Les principaux types d’échangeurs thermiques et leurs caractéristiques respectives

La fonction principale de l’échangeur de chaleur est de permettre le transfert de chaleur entre deux fluides à travers une paroi. Il s’agit d’un équipement très utile dans de nombreuses industries, que ce soit au niveau du processus de production ou de stockage. Néanmoins, pour limiter les pertes thermiques et obtenir des résultats optimums, il faut savoir choisir le bon équipement. Pour vous aider, découvrez ci-après les différents types d’échangeurs de chaleur et leurs caractéristiques.

La nature du fluide pour classifier les échangeurs thermiques

L’un des critères permettant de différencier les types d’échangeurs de chaleur est la nature du fluide qui y circule. En fait, il peut s’agir soit d’un échangeur à eau, soit d’un échangeur à air. Néanmoins, le principe de fonctionnement de l’équipement reste le même.

L’échangeur à air, comme son nom l’indique, repose sur le transfert de chaleur entre deux gaz de différentes températures. Il peut s’agir d’une batterie tube ailette, d’une batterie tube ailette ventilée ou encore d’un échangeur à plaques.

En ce qui concerne l’échangeur à eau, il s’agit généralement d’un équipement permettant le transfert thermique entre deux fluides. Il peut être à plaques, de type serpentin ou multitubulaire. Ce dernier modèle est réservé aux grosses puissances, tandis que l’échangeur de type serpentin se retrouve généralement dans les systèmes de récupération de chaleur sur eaux grises.

Les types d’échangeurs selon le contact établi entre les fluides

La classification des échangeurs de chaleur peut aussi tenir compte du contact entre les fluides ou les gaz. Dans ce cas, vous pouvez avoir des échangeurs de chaleur à contact direct et des échangeurs à contact indirect.

Pour un échangeur à contact direct, les fluides utilisés lors du processus sont mélangés complètement. L’échangeur à contact indirect, quant à lui, est utilisé pour les fluides dont il faut préserver les propriétés respectives et qu’il ne faut pas mélanger. Cette catégorie comprend les échangeurs de surface.

Les échangeurs thermiques selon l’orientation des fluides

L’orientation relative des fluides constitue aussi un critère permettant de classifier les types d’échangeur de chaleur. Il s’agit donc avant tout de modèles d’échangeur à contact indirect.

Dans cette catégorie, vous pouvez avoir :

• Des échangeurs de chaleur à flux parallèle, lorsque les deux fluides se déplacent dans la même direction ;

• Les échangeurs thermiques à contre-courant, pour les fluides dont le déplacement s’effectue à l’opposé ;

• Les échangeurs de chaleur à flux croisé, ce mode de circulation des fluides se trouve entre la circulation en parallèles et la circulation à contre-courants. Il s’impose généralement du fait de contraintes technologiques ;

• Les échangeurs à un seul passage ;

Notons aussi par ailleurs qu’il existe des échangeurs thermiques à plusieurs passes. Ils permettent une circulation de type « multi-passes » à l’un ou aux deux fluides concernés.

Les modèles d’échangeurs en fonction de leur structure

La classification des échangeurs de chaleur peut aussi se faire en fonction de leur structure et de leur forme physique. Dans ce cas, vous avez le choix entre :

• Les échangeurs thermiques à plaques et cadres – appelé aussi échangeurs de chaleur à plaques, ce modèle s’appuie sur des plaques métalliques pour assurer le transfert de chaleur entre deux fluides. Son principal avantage est son faible coût à l’achat. Aussi, sa forte turbulence réduit considérablement l’encrassement. Ce modèle s’utilise surtout pour le lait, les crèmes, la bière ou encore les mélanges pour glaces et autres boissons.

• Les échangeurs de chaleur à coque et tube – ce type d’échangeur de chaleur est le plus utilisé dans le domaine de l’industrie. Il se démarque par sa résistance aux pressions élevées. Ce modèle bénéficie, en effet, d’une structure mécanique robuste. Les échangeurs de chaleur à coque et à tube sont surtout utilisés pour les produits de viscosité faible à moyenne.

• Les échangeurs à double tube – il s’agit du modèle d’échangeur le plus basique et le plus abordable. Avec ses composants standardisés, il est aussi facile à entretenir et à réparer. De plus, il s’utilise très bien sous haute pression et sous haute température.

Sachez également qu’à part les critères mentionnés plus haut, les échangeurs de chaleur peuvent aussi être classés selon le fait qu’il y ait ou non stockage temporaire de la chaleur. Vous l’aurez compris, le choix est vaste. Pour être sûr de choisir l’échangeur thermique idéal, vous devez tenir compte de vos besoins, et de l’utilisation finale de l’équipement.