Qu’est-ce qu’un échangeur de chaleur à tubes et coque – Définition

Les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes sont probablement la configuration d’échangeur de base la plus répandue et la plus utilisée dans l’industrie. Shell et échangeur de chaleur à tubes

Shell et échangeur de chaleur à tubes

Shell et échangeur de chaleur à tubes

Générateur de vapeur - vertical
Générateur de vapeur – vertical

Echangeurs de chaleur à tubesdans leurs diverses modifications de construction sont probablement la configuration d’échangeur de chaleur de base la plus répandue et la plus utilisée dans l’industrie. Les échangeurs de chaleur à tubes et obus sont en outre classés en fonction du nombre de passages de tubes et de coques impliqués. Les échangeurs de chaleur à tubes et à calandre sont généralement utilisés pour les applications à haute pression (pressions supérieures à 30 bars et températures supérieures à 260 ° C). En effet, les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes peuvent résister à des pressions élevées en raison de leur forme. Dans ce type d’échangeur de chaleur, plusieurs tuyaux de petit diamètre sont installés entre deux plaques tubulaires et le fluide primaire s’écoule à travers ces tubes. Le faisceau de tubes est placé à l’intérieur d’une coque et le fluide secondaire s’écoule à travers la coque et à la surface des tubes. En génie nucléaire,l’eau d’alimentation dans la vapeur provenant de la chaleur produite dans le cœur d’ un réacteur nucléaire . Pour augmenter la quantité de chaleur transférée et la puissance générée, la surface d’ échange de chaleur doit être maximisée. Ceci est obtenu en utilisant des tubes . Chaque générateur de vapeur peut contenir de 3 000 à 16 000 tubes, chacun d’environ 19 mm de diamètre.

 

Échangeur de chaleur – Sens d’écoulement

Les échangeurs de chaleur sont généralement classés en fonction de la disposition des flux et du type de construction. L’ échangeur de chaleur le plus simple est celui pour lequel les fluides chauds et froids se déplacent dans des directions identiques ou opposées. Cet échangeur de chaleur se compose de deux tuyaux concentriques de diamètres différents.

  • arrangement à flux parallèle . Dans l’agencement à écoulement parallèle, les fluides chauds et froids entrent par la même extrémité, s’écoulent dans la même direction et sortent par la même extrémité.
  • arrangement à contre-courant . Dans l’agencement à contre-courant, les fluides entrent aux extrémités opposées, s’écoulent dans des directions opposées et sortent aux extrémités opposées.

La figure représente les directions du flux de fluide dans les échangeurs parallèles et à contre-courant. Dans des conditions comparables, plus de chaleur est transférée dans un agencement à contre-courant que dans un échangeur de chaleur à écoulement parallèle. Les profils de température des deux échangeurs de chaleur indiquent deux inconvénients majeurs dans la conception à flux parallèle.

  • La grande différence de température aux extrémités entraîne d’importantes contraintes thermiques.
  • La température du fluide froid sortant de l’échangeur de chaleur ne dépasse jamais la température la plus basse du fluide chaud.

La conception d’un échangeur de chaleur à écoulement parallèle est avantageuse lorsque deux fluides doivent être amenés à presque la même température.

échangeur de chaleur - flux parallèleéchangeur de chaleur - contre-courant

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