Dans l’industrie, l’échangeur thermique joue un rôle crucial en récupérant de l’énergie grâce au transfert de chaleur entre deux points à températures distinctes. Cette différence de température est essentielle pour optimiser les processus industriels.
Qu’est-ce qu’un échangeur thermique ?
Un échangeur thermique est un dispositif essentiel pour transférer la chaleur d’un fluide chaud à un fluide froid à travers une paroi, sans contact direct. Il existe deux types principaux de récupération de chaleur : à haute température, au-delà de 90C, provenant des fumées de combustion ou vapeur d’échappement, et à basse température, sous 60C, issue des circuits de refroidissement, eaux usées, ou air chaud. L’échangeur à plaques est le plus répandu, tandis que les modèles à fils fins innovent dans les échanges eau/air à faible écart de température. Ces systèmes sont cruciaux pour optimiser l’injection d’eau dans les chaudières.
Les différents types d’échangeurs thermiques
- Échangeur coaxial : Deux fluides, chaud et froid, circulent séparément dans des tubes en acier inoxydable et en verre.
- Échangeur à faisceau tubulaire horizontal : Un fluide passe dans les tubes, l’autre dans la calandre, autour des tubes.
- Échangeur à faisceau tubulaire vertical : Avantage de faible encombrement au sol.
- Échangeur à plaques : Offre une haute efficacité avec des surfaces d’échange élevées, mais engendre des pertes de charge importantes.
Les modes de transfert : comment fonctionne un échangeur thermique ?
- À co-courant : Les fluides circulent parallèlement dans la même direction.
- À contre-courant : Les fluides circulent parallèlement, mais dans des directions opposées.
- À courant croisé : Les fluides circulent perpendiculairement l’un par rapport à l’autre.
- À tête d’épingle : Un fluide fait demi-tour dans un conduit large, l’autre le traverse, combinant co-courant et contre-courant.
Comment fonctionne un échangeur thermique à plaques ?
- Les échangeurs thermiques à plaques utilisent des fluides circulant de chaque côté des plaques ondulées.
- Applications courantes : climatisation, réfrigération, production d’eau chaude sanitaire.
- Types de plaques : à joints, soudées, brasées, fusionnées.
- Systèmes possibles : eau/eau, air/air (VMC).
Comprendre le fonctionnement d’un échangeur thermique tubulaire
L’échangeur thermique tubulaire est constitué de multiples tubes insérés dans une calandre, offrant une grande résistance à la pression. Bien qu’il soit assez volumineux et peu adapté aux installations domestiques, il est idéal pour les installations puissantes. Ce type d’échangeur est couramment utilisé dans les tours de refroidissement des centrales nucléaires.
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Comment évaluer l’efficacité d’un échangeur thermique et réaliser des économies d’énergie ?
- Minimisation des pertes de chaleur pour un rendement optimal de l’échangeur thermique.
- Importance de la conductivité des matériaux pour une efficacité accrue.
- Différence de température critique entre les fluides pour un échange thermique efficace.
- Utilisation dans divers systèmes : chaudière, pompe à chaleur, etc.
- Formule d’efficacité : puissance thermique échangée/potentialité maximale.
Quel est le délai de retour sur investissement pour l’installation d’un échangeur thermique ?
Le retour sur investissement d’un échangeur thermique est influencé par le secteur et l’application spécifique. En exploitant la chaleur fatale, la puissance récupérée, valorisée par le coût de l’énergie, permet de déterminer le ROI.
Comment financer l’installation de vos échangeurs thermiques ?
- CEE : Financement partiel ou total de l’installation d’échangeurs thermiques.
- IND-BA-112 : Récupération de chaleur sur tour aéro-réfrigérante.
- IND-UT-103 : Récupération sur compresseur d’air.
- AGRI-TH-104 : Récupération sur groupe de froid hors tank à lait.
- BAT-TH-154 : Récupération instantanée sur eaux grises.
- RES-CH-108 : Valorisation de chaleur fatale en France métropolitaine.
