Échangeurs de chaleur à tubes

Un échangeur de chaleur est un appareil sous pression non alimenté par un combustible, dans lequel, séparés par une paroi la plus mince possible, deux fluides coulent l’un à côté de l’autre sans se mélanger et échangent de la chaleur en présence d’une certaine différence de température.

Comme le montre le schéma, l’un des fluides circule dans la calandre, et l’autre dans les tubes. Des chicanes permettent de diriger le cheminement des fluides dans la calandre afin d’obtenir le débit transversal le plus élevé possible dans les tubes. La forme des chicanes et la distance les séparant sont déterminées au cas par cas.
En fonction du contexte d’utilisation, de la vitesse et des pertes de charge, la circulation à l’intérieur des tubes s’effectue en une ou plusieurs passes.

Les pertes par rayonnement étant négligeables, la quantité de chaleur transmise par le fluide chaud correspond à celle reçue par le fluide froid.

L’échange thermique n’est cependant effectif que si la différence de température est suffisante. Plus la différence de température est importante,

moins la surface de transfert de chaleur nécessaire risque de manquer, ce qui permet d’agencer l’appareil de manière plus compacte.

La performance de transfert de chaleur d’un échangeur est le produit de la différence logarithmique de la température moyenne, de la surface de transfert thermique et du coefficient de transfert de chaleur. Ce dernier dépend en grande partie des caractéristiques d’écoulement des fluides, c’est-à-dire des propriétés de construction.

Le fournisseur d’échangeurs de chaleur doit par ailleurs posséder une grande maîtrise des propriétés thermodynamiques des fluides spéciaux à des pressions et des températures correspondantes. Cette expertise doit également comprendre les facteurs d’encrassement et la compatibilité des matériaux.

Le calcul et la conception des échangeurs de chaleur FUNKE se font à l’aide de logiciels reconnus dans le monde entier (notamment le HTRI, Heat Transfer Research Institute, États-Unis), mais également d’un logiciel interne, qui est déjà utilisé à l’international.