Echangeur de chaleur : mode de fonctionnement et différents types

L’échangeur de chaleur ou l’échangeur thermique est l’un des équipements incontournables dans toutes les installations électriques. Il s’agit d’un appareil qui sert à transférer de l’énergie thermique d’un fluide à un autre sans les mélanger. Mais quels sont les différents types d’échangeur de chaleur ? Comment fonctionne-t-il ?

Les différents types d’échangeur thermique

Il existe différents types d’échangeur thermique. Mais ils sont classés en deux grandes catégories qui sont les échangeurs tubulaires et les échangeurs à plaques.

Les échangeurs tubulaires

Les échangeurs tubulaires ou les échangeurs à tubes représentent une part importante sur les installations thermiques dans l’industrie. En effet, ils sont à la fois robustes, fiables et utilisables dans toutes les applications. Ils peuvent même résister à des températures et pressions extrêmes et ils s’adaptent à toutes les puissances. Comme son nom l’indique, cet équipement est constitué d’un faisceau de tubes qui est disposé à l’intérieur d’une enveloppe appelée la calandre. Ces tubes peuvent être placés horizontalement ou verticalement.

Concernant la circulation des fluides dans l’échangeur tubulaire, l’un des fluides circule à l’intérieur des tubes et l’autre à l’intérieur de la calandre. Pour améliorer le transfert à l’extérieur des tubes, des chicanes viennent s’ajouter dans la calandre. Ces chicanes jouent également le rôle de promoteurs de turbulence.

Les échangeurs à plaques

Les échangeurs à plaques sont constitués de plaques en acier inoxydable, en aluminium ou encore en matériaux spécifiques. Ces plaques sont fabriquées gaufrées, ce qui permet de produire une turbulence à l’intérieur de l’échangeur et par conséquent d’améliorer les performances. D’ailleurs, le transfert thermique est plus performant en utilisant des échangeurs de chaleur à plaques. Ce transfert s’effectue sur toute la surface des plaques. Il existe trois types d’échangeur à plaques qui sont l’échangeur à plaques et joints, l’échangeur à plaques croisées et l’échangeur à plaques brasées.

Le mode de fonctionnement de l’échangeur de chaleur

Même s’il existe différents types d’échangeur de chaleur, le mode de fonctionnement reste le même pour chacun d’entre eux. Comme il est déjà dit ci-haut, l’échangeur de chaleur permet d’échanger l’énergie thermique d’un fluide à un autre, avec un fluide primaire nommé « fluide chauffant » et un fluide secondaire appelé « fluide chauffé ». Ces fluides peuvent être de même nature ou de nature différente : liquide/liquide, gaz/gaz, liquide/gaz, eau/air, eau/eau ou encore air/air.

En ce qui concerne le mouvement des fluides au sein de cet équipement, il s’effectue de plusieurs façons, à savoir :

• la circulation en courants parallèles : les deux fluides traversent la surface d’échange dans le même sens ;
• le déplacement à courants opposés ou à contre-courants : contrairement au mouvement précédent, ici, les deux fluides parcourent la surface d’échange dans un sens opposé. A cause de cela, il y a un écart de température notable sur la surface d’échange ;
• le transfert à courants croisés : les deux fluides sont positionnés de manière perpendiculaire.

Quel que soit le sens du mouvement des fluides, l’échange de chaleur s’effectue toujours par conviction. En effet, plus la surface d’échange est large, plus l’échange est performant.

Quels sont les domaines d’application de l’échangeur de chaleur ?

Les échangeurs de chaleur sont des équipements utilisés dans de nombreux domaines. Ils sont principalement présents dans le secteur industriel comme dans l’agro-alimentaire, la sucrerie, la pharmacie, la distillerie, la pétrochimie et la chimie. La biotechnologie est également l’un des secteurs qui emploie l’échangeur de chaleur.

Mais savez-vous que cet équipement est aussi présent dans certains équipements que vous utilisez chez vous ? C’est le cas pour les chaudières, elles contiennent des échangeurs qui permettent de produire de l’eau de chauffe en récupérant l’énergie des produits de combustion. Les radiateurs, les réfrigérateurs et le sèche-linge comprennent également des échangeurs de chaleur.