Échangeurs tubulaires

2 - Échangeurs tubulaires

2.1 - Différentes catégories existantes
2.2 - Échangeurs à tubes ailetés
2.3 - Échangeurs à tubes et calandre

Figure 10 - Pas des tubes

3 - Échangeurs à plaques

3.1 - Échangeurs à surface primaire
3.2 - Échangeurs à surface secondaire

4 - Échangeurs avec un fluide changeant de phase

4.1 - Évaporateurs tubulaires
4.2 - Condenseurs tubulaires
4.3 - Évaporateurs et condenseurs à plaques

5 - Autres types d’échangeurs

5.1 - Autres types d’échangeurs métalliques
5.2 - Échangeurs non métalliques

Figure 31 - SL2716314-web Figure 33 - Échangeurs en céramique Figure 34 - Échangeurs en graphite

Présentation

Auteur(s)

André BONTEMPS : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
Alain GARRIGUE : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
Charles GOUBIER : Université Joseph Fourier, Institut universitaire de Technologie, Département Génie thermique et Énergie (Grenoble)
Jacques HUETZ : Directeur de Recherche émérite au Centre National de la recherche Scientifique (CNRS), - Professeur à l’École Centrale de Paris
Christophe MARVILLET : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble
Pierre MERCIER : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble
Roland VIDIL : Centre d’Études Nucléaires de Grenoble.

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INTRODUCTION

Tous ces auteurs font partie du Groupement pour la Recherche sur les Échangeurs Thermiques (GRETh)

L’ensemble Échangeurs de chaleur fait l’objet de plusieurs articles :

Échangeurs de chaleur- Définitions et architecture générale Généralités
[B 2 341] Description des échangeurs
Échangeurs de chaleur- Dimensionnement thermique Dimensionnement thermique
Échangeurs de chaleur- Intensification des échanges thermiques Intensification des échanges thermiques
Échangeurs de chaleur- Problèmes de fonctionnement Problèmes de fonctionnement.

ainsi que d’un tableau de notations et symboles en tête et d’une documentation en fin, communs à cet ensemble.

Dans les sociétés industrielles, l’échangeur de chaleur est un élément essentiel de toute politique de maîtrise de l’énergie. Une grande part (90 %) 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 ces procédés. On les utilise principalement dans les secteurs de l’industrie (chimie, pétrochimie, sidérurgie, agroalimentaire, production d’énergie, etc.), du transport (automobile, aéronautique), mais aussi dans le secteur résidentiel et tertiaire (chauffage, climatisation, etc.). Le choix d’un échangeur de chaleur, pour une application donnée, dépend de nombreux paramètres : domaine de température et de pression des fluides, propriétés physiques et agressivité de ces fluides, maintenance et encombrement. Il est évident que le fait de disposer d’un échangeur bien adapté, bien dimensionné, bien réalisé et bien utilisé permet un gain de rendement et d’énergie des procédés.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-b2341

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Échangeurs à plaques

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2. Échangeurs tubulaires

2.1 Différentes catégories existantes

Pour des raisons historiques et économiques, les échangeurs utilisant les tubes comme constituant principal de la paroi d’échange sont les plus répandus. On peut distinguer trois catégories suivant le nombre de tubes et leur arrangement, toujours réalisés pour avoir la meilleure efficacité possible pour une utilisation donnée :

échangeur monotube (figure 2a ), dans lequel le tube est placé à l’intérieur d’un réservoir et a généralement la forme d’un serpentin ;
échangeur coaxial (figure 2b ), dans lequel les tubes sont le plus souvent cintrés ; en général, le fluide chaud ou le fluide à haute pression s’écoule dans le tube intérieur ;
échangeur multitubulaire, existant sous quatre formes :
- échangeur à tubes séparés (figure 2c ) : à l’intérieur d’un tube de diamètre suffisant (de l’ordre de 100 mm) se trouvent placés plusieurs tubes de petit diamètre (8 à 20 mm) maintenus écartés par des entretoises. L’échangeur peut être soit rectiligne, soit enroulé,
- échangeur à tubes rapprochés (figure 2d ) : pour maintenir les tubes et obtenir un passage suffisant pour le fluide extérieur au tube, on place un ruban enroulé en spirale autour de certains d’entre eux. Les tubes s’appuient les uns sur les autres par l’intermédiaire des rubans,
- échangeur à tubes ailetés (figure 2e ) : ces tubes permettent d’améliorer le coefficient d’échange thermique ; différents types d’ailettes sont toutefois présentés au paragraphe 2.2 ,
- échangeur à tubes et calandre (figure 2f ) : c’est l’échangeur actuellement le plus répandu ; de ce fait, le paragraphe ...