industrie laitière, puis utilisés ensuite dans divers branches de l’industrie (chimie, nucléaire, …etc.)

On regroupe, sous ce vocable d’échangeur à plaques, différentes technologies dont certaines sont d’un développement assez récent. On peut distinguer, suivant le type de géométrie du canal utilisé, les échangeurs à surface primaire et les échangeurs à surface secondaire.

De création plus récente que les échangeurs tubulaires, les échangeurs à plaques ont subi depuis leur création, des améliorations substantielles. Ils sont formés par l’empilement d’un ensemble de plaques métalliques embouties, au travers desquelles s’effectue le transfert de chaleur entre deux fluides. S’ils ne peuvent pas toujours être utilisés pour les températures élevées et les fortes pressions, les échangeurs à plaques bénéficient d’avantages tenant notamment à leur meilleur rendement et à leur compacité. Plusieurs technologies sont en concurrence dont la principale voire la plus ancienne, est celle des échangeurs à plaques avec joints. Un joint par plaque assure l’étanchéité de l’échangeur ainsi que la répartition des fluides dans les canaux formés par deux

plaques. Ces échangeurs ne peuvent être utilisés que pour des pressions maximales de bars et des températures maximales de degrés Celsius.

D’autres technologies plus récentes permettent de remédier aux inconvénients de l’existence de joints, tels que les échangeurs à plaques soudées. Ces derniers sont adaptés à l’utilisation de fluides encrassant, corrosifs, chauds, sous pression et présentant des débits très différents de part et d’autre de la surface d’échange.

Il existe d’autres échangeurs à plaques dont la diffusion est moins importante tels que les échangeurs à spirales et les échangeurs à plaques brasées. Les échangeurs à plaques brasées sont formés de plaques embouties, mais sans joints, qui forment ainsi un appareil compact et résistant aux hautes pressions. Les échangeurs à spirales sont constitués de deux rubans de tôle gaufrée, enroulés et maintenus parallèles et où la circulation du fluide est de type monocanal à courants parallèles

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