Échangeurs de chaleur à calandre et à tubes reste l'un des dispositifs de transfert thermique les plus utilisés dans les secteurs industriels, qu'il s'agisse de la pétrochimie, de la production d'énergie, de la marine, de l'industrie pharmaceutique ou de l'agroalimentaire. Comprendre les différents types d'échangeurs à calandre et à tubes est essentielle pour les ingénieurs, les équipes chargées des achats et les concepteurs d'installations qui souhaitent sélectionner des équipements offrant des performances, une durabilité et un rapport coût-efficacité optimaux.

Ce guide complet explore toutes les grandes catégories d'échangeurs de chaleur à calandre, leurs principes de fonctionnement, leurs applications et leurs avantages. Vous trouverez également un aperçu détaillé des fabricants sur les sujets suivants TOKO TECHun leader mondial dans le domaine des tubes enroulés de précision et des systèmes de tuyauterie résistants à la corrosion utilisés dans la conception d'échangeurs de chaleur avancés.

Table des matières

Introduction aux échangeurs de chaleur à calandre

Un échangeur de chaleur à calandre se compose d'une calandre (récipient extérieur) qui contient un faisceau de tubes. Deux fluides, l'un circulant à l'intérieur des tubes et l'autre à l'extérieur, échangent de la chaleur par conduction à travers les parois des tubes. En raison de leur polyvalence, de leur résistance mécanique, de leur tolérance aux hautes pressions et de leur facilité d'entretien, les systèmes à calandre et à tubes sont utilisés dans.. :

• Usines pétrochimiques
• Plateformes pétrolières et gazières
• Industries de l'électricité et de l'énergie
• CVC et réfrigération
• Dessalement et traitement de l'eau
• Traitement des aliments, des boissons et des produits pharmaceutiques

Comprendre les nombreuses types d'échangeurs à calandre et à tubes permet d'assurer une performance thermique optimale tout en respectant les contraintes du processus telles que la plage de température, la résistance à la corrosion, la tendance à l'encrassement et les exigences en matière de maintenance.

Classification des types d'échangeurs à calandre et à tubes

L'industrie classe généralement les échangeurs à tubes et à calandre en fonction de leurs caractéristiques :

1. Construction du côté de la coquille

• Feuille à tube fixe
• Conception du tube en U
• Conception à tête flottante

2. Disposition côté tube

• Passage unique
• Multi-passages
• Tubes enroulés

3. Exigences en matière de nettoyage et d'entretien

• Nettoyable du côté de la coque
• Nettoyable du côté du tube

4. Manipulation de la dilatation thermique

• Extension fixe
• Expansion flottante

En gardant à l'esprit ces principes fondamentaux, examinons les plus importants d'entre eux. types d'échangeurs à calandre et à tubes en détail.

Dispositifs d'écoulement dans les échangeurs à calandre et à tubes

1. Contre-courant

Les fluides chauds et froids se déplacent dans des directions opposées, ce qui optimise l'efficacité du transfert de chaleur.

2. Flux parallèle

Les deux fluides se déplacent dans la même direction, ce qui convient aux approches à température modérée.

3. Écoulement transversal

Un fluide s'écoule perpendiculairement à l'autre, ce qui est courant dans les condenseurs et les refroidisseurs.

4. Flux multi-passages

Améliore le transfert de chaleur en acheminant le fluide côté tube à travers plusieurs passages.

9 Types d'échangeurs primaires à faisceau tubulaire (expliqués)

Voici les plus utilisés types d'échangeurs à calandre et à tubesavec ses principes de fonctionnement, ses avantages et ses applications idéales.

1. Échangeur de chaleur à plaques à tubes fixes

Il s'agit du type d'échangeur le plus simple et le plus courant. Les tubes sont soudés en permanence aux plaques tubulaires, créant ainsi une structure solide capable de supporter des pressions élevées.

• Faible coût et fabrication plus facile
• Convient pour les fluides propres

2. Échangeur de chaleur à tube en U

Dans un échangeur à tubes en U, les tubes sont pliés en forme de U, de sorte qu'une seule plaque tubulaire est nécessaire. Cette conception permet de tenir compte de la dilatation thermique de manière très efficace.

• Idéal pour les différentiels à haute température
• Excellente résistance à la dilatation thermique

3. Échangeur de chaleur à tête flottante

Utilisé lorsque la dilatation thermique ou les contraintes mécaniques sont importantes. L'une des extrémités du faisceau de tubes est libre de "flotter", ce qui évite les dommages dus à la dilatation.

• Parfait pour les fluides sales nécessitant des nettoyages fréquents
• Plus cher mais très durable

4. Rebouilleur de type bouilloire

Largement utilisés dans la distillation et le traitement chimique, les rebouilleurs à bouilloire permettent de vastes zones de désengagement de la vapeur et fonctionnent efficacement sous différentes charges.

5. Échangeur de feuilles à double tube

Comprend deux feuilles de tube pour éviter la contamination croisée. Utilisé dans les industries pharmaceutiques, alimentaires et de l'eau ultra-pure.

6. Échangeur de chaleur à serpentin hélicoïdal ou à tubes enroulés

Un échangeur à haut rendement utilisant des tubes spiralés pour une turbulence supérieure et un meilleur transfert de chaleur. Cette conception s'aligne étroitement sur les solutions avancées de tubes spiralés proposées par TOKO TECH.

• Compacité élevée
• Excellents coefficients de transfert de chaleur
• Idéal pour les installations dans un espace limité

7. Échangeur de chaleur à tubes et à calandre multi-passages

Le fluide côté tube est acheminé par des dispositifs à 2, 4 ou 6 passages pour améliorer les performances du transfert de chaleur.

8. Échangeur à faisceau de tubes amovibles

Permet de retirer facilement l'ensemble du faisceau de tubes pour l'entretien - idéal pour les fluides encrassants et les utilisations industrielles lourdes.

9. Échangeurs à flux séparés et à flux divisés

Utilise plusieurs voies d'écoulement du côté de l'enveloppe pour réduire la perte de charge et stabiliser la distribution thermique. Populaire dans les systèmes de refroidissement d'énergie et de haute capacité.

Tableau récapitulatif : Types d'échangeurs à faisceau tubulaire

Pleins feux sur les fabricants : TOKO TECH (tubes enroulés de précision pour échangeurs de chaleur)

Comment choisir le bon type d'échangeur à tubes et à calandre

1. Considérer les propriétés du fluide

La viscosité, la corrosivité, la tendance à l'encrassement et les pertes de charge admissibles influencent le choix de l'échangeur.

2. Conditions de température et de pression

Les différences de température élevées favorisent les conceptions à tube en U ou à tête flottante pour réduire les contraintes.

3. Exigences en matière d'entretien

Si des nettoyages fréquents sont prévus, les systèmes à faisceau tubulaire amovible ou à tête flottante sont idéaux.

4. Contraintes spatiales

Les environnements compacts bénéficient des conceptions de tubes hélicoïdaux et de tubes enroulés, où les tubes de TOKO TECH excellent.

5. Compatibilité des matériaux

Les tubes fortement alliés, tels que les produits en nickel et en acier inoxydable de TOKO TECH, aident à prévenir les défaillances dues à la corrosion.

Questions fréquemment posées

1. Quel est le type d'échangeur tubulaire le plus couramment utilisé ?

La conception de la plaque tubulaire fixe est la plus courante en raison de son faible coût et de sa simplicité de construction.

2. Quel est le type qui gère le mieux la dilatation thermique ?

Les échangeurs à tube en U et à tête flottante s'adaptent tous deux très bien à l'expansion.

3. Quelles sont les industries qui utilisent le plus les échangeurs tubulaires ?

Pétrole et gaz, pétrochimie, centrales électriques, chauffage, ventilation et climatisation, industrie pharmaceutique, agroalimentaire et génie maritime.

4. Quelle est l'importance du matériau des tuyaux ?

La sélection des matériaux critiques détermine la résistance à la corrosion, la durée de vie et l'efficacité du transfert de chaleur.

5. Où sont utilisés les échangeurs à tubes spiralés ?

Ils sont utilisés dans les échangeurs de chaleur compacts, les systèmes thermiques à haut rendement et les environnements nécessitant de fortes turbulences pour un meilleur transfert de chaleur.

Références

• Normes TEMA pour les échangeurs de chaleur
• Code ASME des chaudières et appareils à pression