Plus de 9 exemples d'échangeurs de chaleur : faits détaillés

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Cet article traite d'exemples d'échangeurs de chaleur. Le nom nous permet de comprendre plus facilement la signification d'échangeur de chaleur.

L'échangeur de chaleur n'est rien d'autre qu'un équipement qui échange de la chaleur entre deux substances afin d'abaisser ou d'élever la température aux niveaux souhaités. Dans cet article, nous étudierons ce qu'est un échangeur de chaleur, quels sont ses différents types et différents exemples d'utilisation d'échangeurs de chaleur.

Qu'est-ce qu'un échangeur de chaleur ?

L'échangeur de chaleur est un équipement utilisé pour transférer la chaleur entre le fluide de travail et le fluide dont la température doit être abaissée ou augmentée.

Les échangeurs de chaleur utilisent des tubes creux à travers lesquels les fluides sont passés. Les fluides ont une différence de température entre eux en raison de laquelle le transfert de chaleur a lieu. La chose la plus importante pour que le transfert de chaleur ait lieu est la différence de température entre les deux objets/fluides. Dans cet article, nous aborderons les différentes types d'échangeurs de chaleur et leurs exemples.

exemples d'échangeurs de chaleur
Image : Échangeur de chaleur tubulaire

Générique de l'illustration: Wikipédia

Types d'échangeurs de chaleur selon le sens d'écoulement des fluides

Selon le sens d'écoulement des fluides les uns par rapport aux autres, on peut classer les échangeurs de chaleur en trois types. Ces types sont donnés dans la liste ci-dessous-

  1. Échangeur de chaleur à flux parallèle- Lorsque les fluides s'écoulent dans le même sens l'un par rapport à l'autre, l'échangeur de chaleur sera qualifié d'échangeur de chaleur à flux parallèles. La température du fluide chaud diminue tandis que la température des fluides froids augmente.
  2. Échangeur de chaleur à contre-courant- Lorsque les fluides s'écoulent en sens opposé l'un par rapport à l'autre, alors l'échangeur de chaleur sera appelé échangeur de chaleur à contre-courant. On peut constater l'efficacité de la échangeur de chaleur utilisant la formule discuté dans les sections ultérieures de cet article.
  3. Échangeur de chaleur à flux croisés- Comme leur nom l'indique, les échangeurs de chaleur à flux croisés sont les échangeurs de chaleur dans lesquels les fluides s'écoulent perpendiculairement les uns aux autres. Les tubes font quatre-vingt-dix degrés l'un par rapport à l'autre.

Types d'échangeurs de chaleur selon le processus de transfert

La classification des échangeurs de chaleur sur la base des processus de transfert est donnée dans la liste ci-dessous-

  1. Type de contact indirect- Dans ce type d'agencement, les courants de fluide se séparent et le transfert de chaleur s'effectue en continu à travers une paroi de séparation dans et hors de la paroi de manière transitoire. Différents types d'échangeurs de chaleur à contact indirect comprennent un échangeur de chaleur à stockage, lit fluidisé échangeur de chaleur etc...
  2. Type de contact direct– Dans l'échangeur de chaleur à contact direct, deux fluides échangent de la chaleur en entrant en contact direct l'un avec l'autre. Ils échangent de la chaleur puis se séparent les uns des autres.

Efficacité de l'échangeur de chaleur

L'efficacité de l'échangeur de chaleur est un rapport entre le transfert de chaleur réel qui a lieu et le transfert de chaleur maximal qui peut avoir lieu dans l'échangeur de chaleur.

L'importance de l'efficacité est qu'elle permet aux concepteurs de prédire comment un échangeur de chaleur donné effectuera un nouveau travail. La procédure d'essai et d'erreur est éliminée si nous connaissons l'efficacité de l'échangeur de chaleur.

Exemples d'échangeurs de chaleur

Les endroits où les échangeurs de chaleur sont utilisés sont indiqués dans la liste ci-dessous-

Préchauffeurs d'air

Le nom suggère que l'air est chauffé avant de l'envoyer pour effectuer tout autre processus. Par exemple, ils peuvent être utilisés dans des chaudières pour augmenter l'efficacité thermique de la centrale électrique. L'air préchauffé améliorera la qualité de l'alimentation en carburant de la centrale électrique.

Économiseurs

C'est une alternative au système de climatisation. Les économiseurs utilisent l'air extérieur pour refroidir le bâtiment au lieu de faire fonctionner des compresseurs comme ceux utilisés dans les systèmes de climatisation. Cela permet également d'économiser une énorme somme d'argent car il économise de l'énergie.

Évaporateurs

Les évaporateurs sont utilisés pour convertir n'importe quel liquide en sa forme gazeuse. La température du liquide reste la même. Le processus de changement de phase est un processus isotherme. Les évaporateurs sont utilisés dans les chaudières pour transformer l'eau liquide en vapeur gazeuse. Dans les évaporateurs, la température du carburant est la même lorsqu'il subit une transformation de phase. D'autre part, la température du fluide plus froid qui est utilisé comme fluide de travail à l'intérieur de l'échangeur de chaleur augmente.

Surchauffeurs

Les surchauffeurs sont utilisés à l'intérieur des chaudières qui convertissent la vapeur humide en vapeur sèche. La vapeur sèche est la vapeur dans laquelle il n'y a pas d'eau liquide. La fraction de siccité de la vapeur sèche est de 1 ou 100 %. Les surchauffeurs sont utilisés pour surchauffer la vapeur. La qualité et l'enthalpie de la vapeur surchauffée sont supérieures à la vapeur humide ou à la vapeur saturée normalement utilisée.

Tubes réfrigérants

Les condenseurs sont à l'opposé de ce que sont les évaporateurs. Les condenseurs ramènent le liquide de son état gazeux sans modifier sa température. Les condenseurs sont de simples échangeurs de chaleur qui absorbent la chaleur de la vapeur et la reconvertissent en eau liquide. La quantité de chaleur absorbée est égale à la chaleur latente de vaporisation de l'eau. Comme pour les évaporateurs, la température du carburant reste la même et la température du fluide chaud utilisé comme fluide de travail à l'intérieur de l'échangeur de chaleur diminue.

Les tours de refroidissement

Une tour de refroidissement est une tour utilisée pour rejeter la chaleur du système vers l'environnement. La chaleur expulsée du système est de la chaleur résiduelle qui n'a aucune utilité dans le processus ultérieur. Ces tours apparaissent comme des cheminées par lesquelles un nuage de gaz est expulsé. Ce nuage de gaz n'est rien d'autre que le gaz du fluide de travail. La chaleur est dissipée sous forme de vapeur.

Échangeur de chaleur de piscine

Un échangeur de chaleur pour piscine transfère la chaleur d'un flux d'eau chaude vers le flux d'eau plus froide de la piscine sans les mettre en contact direct les uns avec les autres.

Refroidisseur d'huile hydraulique

Un refroidisseur d'huile hydraulique refroidit l'huile hydraulique. Ceux-ci peuvent être utilisés dans les blocs d'alimentation, les laveuses à pression et les moteurs, presque partout où l'huile hydraulique est utilisée. L'huile hydraulique doit être refroidie car sans refroidissement, l'huile peut prendre feu en raison de températures plus élevées et peut être mortelle pour l'opérateur ainsi que pour la machinerie.

Bouilleurs

L'utilisation la plus courante des échangeurs de chaleur est dans les chaudières. Les chaudières utilisent des échangeurs de chaleur pour chauffer l'eau liquide afin qu'elle soit convertie en vapeur. Dans tout le processus de changement de phase, la température du liquide/gaz reste la même, ce qui signifie qu'il s'agit d'un processus isotherme. Nous avons déjà expliqué dans les sections ci-dessus comment les échangeurs de chaleur travail à l'intérieur d'une chaudière.

Vestes d'eau

Dans les chemises d'eau, l'eau est utilisée pour refroidir ou chauffer les gaz d'échappement traversant le moteur. Nous pouvons voir des chemises dans les moteurs de fusée, les gaz d'échappement chauds chauffent le carburant, puis le carburant est renvoyé pour combustion. Cela augmente l'efficacité de la combustion du moteur-fusée. Dans les automobiles, la chemise d'eau est utilisée pour refroidir le moteur et éviter une perte de chaleur excessive. La chemise d'eau fait baisser la température du moteur.

Autres types d'échangeurs de chaleur

De manière plus générale, il existe de nombreux autres types d'échangeurs de chaleur. Ils sont donnés dans la liste ci-dessous-

  • Échangeurs de chaleur Shell et Tube
  • Assiettes échangeur de chaleur
  • Echangeur de chaleur a plaques et a calandre
  • Échangeur de chaleur à roue adiabatique
  • Échangeur de chaleur à tubes à ailettes
  • Plaque d'oreiller échangeur de chaleur