Équipement d'échange de chaleur à tubes et à coque

Types d'équipements d'échange de chaleur à coquille et tubes

Un échangeur de chaleur est un dispositif qui transfère la chaleur entre deux fluides ou plus sans les mélanger. Il existe différents types d'équipements d'échange de chaleur à coquille et tubes :

• Échangeurs de chaleur tubulaires :

  Les échangeurs de chaleur tubulaires sont constitués d'un faisceau de tubes scellés dans une boîte. Un fluide circule à travers les tubes, tandis que l'autre fluide circule autour d'eux dans la coquille. Le sens d'écoulement du fluide peut être parallèle ou en contre-courant. Les échangeurs de chaleur tubulaires sont compacts et efficaces. Ils conviennent pour maintenir les fluides séparés, mais nécessitent néanmoins une maintenance appropriée. Les fluides peuvent parfois se mélanger, ce qui explique l'utilisation de ce type d'échangeur de chaleur.

• Échangeurs de chaleur à double tube :

  Les échangeurs de chaleur à double tube sont les plus simples des échangeurs de chaleur tubulaires. Ils sont constitués d'un tube à l'intérieur d'un autre. Le fluide dans le tube intérieur est appelé fluide primaire. Le fluide secondaire se trouve dans l'espace annulaire entre les deux tubes. Les échangeurs de chaleur à double tube peuvent être utilisés en configuration à contre-courant ou parallèle. La configuration à contre-courant est plus compacte et efficace.

• Échangeurs de chaleur à plaques :

  Les échangeurs de chaleur à plaques sont fabriqués à partir de plaques minces ondulées empilées entre deux plaques d'extrémité. Les plaques forment des canaux où le fluide chaud et le fluide froid circulent en alternance. Les fluides traités sont séparés par de fines parois métalliques qui transfèrent la chaleur. Les échangeurs de chaleur à plaques sont proposés en versions à joints, soudés et semi-soudés. Les échangeurs de chaleur à plaques à joints sont démontables pour l'entretien, contrairement aux modèles soudés qui ne le sont pas. Les échangeurs de chaleur à plaques sont plus compacts que les échangeurs de chaleur tubulaires et conviennent aux applications à haute température et haute pression.

• Échangeurs de chaleur à serpentin :

  Les échangeurs de chaleur à serpentin sont constitués de tubes enroulés. Dans certains cas, les tubes enroulés sont situés à l'intérieur d'une coquille. Les serpentins peuvent être simples ou doubles. Les échangeurs de chaleur à serpentin conviennent aux configurations à contre-courant et parallèles. Ils sont utilisés dans les applications de réfrigération, de climatisation et de traitement des gaz. Des échangeurs de chaleur à serpentin compacts sont parfois utilisés dans les véhicules.

• Échangeurs de chaleur en spirale :

  Les échangeurs de chaleur en spirale comportent deux spirales, l'une à l'intérieur de l'autre. Les fluides froid et chaud circulent en contre-courant. Le fluide froid circule à l'extérieur de la spirale et le fluide chaud à l'intérieur. Les échangeurs de chaleur en spirale sont compacts et conviennent aux grandes surfaces d'échange thermique.

Spécifications et maintenance des équipements d'échange de chaleur à coquille et tubes

En ce qui concerne les spécifications des équipements d'échange de chaleur à coquille et tubes, on peut d'abord faire une distinction entre la coquille et le tube lui-même, chaque composant ayant des spécifications distinctes.

• Coquille : La longueur totale et le diamètre extérieur des coquilles d'équipements d'échange de chaleur peuvent varier considérablement selon l'application. Les matériaux des coquilles doivent avoir une certaine résistance et une certaine ténacité pour être utilisés dans l'échange de chaleur. C'est pourquoi certains alliages ou aciers inoxydables sont couramment utilisés.
• Tube : Les tubes ont des longueurs et des diamètres spécifiques en fonction du type d'échangeur de chaleur, ainsi que du matériau des tubes, qui est fondamentalement le même que celui de la coquille. De plus, afin d'augmenter la surface d'échange thermique, le tube est conçu pour avoir une forme ondulée spécifique.

En outre, les spécifications suivantes sont également essentielles à la conception et à l'application des équipements d'échange de chaleur à coquille et tubes.

• Le nombre de rangées : Cela fait référence au nombre de rangées de tubes dans l'échangeur de chaleur, généralement un multiple de 3, comme 3, 6, 9, etc. Le nombre de rangées déterminera la densité des tubes.
• La disposition des tubes : Généralement, la disposition des tubes des dispositifs d'échange de chaleur à coquille et tubes est de fixer les tubes sur une base carrée ou hexagonale, puis les tubes sont insérés verticalement dans la coquille, ce qui convient à l'échange de chaleur liquide-liquide. Une autre façon est de disposer des tubes parallèles de manière décalée, ce qui convient à l'échange de chaleur gaz-liquide.
• Connexions : Les équipements d'échange de chaleur à coquille et tubes ont souvent de nombreux types de connexions, y compris des brides, des raccords, des joints à douille, etc., qui sont utilisés pour la connexion à des vannes, des tuyaux et d'autres systèmes.

En général, les équipements d'échange de chaleur à coquille et tubes sont connectés à des outils de maintien des tubes, des outils de nettoyage et d'autres équipements auxiliaires pour le nettoyage centralisé et la maintenance des échangeurs de chaleur à maintien des tubes. Il est également important de se rappeler les conseils de maintenance suivants lors de l'utilisation de ces outils.

• Tout d'abord, assurez-vous que l'équipement est correctement positionné et sécurisé. Avant d'utiliser les outils de maintien des tubes, vérifiez les environs pour vous assurer qu'il n'y a pas d'obstacles et que le sol est de niveau et ferme afin que l'équipement ne bascule pas.
• Ensuite, choisissez le bon modèle d'outil de maintien des tubes. En raison des différents modèles et spécifications des échangeurs de chaleur à coquille et tubes, la taille du dispositif de maintien des tubes utilisé variera également. Veillez à choisir un outil de maintien des tubes de la bonne taille pour garantir une bonne fixation et un échange thermique efficace.
• Troisièmement, utilisez l'outil de fixation des tubes correctement. Lors de l'utilisation de l'outil de maintien des tubes, l'opérateur doit tenir fermement la poignée, fixer le tube des deux mains et abaisser lentement le dispositif de fixation sur le tube d'échange, ce qui peut être utilisé pour supporter et fixer le tube. Lors de l'utilisation de l'outil, faites attention à ajuster la distance en fonction du nombre de tubes, et évitez d'encombrer et de surcharger les tubes pour maintenir l'espace entre les tubes.
• Enfin, après avoir utilisé l'outil de maintien des tubes, il est important de ranger le chantier et de ranger correctement l'outil. Retirez l'outil de fixation des tubes de l'échangeur de chaleur et remettez-le dans la boîte de rangement. Nettoyez le chantier pour vous assurer qu'il est propre et exempt de matières dangereuses.

Utilisations des équipements d'échange de chaleur à coquille et tubes

Les industries qui nécessitent un chauffage, un refroidissement ou une récupération de chaleur utilisent des échangeurs de chaleur à coquille et tubes. Les deux extrémités de l'échangeur de chaleur sont équipées de plaques tubulaires, l'une à l'extérieur et l'autre à l'intérieur. Des plaques déflectrices circulaires ressemblant à des disques sont positionnées entre les plaques tubulaires. L'échangeur de chaleur à coquille et tubes fonctionne en forçant les fluides à travers les plaques ou les tubes, ce qui leur permet de se mélanger.

Cet équipement peut être trouvé dans les industries suivantes :

• Industrie alimentaire

  L'échangeur de chaleur à coquille et tubes peut être utilisé dans l'industrie alimentaire et des boissons pour pasteuriser, stériliser ou refroidir des liquides, des soupes et des produits laitiers. Il gère efficacement le traitement thermique des produits alimentaires tout en préservant leur valeur nutritionnelle et leur saveur.

• Pharmaceutiques

  Dans le secteur pharmaceutique, les échangeurs de chaleur à coquille et tubes peuvent être utilisés pour la récupération de chaleur afin d'optimiser la consommation d'énergie, le préchauffage des fluides de lavage, la stérilisation et la régulation climatique dans les salles blanches. Ils contribuent à l'efficacité et à la qualité des processus de production pharmaceutique.

• Énergie

  Les échangeurs de chaleur à coquille et tubes jouent un rôle crucial dans la production d'énergie. Ils sont utilisés dans les centrales électriques à vapeur pour la condensation de la vapeur, le refroidissement des paliers de turbines et le prétraitement de l'eau de refroidissement. Les échangeurs de chaleur améliorent l'efficacité et la durabilité des processus de conversion d'énergie.

• CVC

  Dans les systèmes CVC, les échangeurs de chaleur à coquille et tubes sont utilisés pour la récupération de chaleur, le refroidissement et le chauffage. Ils permettent la récupération d'énergie à partir de l'air d'évacuation, le transfert de chaleur entre l'air et les frigorigènes, et améliorent l'efficacité globale et les performances des systèmes CVC dans les bâtiments.

• Chimiques

  Les échangeurs de chaleur à coquille et tubes sont largement utilisés dans le traitement chimique pour diverses opérations telles que le refroidissement, le chauffage, la condensation et l'évaporation. Ils sont essentiels pour contrôler la température, optimiser les réactions et garantir un transfert de chaleur efficace dans les installations de production chimique.

• Métaux

  Dans l'industrie métallurgique, les échangeurs de chaleur à coquille et tubes trouvent des applications dans le refroidissement du métal en fusion, la récupération de chaleur à partir des gaz d'échappement et le refroidissement des procédés. Ils contribuent au contrôle de la température, à la récupération d'énergie et au maintien de la qualité dans les processus de fabrication des métaux.

• Marine

  Les échangeurs de chaleur à coquille et tubes sont utilisés dans les applications maritimes telles que la construction navale et les plateformes offshore. Ils sont utilisés pour le refroidissement des moteurs, la récupération de chaleur à partir des gaz d'échappement et les systèmes CVC sur les navires et les bateaux, assurant un fonctionnement fiable dans les environnements marins.

• Pétrole et gaz

  Les échangeurs de chaleur à coquille et tubes jouent un rôle crucial dans l'industrie pétrolière et gazière. Ils sont utilisés dans les raffineries, les usines pétrochimiques et les plateformes offshore pour le refroidissement, la récupération de chaleur et le contrôle de la température dans divers processus, soutenant l'extraction et le traitement des ressources pétrolières et gazières.

Comment choisir des équipements d'échange de chaleur à coquille et tubes

En général, les acheteurs professionnels peuvent tenir compte des facteurs suivants lors du choix d'équipements d'échange de chaleur à coquille et tubes pour leurs applications et besoins spécifiques.

• Exigences de performance : Est-il essentiel d'améliorer les indicateurs de performance tels que l'efficacité du transfert de chaleur, la perte de charge ou le coefficient de performance global ? Fixez des objectifs de performance spécifiques pour choisir des échangeurs adaptés pour atteindre ces objectifs.
• Caractéristiques du milieu : Tenez compte des propriétés physiques et chimiques des milieux de travail, y compris la température, la pression, la viscosité, la corrosivité et les états du fluide (fixe, gazeux ou boue). Certains échangeurs de chaleur tubulaires conviennent à certains milieux, comme les échangeurs à coquille et tubes, qui sont généralement utilisés pour les liquides et les gaz, mais pas pour les fluides diphasiques. Les acheteurs doivent connaître les caractéristiques du milieu et les exigences de la structure matérielle de l'échangeur de chaleur.
• Type de structure : Les acheteurs doivent comprendre les besoins opérationnels et l'environnement d'installation. Déterminez quels types structurels d'échangeurs de chaleur conviennent, comme les échangeurs de chaleur à coquille et tubes, les tubes à refroidissement par air ou les échangeurs de chaleur à plaques. Par exemple, les échangeurs de chaleur à plaques occupent moins d'espace. En revanche, les échangeurs de chaleur à coquille et tubes peuvent être plus évolutifs et conviennent aux conditions de haute température et haute pression.
• Maintenance et nettoyage : Les échangeurs de chaleur, en particulier ceux utilisés pour les fluides huileux ou visqueux, doivent être nettoyés régulièrement pour éviter l'encrassement et le colmatage, ce qui peut avoir un impact sur l'efficacité du transfert de chaleur et les performances globales. Le nettoyage est essentiel pour maintenir les performances à long terme et la fiabilité des échangeurs de chaleur. Tenez compte des exigences de maintenance et de nettoyage des différents types d'échangeurs de chaleur. Tenez compte de la facilité d'accès, de nettoyage et de maintenance de l'équipement.
• Coût et budget : Le coût d'achat initial et le coût d'installation de l'échangeur de chaleur, ainsi que les coûts d'exploitation, y compris la consommation d'énergie, la maintenance et les réparations.

Q&A

Q1 : Pourquoi les échangeurs de chaleur à coquille et tubes sont-ils toujours un choix privilégié dans de nombreuses applications industrielles ?

A1 : Malgré l'émergence de technologies modernes d'échange thermique, les échangeurs de chaleur à coquille et tubes restent privilégiés dans de nombreuses applications industrielles car ils restent efficaces. Ils sont construits pour durer et peuvent gérer des volumes plus importants de fluide. De plus, la conception des échangeurs de chaleur à coquille et tubes est familière aux professionnels de l'industrie. Il existe une base de connaissances bien établie concernant les performances, la maintenance et les problèmes potentiels.

Q2 : Comment les acheteurs B2B déterminent-ils le bon échangeur de chaleur pour leur application spécifique ?

A2 : Tout d'abord, il faut comprendre le but premier des échangeurs, qu'il s'agisse de chauffer, de refroidir, de condenser ou de vaporiser. Ensuite, il faut tenir compte des types de fluides, de leurs températures, de leurs niveaux de pression et de tout risque potentiel. Ensuite, il faut tenir compte de l'efficacité de l'échangeur, de l'espace disponible et des contraintes budgétaires. Enfin, il faut consulter les fournisseurs. De nombreux fournisseurs d'échangeurs de chaleur disposent d'équipes d'ingénieurs qui aident les acheteurs à choisir le bon équipement.

Q3 : Quelles sont les tendances émergentes en matière de technologie des échangeurs de chaleur dont les acheteurs B2B doivent être conscients ?

A3 : Il existe de nouveaux matériaux pour les échangeurs de chaleur. Par exemple, le graphène est un candidat sérieux pour les futures conceptions d'échangeurs de chaleur en raison de sa conductivité thermique exceptionnelle. Il existe également des conceptions d'échangeurs de chaleur compacts. Les unités de systèmes combinés qui intègrent l'échange thermique à d'autres processus, comme la récupération de chaleur, sont également de plus en plus populaires.