L’échangeur tubulaire, ou échangeur multitubulaire, est un type d’échangeur thermique se composant d’un faisceau de tubes disposé à l’intérieur d’une enveloppe nommée “calandre”.
Dans le secteur industriel, il représente plus de 60% des installations dédiées à l’échange de chaleur.
Fonctionnement de l’échangeur tubulaire
De la même manière que pour les autres types d’échangeurs de chaleur, le fonctionnement de l’échangeur tubulaire réside dans l’échange entre deux fluides, l’un “primaire” dont le rôle est d’apporter la chaleur, l’autre “secondaire” s’imprégnant de cette énergie calorifique.
L’un des fluides de l’échangeur multitubulaire circule ainsi à l’intérieur des tubes, tandis que l’autre fluide circule au sein de la calandre, autour des tubes.
Des chicanes sont installées à l’intérieur de la calandre afin d’améliorer le transfert de chaleur à l’extérieur des tubes.
Des boîtes de distribution assurent quant à elles la circulation du fluide au sein du faisceau de tubes. Celles-ci sont disposées de part et d’autre du faisceau.
Le type de technologie proposé par l’échangeur tubulaire présente l’avantage de pouvoir fonctionner avec de nombreux fluides.
Cet échangeur de chaleur peut par exemple fonctionner grâce à un échange :
-
- Air / eau
- Eau / vapeur à haute pression
- Eau / fluide thermique
- Gaz / gaz
- Liquide / liquide
- …
Ces fluides pouvant circuler de différentes façons, l’échangeur thermique tubulaire peut également fonctionner :
– A co-courants (ou à courants parallèles) : les deux fluides parcourent alors la surface d’échange dans le même sens.
– A contre-courants : les deux fluides parcourent la surface d’échange dans un sens opposé, occasionnant un écart de température important sur celle-ci.
– A courants croisés : les deux fluides circulent dans des directions plus ou moins perpendiculaires.
Quels matériaux composent un échangeur tubulaire industriel ?
Le choix des matériaux d’un échangeur tubulaire dépend des fluides en présence, des températures de service et des niveaux de pression auxquels l’équipement thermique industriel sera soumis. Chaque application impose ses contraintes, et le matériau retenu conditionne directement la durée de vie de l’échangeur de chaleur.
Que se soit L’acier au carbone, l’acier inoxydable, le titane ou encore des alliages de cuivre ou cupro-nickel, ces matériaux s’appliquent à l’ensemble des composants du faisceau tubulaire : tubes, plaques tubulaires, chicanes et boîtes de distribution. C’est pourquoi la conception d’un échangeur thermique tubulaire sur mesure associe une expertise thermique, mécanique et métallurgique.
Les domaines d’application de l’échangeur thermique
L’échangeur de chaleur tubulaire s’impose comme la technologie de transfert thermique de référence dans les secteurs industriels où les contraintes de pression, de température et de nature des fluides excluent toute autre solution. Dans le secteur du nucléaire et de l’énergie, il intervient dans les circuits de vapeur mais aussi sur d’autres fluides utilisés dans l’exploitation des centrales. La fiabilité et la conformité réglementaire sont primordiales.
L’industrie pétrole et gaz l’utilise pour le refroidissement des hydrocarbures et la condensation des vapeurs en tête de colonne, avec des pressions de service atteignant couramment 200 à 400 bars.
En chimie et pétrochimie, il contribue aux procédés en réchauffant, en refroidissant, au changement de phase de fluides parfois complexes et corrosifs. Il nécessite donc la mise en œuvre de matériaux compatibles et spécifiques comme le titane, ou des super duplex. Dans le froid industriel, l’échangeur thermique multitubulaire est privilégié pour la condensation et l’évaporation de fluides frigorigènes sous contraintes de pression élevées.
Avantages de l’échangeur multitubulaire
Si l’échangeur multitubulaire repose sur une technologie plus ancienne que l’échangeur à plaques, celui-ci s’adapte à un plus grand nombre d’applications (échangeur air/eau, liquide/gaz…) et reste indispensable pour les fluides à forte pression ou très encrassants.
Par ailleurs, l’échangeur à tubes est plus robuste et résiste ainsi davantage aux écarts de température importants et à des pressions élevées.
Ce type d’échangeur de chaleur est donc particulièrement adapté lorsque plusieurs contraintes de service et d’exploitation existent, telles qu’un couple pression/température imposant des épaisseurs de parois conséquentes ou des fluides dangereux pour l’environnement.
Faites confiance à Quiri pour la conception et la fabrication de votre échangeur thermique tubulaire
Quiri Echanges Thermiques est un département du groupe Quiri, spécialiste de la conception et de la fabrication d’échangeurs thermiques tubulaires et d’équipements sous pression. Nos spécialistes réalisent des solutions pour de nombreuses applications telles que des condenseurs, réchauffeurs électriques industriels, refroidisseurs de liquides ou évaporateurs frigorifiques, à partir de votre cahier des charges et en tenant compte de vos exigences et contraintes.
Ceux-ci se tiennent à votre disposition pour vous renseigner et vous proposer les solutions les plus adaptées à votre projet d’échangeur thermique industriel.