Comment fonctionne un échangeur de chaleur

À son niveau le plus élémentaire, un échangeur de chaleur fonctionne en laissant passer la chaleur d'un fluide (un liquide ou un gaz) passer à un deuxième fluide sans que les deux fluides entrent réellement en contact direct. Les deux fluides se croisent, séparé par une cloison solide pour éviter le mélange.

Cette partition, ou surface de transfert de chaleur, est souvent composé de métal qui conduit bien la chaleur, comme le cuivre ou l'aluminium. Le transfert de chaleur se produit parce que la chaleur circule naturellement d’une zone à température plus élevée vers une zone à température plus basse..

Types d'échangeurs de chaleur

Il existe de nombreux types d'échangeurs de chaleur, mais trois types courants sont:

1. Échangeurs de chaleur à calandre et à tubes: Comme leur nom l'indique, ceux-ci sont constitués d'une série de tubes. Un ensemble de ces tubes contient le fluide qui doit être chauffé ou refroidi. Le deuxième fluide coule sur les tubes qui sont chauffés ou refroidis, provoquant ainsi l'échange de chaleur entre les deux fluides.
2. Échangeurs de chaleur à plaques: Ceux-ci sont composés de plusieurs, mince, plaques légèrement séparées qui ont de très grandes surfaces et des passages d'écoulement de fluide pour le transfert de chaleur. Cet agencement de plaques empilées peut être plus efficace, dans un espace donné, que les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes.
3. Échangeurs de chaleur refroidis par air: Également connu sous le nom d'échangeur de chaleur à serpentin à ailettes, ce type utilise de l'air pour refroidir un fluide qui circule à l'intérieur d'un serpentin, ou vice versa. On le retrouve souvent dans les unités de climatisation.

Efficacité des échangeurs de chaleur

L'efficacité d'un échangeur de chaleur est déterminée par quelques facteurs:

1. Zone de transfert de chaleur: Plus la zone de transfert de chaleur est grande, plus l'échangeur de chaleur est efficace. C'est pourquoi les échangeurs de chaleur à plaques, avec leur grande surface, peut être plus efficace que les autres types.
2. Différence de température: Plus la différence de température entre les deux fluides est grande, plus le transfert de chaleur est efficace.
3. Coefficient de transfert de chaleur: Cela mesure la conductivité thermique des matériaux de l'échangeur de chaleur. Plus le coefficient est élevé, plus l'échangeur de chaleur est efficace.
4. Configuration du flux: La façon dont les fluides circulent à travers l'échangeur de chaleur peut également affecter l'efficacité.. Par exemple, échangeurs de chaleur à contre-courant (où les deux fluides s'écoulent dans des directions opposées) sont généralement plus efficaces que les conceptions à flux parallèle.

En conclusion, les échangeurs de chaleur sont des composants essentiels dans une large gamme d'applications. Comprendre leurs principes de base et les facteurs influençant leur efficacité peut contribuer à optimiser leur utilisation et à améliorer la gestion de l’énergie..

Tuyaux en acier couramment utilisés pour les échangeurs de chaleur: Notes, Performance, Paramètres, et plage de pression

Les échangeurs de chaleur sont essentiels dans de nombreuses industries, et le choix du matériau des tuyaux utilisés est vital pour leur efficacité et leur durabilité.. Acier, connu pour ses excellentes propriétés de transfert de chaleur et sa résistance mécanique, est souvent le matériau de choix. Voici quelques nuances d'acier couramment utilisées pour les échangeurs de chaleur, avec leurs performances, paramètres, et plage de pression:

1. Tuyaux en acier au carbone

Grade: ASTMA179

ASTMA179 is a frequently used grade of carbon steel in heat exchangers. Connu pour ses impressionnantes propriétés de transfert de chaleur et sa résistance à l'oxydation et à la corrosion à haute température.

Performance

• Bonnes propriétés de transfert de chaleur
• Haute résistance à l'oxydation et à la corrosion à haute température
• Abordable et facilement disponible

Paramètres

• Écart de température: -20 à 1200 °F
• Plage de pression: Jusqu'à 20 MPa

2. Tuyaux en acier faiblement allié

Grade: ASTM A213 T11, T22

ASTMA213 T11 and T22 are grades of low alloy steel often used in heat exchangers because they provide increased resistance to high temperatures and pressures compared to carbon steel.

Performance

• Excellente résistance à l'oxydation à haute température
• Bonne résistance au fluage
• Résistance améliorée à haute température

Paramètres

• Écart de température: Jusqu'à 1200 °F
• Plage de pression: Jusqu'à 20 MPa

3. Tuyaux en acier inoxydable

Notes: ASTM A213 TP304, TP316

Les nuances d'acier inoxydable TP304 et TP316 sont largement utilisées dans les échangeurs de chaleur en raison de leur résistance supérieure à la corrosion., surtout dans les environnements acides, et bonnes propriétés de transfert de chaleur.

Performance

• Excellente résistance à la corrosion
• Bonnes propriétés de transfert de chaleur
• Convient à une large gamme d'applications

Paramètres

• Écart de température: -320 à 1650 °F (TP304), -325 à 1700 °F (TP316)
• Plage de pression: Jusqu'à 20 MPa

Ce ne sont là que quelques exemples des nuances d'acier couramment utilisées pour les échangeurs de chaleur.. Le choix du grade dépendra des exigences spécifiques de l'application, y compris la température et la pression de fonctionnement, conditions corrosives, et durée de vie souhaitée. Pour les propriétés et paramètres détaillés, référez-vous toujours à la norme ASTM pertinente ou aux spécifications du fabricant.