L' échangeur de chaleur tubulaire, également connu sous le nom d'échangeur de chaleur à calandre ou échangeur de chaleur à faisceau de tubes, est un type d'échangeur de chaleur interparoi qui utilise la surface de la paroi d'un faisceau de tubes enfermé dans une coque comme surface de transfert de chaleur. C'est l'échangeur de chaleur interparoi le plus typique. Vous trouverez ci-dessous une introduction détaillée à ses fonctionnalités :
Composition structurelle : elle se compose principalement d'une coque, d'un faisceau de tubes, de plaques tubulaires et de collecteurs. La coque est généralement cylindrique et contient un faisceau de tubes parallèle, les deux extrémités du faisceau de tubes étant fixées aux plaques tubulaires. Pour améliorer le coefficient de transfert thermique du fluide à l'extérieur des tubes, un certain nombre de chicanes transversales sont généralement installées à l'intérieur de la calandre. Les types courants de déflecteurs comprennent les conceptions segmentaires et en forme de disque.
Principe de fonctionnement : Deux fluides s'écoulent respectivement à l'intérieur et à l'extérieur des tubes. Le chemin d’écoulement à l’intérieur des tubes est appelé côté tube, tandis que le chemin d’écoulement à l’extérieur des tubes est appelé côté coque. La surface de la paroi du faisceau de tubes sert de surface de transfert de chaleur. Le fluide chaud transfère la chaleur à la paroi du tube par convection, et la chaleur est ensuite conduite à travers la paroi du tube vers le fluide froid de l'autre côté, complétant ainsi le processus d'échange thermique.
Classifications courantes
Échangeur de chaleur à plaques tubulaires fixes : Les plaques tubulaires aux deux extrémités sont directement soudées à la coque. Il présente une structure simple, un faible coût, une facilité de fabrication et un nettoyage et un entretien pratiques du côté du tube. Cependant, le nettoyage du côté calandre est difficile et des contraintes thermiques existent dans le faisceau de tubes après fabrication. Lorsqu’il existe un écart de température important entre les tubes et la coque, un joint de dilatation doit être installé sur la coque.
Échangeur de chaleur à tête flottante : une plaque tubulaire est fixée entre la coque et la boîte à tubes, tandis que l'autre plaque tubulaire peut se déplacer librement à l'intérieur de la coque. Cette conception permet une dilatation thermique libre du faisceau de tubes et de la coque, éliminant ainsi les contraintes thermiques. Le faisceau de tubes peut être facilement retiré et réinstallé, facilitant ainsi le nettoyage et l'entretien. Cependant, la structure est relativement complexe et les exigences en matière d'étanchéité sont plus élevées.
Échangeur de chaleur à tubes en U : les tubes d'échange de chaleur sont pliés en forme de U et fixés à la même plaque tubulaire aux deux extrémités. Puisque la coque et les tubes sont séparés, le faisceau de tubes peut se dilater et se contracter librement sans générer de contrainte thermique. La structure est relativement simple et le faisceau de tubes peut être facilement retiré et réinstallé pour le nettoyage. Cependant, le remplacement des tubes endommagés est difficile et les espaces au centre du faisceau de tubes peuvent affecter l'efficacité du transfert de chaleur.
Caractéristiques de performance : Comparés aux échangeurs de chaleur modernes, les échangeurs de chaleur tubulaires sont moins efficaces en termes d'efficacité de transfert de chaleur, de compacité structurelle et de consommation de matériaux métalliques. Cependant, leur structure simple, leur faible coût, leur capacité à résister à des températures et pressions élevées, leurs processus de fabrication matures, leur forte adaptabilité et leur large gamme d'options de matériaux les rendent dominants dans les applications d'ingénierie.