L’échangeur thermique est un outil servant à la transmission et à la diffusion de l’énergie calorifique d’un fluide vers un autre. Il s’agit d’un élément de base dans une bonne liste de système thermique ainsi que des installations de climatisation et de réfrigération. Son mode de fonctionnement est différent ou nuancé d’un modèle à un autre. Explications
Echangeur thermique : généralités
Le principe de fonctionnement de l’échangeur thermique se base sur la juxtaposition de deux réseaux dans lesquels circulent deux fluides de température différente. Le système joue sur cette différence de température pour transférer et transporter la chaleur. Le fluide chaud réchauffe le fluide froid : il perd ses calories et donc refroidit à la sortie.
Pour permettre ce transfert de chaleur sans qu’ils ne soient mélangés, les fluides sont séparés dans deux conduits ou réseaux distincts mis côte à côte et dont la paroi présente une conductivité optimale. L’idée est également de limiter au maximum toute déperdition de chaleur. A noter donc que, selon la conception du système de l’échangeur, il peut servir aussi bien pour obtenir de la chaleur que pour refroidir.
Conception d’un échangeur thermique
Pour assurer l’échange thermique, la conception de ce dispositif repose sur quelques éléments fondamentaux :
- Le matériau de l’échangeur est caractérisé par sa propriété conductrice, garantissant un transfert et une diffusion optimale des calories. Il s’agit principalement de métaux, pour ne citer que l’acier inox, l’aluminium et le cuivre.
- Le fluide utilisé dans le transfert thermique est principalement caloporteur, dont la nature physique permet de transporter de la chaleur d’un point à l’autre. Outre l’eau, le fluide le plus utilisée car le plus efficace et disponible, on peut aussi citer l’air comprimé, l’huile, et autre liquide caloporteur (synthétique).
En dehors d’une configuration recherchée des éléments du système ainsi que d’un choix de matériau de haute conductibilité, l’échangeur thermique doit également être conçu pour éviter un maximum de déperdition thermique. Par ailleurs, de par ses multiples possibilités en termes de conception, l’échangeur peut avoir des fonctions variées, présentes en intégralité ou de manière individuelle dans chaque modèle. Il peut présenter une fonction de bouilleur (vaporisation de mélange de fluides), de réchauffeur, de refroidisseur, d’évaporateur (transformation d’un liquide en gaz), condenseur (liquéfaction d’un gaz), ou de cristalliseur (transformation d’un fluide ou produit en solide).
Fonctionnement des types d’échangeur thermique
Le système de l’échangeur thermique se base sur 3 principes de mouvements des fluides :
- déplacement en sens opposé
- déplacement dans le même sens
- déplacement croisé.
On distingue sur le marché et dans l’industrie une bonne liste de catégories d’échangeurs. Deux d’entre elles sont parmi les plus utilisées, que ce soit dans le domaine industriel ou en milieu domestique.
- L’échangeur tubulaire est composé d’un faisceau de tubes inséré dans une calandre. Il est lui-même proposé dans un bon nombre de déclinaisons : échangeur monotube, échangeur tubulaire coaxial à tubes imbriqués, échangeur en serpentin…
- L’échangeur à plaques constitué de différentes plaques ondulées à conception étanche. Cette catégorie se décline selon le mode d’assemblage des plaques : à joints, brasées ou soudées.
Pour trouver l’échangeur thermique adapté à son activité ou ses besoins de production, il est recommandé de demander l’avis d’un spécialiste.