حليم Tp Echangeur Tubulaires [PDF]

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ÉCHANGEURS TUBULAIRES Introduction Dans les sociétés industrielles, l'échangeur de chaleur est un élément essentiel de toute politique de maîtrise de l'énergie. Une grande part (90 %) de l'énergie thermique utilisée dans les procédés industriels transite au moins une fois par un échangeur de chaleur, aussi bien dans les procédés eux -mêmes que dans les systèmes de récupération de l'énergie thermique de ces procédés. On les utilise principalement dans les secteurs de l'industrie (chimie, pétrochimie, sidérurgie, agroalimentaire, production d'énergie, etc.), du transport (automobile, aéronautique, marine), mais aussi dans le secteur résidentiel et tertiaire ( chauffage, climatisation, etc.). Le choix d'un échangeur de chaleur pour une application donnée dépend de nombreux paramètres : domaine de température et de pression des fluides, propriétés physiques et agressivité de ces fluides, maintenance et encombrement. Il est évident que le fait de disposer d'un échangeur bien adapté, bien dimensionné, bien réalisé et bien utilisé permet un gain de rendement et d'énergie consommée des procédés.

2.1 Différents types d'échangeurs tubulaires 2.1.1 Différentes catégories existantes Pour des raisons historiques et économiques, les échangeurs utilisant des tubes comme constituant principal de la paroi d'échange sont les plus répandus. On peut distinguer trois catégories en fonction du nombre de tubes et de leur arrangement, qui autorisent une surface d'échange croissante entre les deux fluides du m2 à quelques milliers de m2 : 

échangeur monotube (figure 2a ), dans lequel le tube est placé à l'intérieur d'un réservoir et a généralement la forme d'un serpentin ou d'un drapeau ;

Figure 2 - Divers types d'échangeurs tubulaires

Principe    o o

o

Les échangeurs tubulaires utilisant des tubes comme constituant principal de la paroi d'échange sont largement répandus. On distingue 3 catégories : L'échangeur monotube : un tube ayant généralement la forme d'un serpentin est placé à l'intérieur d'un réservoir; L'échangeur coaxial (ou « tube-in-tube ») : deux tubes sont imbriqués l'un dans l'autre. En général, le fluide chaud ou à haute pression s'écoule dans le tube intérieur; L'échangeur multitubulaire, qui peut exister sous trois formes : Échangeur à tubes séparés : à l'intérieur d'un gros tube sont placés plusieurs petits tubes, maintenus écartés par des entretoises; Échangeur à tubes ailetés (batteries à ailettes) : il est constitué d'un faisceau de tubes, répartis en nappes, dans lesquels circule un fluide ayant un bon coefficient d'échange (liquide ou fluide frigorigène). Le fluide extérieur étant un gaz, on met des ailettes sur la face externe des tubes pour en améliorer l'échange; Échangeur à tubes et calandre : ils sont constitués d’un faisceau de tubes placé dans une enveloppe (calandre). Les tubes sont maintenus par des plaques (perforées) qui servent également de chicanes pour l’écoulement du fluide circulant côté calandre.