Qu’est ce qu’un échangeur de chaleur ?
Un échangeur est un équipement permettant un transfert thermique. Un échangeur de chaleur est un dispositif qui permet de transférer la chaleur d’un fluide à un autre fluide sans qu’ils se mélangent. Il est généralement utilisé dans les systèmes de chauffage, de climatisation et de production d’énergie pour récupérer la chaleur produite par les processus et la transférer à un autre fluide qui en a besoin. Il peut donc être utilisé pour refroidir, réchauffer ou condenser un liquide.
Un échangeur thermique est généralement composé d’un faisceau tubulaire, d’une calandre, de plaques tubulaires ainsi que de boites de distribution. Aussi, les échangeurs thermiques sont réglementés par le TEMA (Tubular Exchanger Manufacturer’s Association). Ce dernier est une association de fabricants d’échangeurs de chaleur tubulaire. Le TEMA a établi un ensemble de normes de construction des échangeurs. Ces dernières sont régulièrement misent à jour et publiées. En conséquence, la plupart des échangeurs tubulaires utilisés par les industries de transformation sont construits selon les normes TEMA.
Fabricant d’échangeur de chaleur
L’échangeur de chaleur est un équipement qui est fabriqué par Labbe Process Equipment depuis plus de 70 ans. Cela, sous forme d’échangeurs thermiques tubulaires en inox et en alliages nickel. Ainsi, nous avons développé une gamme d’échangeurs à plaques soudées: – Echangeur thermique parallélépipédique : Weplex® – Echangeur thermique cylindrique : Compalex® De plus, nous maîtrisons en interne toutes les étapes de conception, d’étude et de fabrication afin de vous assurer un travail de qualité dans un délai maîtrisé.
Labbe a également conçu des échangeurs spécifiques pour les économies d’énergie en récupérant la chaleur des fumées : – l’échangeur à tubes à ailettes – Economiseurs – Ecofinex®. De par notre expérience, nous sommes en mesure de vous proposer le dimensionnement thermique et mécanique de votre échangeur de chaleur. En effet, nous disposons d’un bureau d’études intégré.
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Dimensionnement et fabrication d’un échangeur thermique
Étape 1 : Calcul thermique
Labbe Process Equipment possède un savoir-faire ainsi qu’une une expérience de longue date.Par conséquent, nous sommes aptes à définir le type d’échangeur adapté à votre besoin. Aussi, nous définiront la puissance et la surface d’échange. Cela ce fait en fonction de vos exigences de process industriels (fluides, densité, viscosité, utilisation, conditions opératoires, …) mais également en accord avec la norme de construction TEMA.
Étape 2 : Calcul mécanique
Une fois la géométrie de l’échangeur de chaleur définie, la chaudronnerie Labbe réalise des calculs de conception mécanique. Notre but est de déterminer l’épaisseur de paroi de la calandre, l’épaisseur des boites ainsi que l’épaisseur des plaques tubulaires. Nous déterminons également la nécessité d’un soufflet de dilatation.
Étape 3 : Plans de fabrication
Enfin, avec toutes les dimensions de l’échangeur de chaleur définies, nous réalisons les plans de fabrication. Ces derniers contiennent les détails sur les différentes parties de l’échangeur de chaleur.
Étape 4 : Fabrication
Étapes de fabrication d’un échangeur réalisé dans nos ateliers : 1. Découpe des tôles 2. Formage des fonds bombés 3. Usinage des plaques tubulaires, des chicanes et des brides 4. Roulage des viroles/réalisation de la calandre 5. Soudage automatique pour les circulaires et les longitudinales, 6. Soudage manuel pour les piquages, 7. Tubage (tubes soudés et/ou dudgeonnés)/mise en place des plaques 8. Polissage, décapage et passivation, 9. Tests réglementaires
Les différents modes de transfert de chaleur
Cette convection correspondant au transfert d’énergie thermique entre deux fluides à travers une surface d’échange, peut être effectuée de plusieurs manières grâce à des appareils : – A co-courants : l’échangeur est traversé par les deux fluides dans le même sens. – A contre-courants : les fluides traversent l’appareil dans un sens contraire. – A courants croisés.
Les échangeurs thermiques peuvent traiter une multitude de fluides différents. L’échange de chaleur peut s’effectuer entre : – Gaz/gaz – Liquide/gaz – Liquide/Liquide – Condensation – Evaporation – Air/eauLes matériaux utilisés dans la fabrication des échangeurs
– Acier inoxydable 304L, 316L, 316Ti, 321, 310S – Duplex U45N, U35N – Uranus B6 – Alliages nickel C22, C276, C2000 – Incoloy
Les différentes types d’échangeurs
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L’échangeur tubulaire
Cet échangeur est constitué de tubes disposés à l’intérieur d’une enveloppe appelée « calandre ». Cet appareil thermique est l’échangeur le plus présent dans les installations thermiques industrielles. Nous sommes habitués à en concevoir et en produire depuis des décennies, c’est pourquoi nous sommes reconnus pour notre expertise.
Avantages : – Capable de supporter des fluides avec des températures d’entrée très différentes – Capable de supporter des pressions très élevées Peu de perte de charge
L’échangeur tubes à ailettes
Ce type d’échangeur sert principalement à refroidir ou réchauffer des fluides grâce à du gaz, ou inversement. Sa mission consiste donc en la récupération de chaleur. Il se compose d’un faisceau de tubes munis d’ailettes embouties ou fixées par pression, de trémies et de plusieurs collecteurs. Cette construction en ailettes permet d’accroître de manière significative la surface d’échange thermique et ainsi l’efficacité thermique, en prenant un minimum de place. Ce type d’échangeur peut ainsi récupérer les fumées et donc l’énergie fatale.
Avantages : – Récupération de l’énergie fatale – Encombrement minimum – Utilisable avec du fuel gaz et du fuel oil – Retour sur investissement rapide
L’échangeur Weplex : plaques soudées et larges canaux
Cet échangeur consiste en une série de fines plaques d’inox soudées entre elles dans lesquelles ont fait passer le fluide caloporteur et entre lesquelles on fait passer le produit à traiter. Il est particulièrement utilisé en sucrerie, en blanchisserie, en distillerie et dans les procédés de chauffage.
Avantages : – Robuste – Compact – Limite l’encrassement et donc les arrêts de production – Est visitable – Bon coefficient d’échange
L’échangeur avec faisceau de plaques
Cet appareil se compose d’une calandre cylindrique ou parallélépipédique dans laquelle se trouve un faisceau de plaques soudées.
Avantages : – Compact et robuste – Démontable – Technologie hybride alliant les performances de l’échangeur à plaques soudée et la fiabilité des échangeurs tubulaires. – Coefficient d’échange thermique élevé – Faible encrassement – Peu de perte de chargeComment bien choisir son échangeur thermique ?
Le choix d’un échangeur thermique se fait en fonction de vos conditions d’utilisation. Ainsi, dans le choix d’un échangeur de chaleur, plusieurs facteurs entrent en jeu : – La fonction : Les échangeurs possèdent des avantages propres qui s’adaptent différemment à la fonction pour laquelle ils sont utilisés. – Les conditions d’utilisation : en effet, les échangeurs s’adapteront de manière différente à la température des fluides, au débit ainsi qu’à la pression des fluides en entrée et sortie d’échangeur. – Le type de fluide : Du type de fluide peut dépendre les matériaux mais aussi le type de votre appareil. Par exemple, un fluide chargé sera plus efficacement traité par un échangeur à plaques soudées et larges canaux que par un échangeur tubulaire. – La place allouée à l’appareil : si certains appareils sont compacts à l’instar de l’échangeur à plaques soudées d’autres sont plus volumineux. Il est donc primordial de connaitre à l’avance l’emplacement pour concevoir l’appareil. – L’entretien et la maintenance : certains appareils comme l’échangeur à plaques soudées Weplex® nécessitent peu d’entretien et un simple coup de jet d’eau suffit, là où il faut une intervention plus fréquente et plus longue pour d’autres échangeurs.
En plus des échangeurs tubulaires, à plaques soudées, tubes à ailettes ainsi que à faisceau de plaques, Labbe Process Equipment est capable de réaliser des : – échangeurs d’acide sulfurique, d’acide phosphorique, d’acide nitrique, – évaporateurs à flot tombant, – condenseurs de vapeur de rhum, – condenseurs de vapeur d’acétone, – refroidisseurs, – réchauffeurs de jus, – cristalliseurs, – échangeurs stérilisateurs, – pasteurisateurs, – aéroréfrigérants (avec des tubes à ailettes), – bouilleurs, des évaporateur multitubulaire, etc … En terme de capacité, nous pouvons réaliser des échangeurs thermiques pouvant aller jusqu’à 6,5m de diamètre sur 50m de long pour un poids de 150 tonnes. Pour répondre à toutes vos contraintes de corrosion, Labbe propose alors des échangeurs en duplex, super duplex, hastelloy, monel, inconel ainsi qu’en titane.
Nos équipements procédés
Découvrez nos différents types d’appareils de process :
Quel est le principe de fonctionnement d’un échangeur de chaleur ?
Le principe de fonctionnement d’un échangeur de chaleur est basé sur la transfert de chaleur entre deux fluides en contact sans qu’ils se mélangent. Le transfert de chaleur peut être effectué de deux manières : par conduction et par convection.
Dans un échangeur de chaleur, les deux fluides circulent chacun dans leur propre circuit, séparé par des parois solides. Les parois permettent le transfert de chaleur d’un fluide à l’autre sans que les deux fluides ne se mélangent.
Le fluide chaud (par exemple, l’eau chaude) circule dans un des serpentins de l’échangeur de chaleur. Lorsqu’il traverse ce serpentin, la chaleur est transférée à travers les parois du tube au fluide froid qui circule dans l’autre serpentin de l’échangeur (par exemple, l’eau froide). Le fluide froid absorbe la chaleur du fluide chaud et se réchauffe, tandis que le fluide chaud se refroidit en transférant de la chaleur.
Le transfert de chaleur est favorisé par la différence de température entre les deux fluides, ainsi que par les propriétés des fluides et des parois. Les échangeurs de chaleur sont conçus de manière à maximiser le transfert de chaleur tout en minimisant les pertes de pression dans les circuits de fluides.
