Bases de l'échangeur de chaleur: Un échange plus efficace
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:
- 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.
- 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.
- 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:
- 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.
- Différence de température: Plus la différence de température entre les deux fluides est grande, plus le transfert de chaleur est efficace.
- 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.
- 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.
DEPUIS 17175 est conçu pour des températures élevées, ABTER STEEL fournit les nuances d'acier suivantes: St35.8, St45.8, 15Mo3, 13CrMo44, 10CrMo910. DEPUIS 17175 les tuyaux en acier sans soudure sont largement utilisés dans les appareils d'échange de chaleur.
ASTM A179 couvre l'épaisseur de paroi minimale, tubes en acier étirés à froid sans soudure pour échangeurs de chaleur tubulaires, condensateurs, et appareils de transfert de chaleur similaires. Il s'agit d'une sorte de tubes à faible teneur en carbone qui doivent être fabriqués selon un processus sans soudure et qui doivent être étirés à froid..
EN10216-2 est une spécification conçue pour les tubes en acier sans soudure destinés à des fins spécifiées à température élevée comme tube de chaudière., centrales électriques, etc., il a les nuances d'acier suivantes: P195GH, P235GH, P265GH, 16Mo3, 14MoV6-3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, avec acier non allié et allié inclus.
L'EN 10217-1 La norme est la norme européenne pour les conduites sous pression soudées, il régit les exigences techniques pour les tubes en acier au carbone. Cette norme convient au soudage de tubes en acier au carbone ayant des propriétés spécifiées à température ambiante et des pressions nominales.. Les exigences essentielles de cette norme sont la limite d'élasticité minimale et la résistance à la traction., élongation, soudabilité, Valeurs d'impact, essai non destructif, etc.. Cette norme est largement utilisée dans la construction d'appareils sous pression et de systèmes de tuyauterie dans le secteur pétrolier et gazier., pétrochimique, et industries électriques.
Les tubes en acier ASTM A179, ASME SA179 couvrent une épaisseur de paroi minimale, tubes en acier à faible teneur en carbone étirés à froid sans soudure pour échangeurs de chaleur tubulaires, condensateurs, et appareils de transfert de chaleur similaires.
Selon les spécifications ASTM, cette spécification particulière concerne les tubes en acier ferritique et austénitique sans soudure destinés à être utilisés dans les chaudières, surchauffeurs, et échangeurs de chaleur. Les qualités spécifiques couvertes par cette spécification incluent T5, TP304, et autres répertoriés dans les tableaux 1 et 2. La taille du tube varie d'un diamètre interne de 1/8 pouce jusqu'à un diamètre extérieur de 5 pouces, avec des épaisseurs allant de 0.015 à 0.500 pouces (0.4 mm à 12.7 mm). Si d'autres tailles sont requises, ils peuvent être précisés dans le cadre de la commande, ainsi que les épaisseurs minimales et moyennes.
