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Échangeurs de Chaleur

Un échangeur de chaleur est un dispositif qui transfère la chaleur d’un milieu a un autre. La chaleur est transférée par conduction au travers des matériaux échangeurs qui séparent les milieux utilisés. Le milieu au travers duquel se produit cet échange de chaleur est celui qui détermine les différents types d’échangeurs de chaleur que l’on peut trouver.

PIROBLOC conçoit et fabrique de échangeurs de chaleur, dont le fluide primaire est le fluide thermique. De par leur application, nos échangeurs de chaleur peuvent se regrouper selon les catégories basiques suivantes:

  • Fluide thermique/ autres
  • Fluide thermique/ huile végétale
  • Fluide thermique/ vapeur
  • Fluide thermique/ air
  • Fluide thermique/eau (avec accumulateur)

L’application principale des échangeurs de chaleur est de chauffer les fluides. Les designs sont très divers, de même que les produits à chauffer. Nous concevons et nous fabriquons des échangeurs de chaleur personnalisés pour satisfaire aux exigences particulières de chaque cas et processus.

SPÉCIFICATIONS

Caractéristiques techniques

  • Gamme de puissances: de 0,1 à 10.000 kW
  • Pression maximale admissible: 50 bar
  • Pression de test: 80 bar
  • Pression maximale de service: 40 bar
  • Température de service: jusqu’à 340ºC
  • Température nominale: 350 ºC
  • Code de conception: ASME VIII Div. 1, EN 13445, AD2000, …

DESCRIPTION DES ÉCHANGEURS DE CHALEUR

Le fluide primaire est normalement l’huile thermique qui provient d’une chaudière. Le fluide secondaire est divers, il peut se trouver à l’état liquide ou gazeux. Habituellement, le système utilisé est celui de tuyau en U et coque. La disposition des fluides primaire et secondaire dans les tubes ou la coque, et vice-versa, dépendront de chaque cas.

Un surdimensionnement de la surface de chauffage, facteur de salissure et autres, garantissent un service approprié même dans les conditions les plus défavorables.

Grâce aux outils de calcul les plus puissants, nous sommes en mesure de répondre de manière satisfaisante à la grande majorité des processus industriels de chauffage, indépendamment des débits, des pressions de service, ou conditions du produit à chauffer : viscosités, températures, etc.

Parfois, il est recommandé une exécution avec serpentin, pour augmenter la surface de chauffage, ou les compensateurs de dilatation pour diminuer les effets de dilatation suite à des différences de température élevées.

Pour les processus soumis à des encrassages éventuels dans les tubes et pour lesquels il est exigé un nettoyage régulier, nous disposons de l’exécution à double tête. Dans celle-ci, le faisceau tubulaire intérieur peut être facilement isolé complètement, autant sur la partie frontale que dorsale, pour obtenir un nettoyage complet, chimique et mécanique de l’intérieur des tubes.

TYPES D'ECHANGEURS DE CHALEUR

Il y a une grande variété d’échangeurs de chaleur, mais les trois grandes typologies selon lesquelles on peut les classer sont les suivantes :

  • Échangeur de chaleur de calandre et tube : Les échangeurs de chaleur à calandre et tube sont formés par un grand nombre de petits tubes situés à l’intérieur d’une calandre cylindrique. Les tubes sont placés dans le cylindre en utilisant un faisceau de tubes qui peut avoir des plaques de tube fixés en permanence à la calandre, ou une pile de tubes flottants qui permet que le faisceau de tubes s’étende et se contracte selon les conditions de chaleur. La pile de tubes peut être facilement extraite pour son nettoyage et sa maintenance.
  • Échangeur de chaleur à plaques : Les échangeurs de chaleur à plaques fonctionnent de la même manière que les échangeurs à tube, même s’ils utilisent une série de plaques empilées au lieu de tubes. Ces types d’échangeur sont construits compacts en acier inoxydable, ce qui en fait une solution idéale pour une utilisation avec des réfrigérants, ainsi que dans le traitement d’aliments et de boissons.
  • Échangeur de chaleur réfrigéré par air : Air refroidi ; Les échangeurs de chaleur réfrigérés par air sont utilisés communément dans les véhicules ou les autres applications mobiles où l’on ne dispose pas d’une source permanente d’eau froide disponible. Thermex conçoit et fournit des ensembles de refroidissement combinés (ou réfrigérateurs combinés) qui combinent un refroidisseur à eau, un refroidisseur à huile et un refroidisseur à air de chargement en une seule unité, ce qui réduit les exigences d’espace et améliore l’efficacité. L’air froid est fourni par un ventilateur ou par le courant d’air causé par le mouvement du véhicule.

COMMENT EST CONÇU UN ECHANGEUR DE CHALEUR ?

Pour pouvoir sélectionner un échangeur de chaleur un tant soit peu ajusté aux nécessités de chaque client, il est nécessaire de disposer de l’information suivante :

  • Le type de fluide du circuit primaire, la température et le débit (généralement le fluide chaud)
  • Que souhaite-t-on obtenir du circuit primaire (dissipation de chaleur ou une température de sortie objective)
  • Type de fluide du circuit secondaire, température et débit (généralement le réfrigérant)

À partir de ces données, on réalise une première proposition qui est personnalisée selon les indications du client et les nécessités du projet.

AVEC QUELS FLUIDES PEUT-ON FAIRE FONCTIONNER UN ECHANGEUR DE CHALEUR ?

La sélection d’un fluide pour un échangeur de chaleur dépend directement du type d’échangeur de chaleur que l’on utilise et des matériaux disponibles.

Un échangeur de chaleur standard fabriqué par Pirobloc est adapté à la majorité des fluides habituels, parmi lesquels se trouvent l’huile, l’eau ou le glycol. Pour des fluides à caractère plus corrosif, comme l’eau salée chlorée, les réfrigérants et les acides, il est nécessaire de construire l’échangeur de chaleur avec d’autres matériaux comme l’acier inoxydable ou le titane.

ÉCHANGEURS DE CHALEUR PLUS EFFICACES

Il y a une série de paramètres qui normalement sont ceux qui sont utilisés pour mesurer le rendement et l’efficacité d’un échangeur de chaleur :

Différence de température – La différence de température entre le fluide chaud et celui réfrigérant est très importante lors de la conception d’un échangeur de chaleur. Le réfrigérant doit toujours être à une température considérablement plus basse que le liquide chaud. Plus les températures du liquide réfrigérant sont basses, plus celui-ci extraira de chaleur du liquide chaud.

Débit – Un autre facteur important est le flux des fluides autant du côté primaire que du côté secondaire de l’échangeur de chaleur. Un débit plus important augmentera la capacité de l’échangeur à transférer la chaleur, mais cela signifie également une masse plus importante, ce qui peut rendre plus difficile l’élimination de l’énergie, ainsi qu’une vitesse et une perte de pression plus importantes

Installation – Habituellement, la manière la plus efficace d’installer un échangeur de chaleur est de faire circuler les fluides dans une disposition de contre-courant, c’est-à-dire que si le réfrigérant se déplace de gauche à droite, le fluide chaud se déplace de droite à gauche. Dans les échangeurs de chaleur de calandre et tube le réfrigérant doit entrer dans la position d’entrée la plus basse afin d’assurer que l’échangeur de chaleur soit toujours rempli d’eau. Pour les échangeurs de chaleur réfrigérés par air, il est important de prendre en compte le courant d’air au moment d’installer un refroidisseur, car une partie du noyau qui est bloquée mettra en cause la capacité de refroidissement.

CONSEILS POUR LA MAINTENANCE D'UN ECHANGEUR DE CHALEUR

Les échangeurs de chaleur sont fabriqués avec des matériaux robustes, ils n’ont pas de parties mobiles et fonctionnent à différentes pressions et températures, par conséquent, si un échangeur de chaleur est utilisé correctement, alors il n’y a aucune raison qui devrait l’empêcher de rester opérationnel pendant de nombreuses années. Afin d’aider à augmenter la vie opérationnelle d’un échangeur de chaleur il y a différentes mesures à prendre ;

S’assurer que les données de conception sont précises. Si vous envoyez des données à nos ingénieurs pour la sélection d’échangeurs de chaleur, il est préférable de s’assurer qu’elles soient le plus précises possibles. Cela assurera non seulement que votre échangeur de chaleur soit thermiquement efficace, mais également qu’il sera capable de fonctionner pendant une longue période. Si les débits sont trop élevées, l’érosion pourrait être un problème, si les pressions sont trop élevées, des fuites pourraient survenir et s’il y a un produit chimique inhabituel dans les fluides (par exemple, des acides dans l’eau du réfrigérant), veuillez nous contacter afin de vérifier la compatibilité. Si nos matériaux standards ne conviennent pas nous pouvons généralement fournir une alternative qui convienne.

Tous les échangeurs de chaleur de Pirobloc sont conçus pour permettre une maintenance facile. Les couvercles des extrémités peuvent se retirer afin de permettre que le faisceau de tubes internes puisse être retiré pour son nettoyage.



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