Les échangeurs de chaleur à plaques sont populaires en raison de leur haut rendement et de leur conception compacte, mais leurs limites ne peuvent être ignorées dans certains scénarios spécifiques. Voici leurs principaux inconvénients, à prendre en compte lors de votre choix :
Le principe de conception des échangeurs de chaleur à plaques est « obtenir la plus grande surface d’échange thermique avec la moindre quantité de matériau ». Les limites supérieures de pression et de température des échangeurs de chaleur à plaques sont nettement inférieures à celles des échangeurs de chaleur à tubes et enveloppe. Les échangeurs de chaleur à plaques avec joints toriques reposent sur des joints en caoutchouc pour l’étanchéité. Ces matériaux polymères durcissent, vieillissent et perdent leur élasticité sous l’effet de températures élevées prolongées, ce qui conduit finalement à la défaillance de l’étanchéité. Pour atteindre une haute efficacité de transfert thermique, les plaques sont généralement très minces. Bien que le moulage ondulé confère une certaine rigidité structurelle, il est intrinsèquement inférieur aux tubes d’échange thermique à paroi épaisse.
JINFAN propose des échangeurs de chaleur à plaques entièrement soudés ou semi-soudés. En remplaçant les joints toriques en caoutchouc par une technologie de soudage au laser et en utilisant des plaques en acier inoxydable à haute résistance ou en alliage spécial, ces échangeurs permettent d’augmenter la pression de conception et d’étendre la plage de températures, adaptés sans difficulté aux conditions de fonctionnement sévères.
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Les échangeurs de chaleur à plaques se distinguent par une compacité inégalée et un rendement élevé, résultant d’un réseau complexe et miniature de canaux d’écoulement formé par des plaques ondulées disposées de façon très serrée. Toutefois, cette philosophie de conception introduit également une faiblesse opérationnelle majeure : des exigences extrêmement strictes en matière de pureté du fluide, ce qui les rend très sensibles aux obstructions liées à la nature du fluide, entraînant une série de difficultés opérationnelles et de maintenance. Dans des industries telles que la papeterie, le textile et la transformation alimentaire, le fluide peut contenir des fibres, des squames ou des résidus végétaux. L’obstruction empêche l’échange thermique et provoque une répartition inégale du débit. Le débit volumique du système ne répond plus aux exigences du procédé.
L’échangeur de chaleur à plaques JINFAN est spécifiquement conçu pour les fluides sales. L’échangeur de chaleur à plaques à grand jeu gère sans difficulté les liquides contenant des fibres, des cristaux ou des particules fines, tels que la pâte à papier, les solutions sucrées et les boues, réduisant ainsi significativement le risque d’encrassement et la fréquence des opérations de nettoyage.
En savoir plusLe cœur de la conception démontable et facilement entretenable d’un échangeur de chaleur à plaques repose sur une couronne de joints d’étanchéité élastiques disposés autour de son périmètre. Bien que cette conception apporte une grande commodité, elle introduit également une faiblesse intrinsèque ainsi qu’une charge continue d’entretien. Les joints constituent des facteurs déterminants de la fiabilité d’étanchéité, de la sécurité et du coût total sur le cycle de vie de l’équipement dans son ensemble. Les performances des joints pour échangeurs de chaleur à plaques reflètent essentiellement la stabilité du matériau polymère qui les compose dans des conditions de fonctionnement spécifiques. Les causes d’avarie comprennent le vieillissement thermique, la corrosion chimique et la déformation permanente.
JINFAN propose une sélection de joints haut de gamme pour échangeurs de chaleur à plaques (ECP), notamment en EPDM et en FKM, offrant une résistance chimique supérieure et une durée de vie prolongée dans des environnements à haute température, en présence d’huiles ou de milieux fortement corrosifs (tels que les acides, les alcalis et les solvants organiques). Nous proposons également des conceptions permettant un remplacement en ligne, réduisant ainsi les temps d’arrêt.
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Le haut rendement des échangeurs de chaleur à plaques repose en grande partie sur la forte turbulence qu'ils génèrent dans des canaux d'écoulement étroits. Toutefois, cet avantage est fortement atténué, voire se transforme en un inconvénient majeur, lorsqu'on traite des fluides à haute viscosité, ce qui pose des défis sérieux à leur rentabilité et à leur applicabilité. Les fluides à haute viscosité présentent une forte friction interne, qui inhibe fortement leur turbulence. Dans des conditions d'écoulement laminaire et à faible débit, si la température du côté chaud n'est pas correctement régulée, le fluide à haute viscosité situé à proximité de la surface de la plaque peut subir un échauffement local excessif en raison d'un échange thermique médiocre, conduisant à la formation d'encrassements solides difficiles à éliminer.
L'échangeur de chaleur à plaques JINFAN se distingue par un angle et une profondeur de gaufrage des plaques plus spécialisés, ainsi que par une configuration asymétrique des canaux d'écoulement, offrant des canaux d'écoulement à faible résistance personnalisés pour les fluides à haute viscosité. Parallèlement, nous pouvons calculer avec précision la puissance de la pompe requise et l’adapter exactement afin d’assurer un équilibre optimal entre efficacité et consommation énergétique dans les procédés d’échange thermique impliquant des milieux tels que l’asphalte, les résines et les solutions pharmaceutiques à forte concentration.
En savoir plusLes échangeurs de chaleur à plaques sont les champions incontestés de l'efficacité dans le transfert de chaleur liquide-liquide, mais leur structure de canal d'écoulement fait face à des défis majeurs lorsqu'elle est confrontée à des processus complexes de transfert de chaleur et de masse impliquant la phase gazeuse ou des changements de phase (condensation, évaporation). Bien que de telles fonctions puissent être « réalisées » au moyen de combinaisons multiphasées et multistages, leur efficacité, leur stabilité et leur économie sont souvent difficiles à égaler par rapport à des équipements dédiés. Fondamentalement, il s'agit d'appliquer de force un modèle hautement efficace, conçu pour des phases liquides continues, à des champs d'écoulement multiphasiques.
JINFAN propose des modèles dédiés d'évaporateurs/condenseurs à plaques. En exploitant des textures de plaques optimisées pour les procédés de changement de phase, ils garantissent une répartition uniforme du milieu en phase gazeuse et une évacuation efficace de la phase liquide. Notre conception intégrée à plusieurs étages regroupe, dans un châssis compact, les fonctions de préchauffage, d'évaporation et de surchauffe, permettant d'atteindre des rendements comparables, voire supérieurs, à ceux de certains équipements à tubes et calandre.
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L'élément central de transfert thermique d'un échangeur de chaleur à plaques—les plaques métalliques—malgré le formage précis et le choix des matériaux, reste toutefois continuellement exposé à des menaces pour son intégrité dans les environnements industriels sévères. La perforation des plaques, c'est-à-dire l'apparition de microtrous dans celles-ci en raison de la corrosion, de l'usure ou de la fatigue, constitue le type d'incident potentiel le plus grave et le plus risqué dans les échangeurs de chaleur à plaques. Pour les procédés traitant des fluides strictement incompatibles entre eux, il ne s'agit pas seulement d'une défaillance d'équipement, mais bien d'un risque fondamental lié à la conception, susceptible de déclencher une crise affectant l'ensemble de la chaîne de sécurité, environnementale et de production.
Échangeur de chaleur à plaques JINFAN : Pour les fluides strictement incompatibles (tels que les produits pharmaceutiques et les produits chimiques fins), nous proposons l’échangeur de chaleur à double paroi à couches superposées. En cas de perforation accidentelle de la première plaque, le fluide fuyard s’écoule par l’orifice de surveillance de sécurité situé entre les deux couches et déclenche une alarme, garantissant ainsi une isolation absolue et offrant une double protection pour une production sûre.
En savoir plusUn avantage économique fondamental des échangeurs de chaleur à plaques réside dans leur capacité à assurer un rendement élevé d'échange thermique avec un investissement initial relativement faible. Toutefois, cet avantage dépend fortement d'une condition préalable : l'utilisation de matériaux conventionnels (tels que les aciers inoxydables 304 ou 316). Dès que le fluide traité devient fortement corrosif, il devient nécessaire de passer à des métaux de haute qualité, comme le titane ou l’alliage Hastelloy C-276, ce qui entraîne une modification radicale, voire perturbatrice, de la structure des coûts. Dans certains environnements extrêmement corrosifs, il peut même s’avérer nécessaire de remplacer le châssis en acier au carbone par un revêtement en acier inoxydable ou par un matériau entièrement en acier inoxydable, et les boulons peuvent également nécessiter une mise à niveau, augmentant ainsi davantage les coûts.
JINFAN possède des capacités éprouvées de traitement de métaux spéciaux (titane, nickel, SMO 254, Hastelloy). En optimisant la conception de la structure des plaques, nous maximisons l’utilisation des matériaux et réduisons les déchets, tout en garantissant résistance à la corrosion et tenue mécanique. Parallèlement, nous proposons des solutions d’assemblage hybride de plaques (par exemple titane d’un côté et acier inoxydable de l’autre) pour une protection ciblée contre la corrosion, permettant ainsi une configuration optimale du coût global.
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Si vous êtes confronté aux défis suivants
Fluides sales, encrassants ou corrosifs
Pression ou température de fonctionnement proches ou supérieures aux plages normales
Exigences strictes en matière de risque de fuite et de coûts de maintenance
Veuillez nous contacter. Nos ingénieurs réaliseront une analyse détaillée des conditions de fonctionnement et
vous proposeront des échangeurs thermiques à plaques sur mesure afin de vous aider à trouver l’équilibre parfait entre efficacité, sécurité et coût total de possession.
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