Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2024-08-23 origine:Propulsé
Dans de nombreuses industries, notamment celles du CVC, le maintien d’un contrôle précis de la température est crucial pour le bon fonctionnement. C’est là qu’interviennent les échangeurs de chaleur. Ce sont les héros méconnus qui facilitent le réglage de divers fluides aux niveaux de température souhaités.
Les échangeurs de chaleur transfèrent l'énergie thermique entre différents fluides, garantissant ainsi leur séparation pendant le processus. La séparation est importante afin que les fluides ne soient pas mélangés ou contaminés. Cela aide à maintenir leurs caractéristiques et propriétés.
Imaginez une opération industrielle où l'eau chaude doit réchauffer un autre fluide sans se toucher. L'échangeur de chaleur est utilisé pour transférer efficacement la chaleur de l'eau chaude vers l'autre fluide.
Dans cet article, nous aborderons plus en détail des concepts tels que : qu'est-ce qu'un échangeur de chaleur , les différents types d'échangeurs de chaleur, quels types d'échangeurs de chaleur conviennent aux systèmes CVC et comment choisir le bon.
Un échangeur de chaleur est un composant mécanique utilisé pour transférer la chaleur d'un fluide (liquide, gaz ou vapeur) à un autre fluide sans contact direct entre eux. Sa fonction principale est d'augmenter ou de diminuer la température des fluides.
La structure de base d'un échangeur de chaleur comprend deux canaux séparés par une barrière (qui peut être une paroi solide, un tube ou une plaque). Lorsque le fluide chaud passe à travers un canal, il modifie la température du fluide plus froid, atteignant ainsi la température souhaitée. Ceci est très essentiel dans les pompes à chaleur multizones , où différentes parties d'un bâtiment nécessitent des niveaux de température variables.
Même s’il existe différents types d’échangeurs de chaleur, ils remplissent la même fonction. Cependant, ils présentent des fonctionnalités, des avantages et des applications uniques. Regardons-les ci-dessous :
L' échangeur de chaleur à plaques et tubes est le type d'échangeur de chaleur le plus courant en raison de sa polyvalence dans de nombreuses industries. Il se compose d'une série de tubes placés à l'intérieur d'une coque cylindrique. L'un des fluides est transmis à l'intérieur des tubes tandis que l'autre fluide circule à l'intérieur de la coque. Cet échangeur de chaleur est le plus courant dans les systèmes CVC, les industries pétrolières, gazières, électriques, agroalimentaires et chimiques.
Certains échangeurs de chaleur à calandre et à tubes sont fabriqués avec des tubes à ailettes à haut rendement et la surface d'échange thermique est 3,7 fois supérieure à celle d'un tube normal. La structure en spirale compacte du serpentin garantit que le réfrigérant peut échanger de la chaleur avec précision et que le débit d'eau est uniforme. Ce type d'échangeur de chaleur est connu pour son efficacité d'échange thermique élevée, sa portabilité, sa résistance au colmatage, sa forte capacité antigel et son adéquation à la plupart des unités thermiques uniques.
Il existe 2 principaux échangeurs de chaleur à calandre et à tubes :
• Échangeur de chaleur à tube unique : se compose d'un seul tube passant à l'intérieur de la coque. Un fluide est transmis à travers le tube, l'autre fluide est transféré dans la partie libre de la coque.
• Échangeur de chaleur à double tube : Se compose de deux tubes passant à l'intérieur de la coque. Un tube transporte un fluide particulier, tandis que l'autre transporte un autre fluide.
Ce type d'échangeur de chaleur consiste à faire passer du fluide dans une série de tubes et à pomper du gaz ou de l'air autour des tubes pour refroidir le fluide. Parfois, les échangeurs de chaleur à tubes à ailettes sont enfermés dans des conduits. D’autres fois, ils sont entièrement exposés à l’air qui passe dessus.
L'efficacité de cet échangeur de chaleur vient des ailettes ajoutées (surface étendue) qui font saillie dans le flux de gaz ou d'air, qui permettent un échange de chaleur plus important.
Les échangeurs de chaleur à tubes à ailettes sont normalement utilisés pour la récupération de chaleur dans les applications qui évacuent des gaz chauds. La chaleur du gaz est transférée dans un liquide, puis le liquide chauffé est utilisé dans des opérations qui nécessitent souvent plus d'énergie pour se réchauffer. Certaines des applications courantes sont les systèmes CVC, les radiateurs et l'industrie aérospatiale.
Cet échangeur de chaleur est également appelé échangeur de chaleur « tube dans tube ». Il se compose de deux tuyaux – un plus grand et un plus petit, l’un étant intégré à l’autre. Tandis qu’un fluide est transféré dans le plus grand tuyau, l’autre fluide est transporté dans le plus petit tuyau.
Sa conception compacte le rend idéal pour les applications avec un espace d'installation limité. Les deux fluides sont insérés l’un dans l’autre, ce qui facilite le nettoyage et l’entretien.
Les échangeurs de chaleur à double tube sont très appréciés pour leur capacité à gérer des fluides à haute pression et température. Ainsi, ils sont souvent utilisés dans des applications où des conditions extrêmes sont requises, telles que les usines de traitement chimique, les équipements de laboratoire et les opérations industrielles à petite échelle.
Cet échangeur de chaleur implique le passage de fluides à travers une série de plaques compactées côte à côte. Il se compose de plusieurs plaques minces avec des canaux alternés qui offrent un grand espace pour l'échange thermique. Les motifs ondulés améliorent le transfert de chaleur entre les fluides des deux côtés des plaques.
Chez SPRSUN, notre échangeur de chaleur à plaques est composé de 316 plaques en acier inoxydable à très faible teneur en carbone, soudées sous vide. L'eau et le réfrigérant circulent dans les feuilles minces, avec un contact suffisant et une efficacité d'échange thermique élevée.
Ce type d'échangeur de chaleur est très apprécié pour sa structure compacte, son petit volume d'eau de refroidissement, son efficacité d'échange thermique élevée et sa forte résistance à la corrosion, ce qui le rend idéal pour les unités nécessitant une puissance de chauffage et de refroidissement plus élevée, telles que les systèmes CVC, la réfrigération, le traitement chimique, l'alimentation et les boissons et les centrales électriques.
Le condenseur est un dispositif d'échange de chaleur qui prend du gaz ou de la vapeur chaude et la refroidit jusqu'à ce qu'elle atteigne le point de condensation. Il utilise le mécanisme de transfert de chaleur à deux phases, qui implique qu'un fluide subisse un changement au cours du processus de transfert. Cela entraîne la transformation du gaz ou de la vapeur en liquide.
En SPRSUN, notre échangeur thermique à condenseur est composé d'un réservoir d'eau et d'un tube en cuivre. Le tube de cuivre est enroulé en forme de bobine. Les serpentins sont remplacés par des serpentins en acier inoxydable 316L, qui ont un échange thermique élevé et sont difficiles à entartrer ou à corroder.
Ce type d'échangeur de chaleur est efficace pour éliminer la chaleur latente, en particulier dans les systèmes de réfrigération et de climatisation, les centrales électriques pour la condensation de la vapeur des turbines, le traitement de distillation et de raffinage et le traitement chimique.
Ces échangeurs de chaleur sont à l'opposé des condenseurs. Ils transforment les fluides liquides en gaz/vapeur. Le moment où le liquide se transforme en gaz est appelé vaporisation. Il offre une absorption efficace de la chaleur, cruciale pour les processus de refroidissement et la gestion de divers fluides et plages de température.
Les évaporateurs et les chaudières sont utilisés dans les systèmes de réfrigération pour le refroidissement, les systèmes CVC pour la climatisation, les procédés de distillation et de raffinage et les procédés chimiques pour la concentration des solutions.
Ce type d'échangeur de chaleur fonctionne en utilisant l'air ambiant pour refroidir et condenser les fluides transférés. Les fluides sont stockés dans des tubes à ailettes conducteurs de chaleur et des ventilateurs de refroidissement électriques sont utilisés pour distribuer suffisamment d'air.
Les échangeurs de chaleur refroidis par air sont souvent utilisés dans des applications impliquant un accès limité à l'eau froide. En outre, ils sont utilisés lorsque la température de sortie est supérieure d'au moins 20⁰C à la température ambiante. On les trouve couramment dans les usines chimiques et les raffineries, les usines de fabrication pétrochimique, les usines de traitement du gaz naturel, les stations de compression et les centrales nucléaires.
Un échangeur de chaleur refroidi par ventilateur est similaire à un échangeur de chaleur refroidi par air. Mais il repose sur l’air pulsé plutôt que sur la convection naturelle. Fondamentalement, il utilise des ventilateurs pour déplacer l’air lors du refroidissement des fluides. Aucune eau requise, ce qui le rend adapté aux environnements secs et peut être utilisé dans des espaces confinés où la convection naturelle est inadéquate.
Les échangeurs de chaleur refroidis par ventilateur sont efficaces pour le refroidissement, même dans des environnements à haute température et peuvent être utilisés dans des applications telles que les radiateurs automobiles, les systèmes CVC pour le refroidissement et le refroidissement des machines industrielles.
Un échangeur de chaleur adiabatique à roue utilise une roue rotative, généralement constituée d'un matériau absorbant la chaleur, pour transférer la chaleur entre deux fluides. La roue alterne entre les fluides d'air chaud et froid, absorbant la chaleur de l'un et la restituant à l'autre.
Cet échangeur de chaleur a une conception compacte avec une grande surface capable de gérer de grands volumes d'air. Il présente un rendement élevé en matière de récupération de chaleur et est utilisé pour des applications telles que les systèmes CVC, la ventilation industrielle, le traitement chimique et pétrochimique, les raffineries de pétrole, la transformation des aliments et la pasteurisation, la production d'électricité, la cryogénie et l'aérospatiale.
Pour les types de systèmes de chauffage qui nécessitent une transmission de chaleur vers des matériaux visqueux ou collants, l'échangeur de chaleur à surface raclée est la meilleure option. Il est spécialement conçu pour éliminer les matières collantes grâce à l'utilisation de lames rotatives, ce qui garantit un transfert de chaleur uniforme dans tout le système de chauffage.
Les pales font tourner les fluides dans le même sens autour de l'échangeur, car ils entrent par un côté et sortent par l'autre. Les matériaux collants sont poussés dans un cylindre au fond. Cela garantit la qualité et l’uniformité du processus industriel.
Les applications courantes des échangeurs de chaleur à surface raclée sont les produits alimentaires, pharmaceutiques, cristallisants et à changement de phase (comme les concentrés de sucre) et les produits collants (comme le dentifrice).
Les échangeurs de chaleur refroidis à l'eau éliminent la chaleur indésirable d'un processus en la déplaçant vers l'eau, la maintenant ainsi à une température ambiante. Contrairement à l’échangeur thermique refroidi par air, ce type d’échangeur thermique offre différents niveaux de refroidissement. Elle ne se limite pas à la température ambiante de l'environnement.
Les échangeurs de chaleur refroidis à l'eau sont très fiables pour transmettre et éliminer la chaleur indésirable. C'est pourquoi ils sont souvent utilisés dans de nombreuses opérations industrielles, telles que la condensation de vapeur, les applications marines pour le refroidissement des moteurs, les centrales électriques pour le refroidissement des gaz d'échappement des turbines, ainsi que le secteur pétrolier et gazier.
Ce type d'échangeur de chaleur a une structure similaire à celle de l'échangeur de chaleur à plaques. Cependant, les plaques de métal ondulé sont brasées ensemble et entièrement scellées à l'aide d'un processus appelé collage par fusion. Les plaques forment des canaux alternés pour les fluides, ce qui contribue à augmenter l'efficacité du transfert de chaleur.
Les échangeurs de chaleur à plaques brasées sont conçus pour être compacts et légers, ce qui les rend 90 % plus petits que les autres échangeurs de chaleur à plaques. Ils constituent donc une excellente option pour les petits espaces soumis à des pressions et des températures élevées. Ces échangeurs de chaleur sont largement utilisés dans les systèmes de réfrigération et de CVC, les systèmes d'énergie renouvelable comme le solaire thermique et la géothermie, ainsi que dans les plaques de séparation des chaudières.
Parfois appelé échangeur de chaleur à plaques à fossettes, il est conçu avec deux fines plaques métalliques soudées ensemble à intervalles, créant des structures en forme de coussin. L'espace entre les plaques permet un écoulement fluide du fluide, offrant ainsi une grande surface de transfert de chaleur.
Comme les plaques métalliques sont étroitement soudées, le risque de fuite de fluide est éliminé, ce qui en fait une option rentable pour diverses industries telles que l'alimentation et les boissons, la transformation chimique et les systèmes d'énergie renouvelable.
Cet échangeur sert de système de récupération de chaleur perdue, absorbant l'énergie thermique des gaz d'échappement (moteur diesel, hydrogène, gaz ou biogaz) et la transférant vers un circuit d'eau. La chaleur récupérée peut être utilisée pour préchauffer l’air de combustion, générer de la vapeur ou d’autres applications de chauffage.
Les échangeurs de chaleur des gaz d'échappement sont souvent utilisés dans les boulangeries, les fours industriels, les usines de trempe et les usines de transformation. Ces types d'échangeurs de chaleur contribuent à réduire la consommation de carburant et peuvent être facilement intégrés aux systèmes existants avec des modifications minimes. Ils sont également utilisés dans des applications dangereuses pour réduire la température des gaz d'échappement rejetés dans l'environnement.
Cet échangeur de chaleur utilise une matrice rotative pour alterner la circulation des fluides chauds et froids à travers un seul tube à intervalles réguliers. Il stocke la chaleur du fluide chaud dans un réservoir thermique avant de la transmettre au fluide froid.
Les échangeurs de chaleur régénératifs sont les mieux adaptés aux échanges thermiques gaz à gaz où les fluides ne doivent pas être complètement séparés. On les trouve couramment dans les opérations qui consistent à augmenter l’efficacité des chaudières à haute pression et des fours industriels, ainsi que dans les applications chimiques.
Ce type d'échangeur de chaleur fait intervenir deux fluides circulant perpendiculairement l'un à l'autre. Un fluide est transféré à travers des tubes ou des plaques, tandis que l'autre est transmis à travers eux, permettant un transfert de chaleur efficace entre les deux fluides.
Les échangeurs de chaleur à flux croisés sont couramment utilisés dans les radiateurs automobiles, les processus de refroidissement industriels et les systèmes de climatisation et de réfrigération.
Pour ce type d’échangeur thermique, les deux fluides entrent dans l’échangeur thermique par la même extrémité et se déplacent dans le même sens. Le transfert de chaleur se produit lorsque les fluides se déplacent parallèlement les uns aux autres. Il convient aux applications ayant des exigences modérées en matière de transfert de chaleur, telles que les systèmes CVC, les processus industriels simples et les systèmes de chauffage et de refroidissement à petite échelle.
Ce type d'échangeur de chaleur implique que les fluides pénètrent dans l'échangeur de chaleur par des extrémités opposées et s'écoulent dans des directions opposées. L'échangeur de chaleur à contre-courant est conçu pour permettre un gradient de température maximal entre les fluides, améliorant ainsi l'efficacité du transfert de chaleur.
Ses utilisations peuvent être trouvées dans les centrales électriques pour la production de vapeur, les systèmes de réfrigération pour un refroidissement efficace et le traitement chimique pour le chauffage et le refroidissement.
Les différents types d’échangeurs de chaleur expliqués ci-dessus remplissent la même fonction et peuvent parfois être difficiles à différencier. Mais une façon de les différencier est d’identifier leur disposition de flux. Il existe 3 principales configurations de flux, à savoir :
• Disposition à flux parallèles : Les fluides chauds et froids sont versés dans l'échangeur selon un flux parallèle et sortent ensemble de la même manière. La disposition à flux parallèle est principalement observée dans les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes et les échangeurs de chaleur à double tube.
• Disposition à contre-courant : Les fluides chauds et froids sont versés dans l'échangeur aux extrémités opposées, se déplacent aux extrémités opposées et sortent de l'échangeur aux extrémités opposées. Cette disposition de flux est courante dans les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes, les échangeurs de chaleur à plaques à haut rendement et les échangeurs de chaleur à double tube.
• Disposition à flux croisés : Les fluides chauds et froids s'écoulent perpendiculairement l'un à l'autre. Tandis qu'un fluide est transféré à l'intérieur des tubes ou des plaques, l'autre fluide s'écoule à travers les tubes ou les plaques. Cette disposition de flux est populaire dans les échangeurs de chaleur et les condenseurs refroidis par air.
Parmi les différents échangeurs de pompe à chaleur évoqués ci-dessus, il en existe 3 spécifiques qui conviennent le mieux aux systèmes CVC.
• Échangeur de chaleur à calandre et tubes : a la capacité de gérer un large éventail d'opérations, y compris les petits bâtiments résidentiels et les grandes applications industrielles. La structure des échangeurs de chaleur à calandre et à tubes et la grande surface de transfert de chaleur garantissent une fiabilité et des performances optimales sur une longue période.
• Échangeur de chaleur à plaques : Cet échangeur de chaleur à pompe à chaleur est grandement apprécié grâce à sa conception compacte et sa capacité à gérer des températures variables. L'échangeur de chaleur à plaques est idéal pour les applications CVC où l'espace est limité et où un rendement élevé est requis.
• Échangeur de chaleur à tubes à ailettes : Cet échangeur de chaleur augmente la surface de transfert de chaleur à travers les ailettes, ce qui le rend idéal pour le transfert de chaleur air-liquide. Les échangeurs de chaleur à tubes à ailettes sont normalement utilisés dans les systèmes de pompe à chaleur comme la pompe à chaleur R290 pour améliorer l'échange thermique entre l'air et l'eau.
Voici les facteurs que vous devez garder à l’esprit lors du choix du bon échangeur de chaleur pour les systèmes CVC :
• Type, flux et propriétés du fluide : le type spécifique de fluide (qu'il soit liquide, air ou gaz), ainsi que le flux de fluide (qu'il soit haute ou basse pression) doivent influencer l'échangeur de chaleur que vous choisissez. En outre, vous devez sélectionner un échangeur de chaleur capable de résister aux propriétés du fluide, telles que la température, l'acidité et l'alcalinité des fluides.
• La puissance thermique souhaitée : La quantité de chaleur transférée entre les fluides et le changement de température correspondant à la fin du processus de transfert de chaleur doivent également être pris en compte. Choisissez un échangeur de chaleur capable de réaliser efficacement l’échange thermique souhaité entre les deux fluides.
• Limitation de taille : Il est primordial de choisir la bonne taille d'échangeur de chaleur. Il est conseillé de choisir un échangeur de chaleur qui offre un peu plus d'espace pour la dilatation du fluide et un écoulement fluide, plutôt que d'en choisir un qui resserre le débit du fluide.
• Coûts : Considérez les coûts totaux de l'échangeur de chaleur. Cela comprend non seulement le coût initial, mais aussi les coûts d’installation, d’exploitation et de maintenance. Choisir des échangeurs de chaleur moins chers en raison de contraintes budgétaires pourrait entraîner une durée de vie plus courte et des dommages possibles aux autres composants de votre système CVC.
• Optimisation de la conception : vous pouvez également sélectionner un échangeur de chaleur préféré en fonction de vos besoins personnalisés. Discutez avec votre fournisseur d'un échangeur de chaleur pour pompe à chaleur de conception unique avec des modèles de construction adaptés à votre application. Les éléments cruciaux à discuter sont les types de fluides, l’efficacité thermique, le dimensionnement, les coûts, la maintenance et la durabilité.
Source： SPRSUN Pompe à chaleur
Chez SPRSUN, notre objectif est de vous fournir des pompes à chaleur de haute qualité. En tant que principal fabricant professionnel de pompes à chaleur , nous proposons les meilleurs systèmes CVC utilisant les meilleurs échangeurs de chaleur. Dans nos systèmes de pompes à chaleur de chauffage et de refroidissement à inverseur, nous utilisons des échangeurs de chaleur à plaques pour des performances optimales. Pour les systèmes de pompe à chaleur de moins de 15 CV spécialement conçus pour les applications d'eau chaude, nous utilisons des échangeurs de chaleur à calandre et à tubes pour garantir l'efficacité et la fiabilité.
Nous proposons des services complets de pompes à chaleur. Pour toute demande de renseignements sur d’autres besoins en pompes à chaleur, vous pouvez nous contacter ici pour discuter avec nos experts.
