La charge thermique détermine la surface de transfert de chaleur requise, tandis que les débits et les pertes de charge dictent les configurations des canaux et des orifices ; les écarts de température du procédé et les facteurs d’encrassement déterminent la marge de conception. Par ailleurs, les différentes spécifications de plaques offrent des surfaces, des coefficients de transfert de chaleur et des plages de perte de charge variables. La différence entre une unité de production d’eau chaude sanitaire de 60 kW et une sous-station de chauffage urbain de 60 MW va bien au-delà du simple nombre de plaques.
ENTREZ EN CONTACTDans le secteur des échangeurs de chaleur à plaques (PHE), désigner la « puissance » d’un appareil ne fait généralement pas référence à sa consommation électrique, mais plutôt à sa capacité de transfert thermique ou à sa charge thermique — c’est-à-dire la quantité de chaleur transférée du fluide chaud au fluide froid par unité de temps. Strictement parlant, un PHE ne produit pas d’énergie, il se contente de transférer de la chaleur ; ainsi, les termes « capacité de transfert thermique » ou « charge thermique » (exprimés en kW ou MW) sont plus précis.
Cela représente la chaleur libérée par le fluide chaud ou absorbée par le fluide froid dans des conditions de fonctionnement spécifiques. En supposant un régime permanent et des pertes thermiques négligeables vers l’environnement, le transfert de chaleur des deux côtés est identique :
Qh ≈ Qc
Ici, Q désigne ce que l’on appelle couramment la « puissance ».
Charge thermique
Surface d’échange thermique
La charge thermique détermine la quantité de chaleur à transférer, tandis que le programme de température et le coefficient global de transfert de chaleur déterminent la surface de transfert de chaleur requise.
| Charge thermique | Options PHE typiques | Critère principal de sélection |
|---|---|---|
| < 100 kW | Brasé / à joints | Compacité contre facilité d’entretien |
| 100 kW – 1 MW | À joints / semi-soudé / à grand écart | Entretien, encrassement et caractéristiques des fluides |
| 1 – 10 MW | À joints / semi-soudé / entièrement soudé / à plaques et enveloppe | Pression de fonctionnement, température et configuration des raccords |
| > 10 MW | Grande puissance / Soudé / À plaques et enveloppe / Plusieurs unités | Répartition du débit, redondance et facilité de maintenance |
Ces plages constituent des lignes directrices plutôt que des limites fixes. La charge thermique seule ne détermine pas la conception de l’échangeur à plaques.
Les applications inférieures à 100 kW utilisent souvent des échangeurs à plaques brasés, mais la « puissance » seule ne dicte pas le type d’échangeur à plaques retenu. La sélection réelle dépend des débits, des températures d’entrée/sortie, des pressions, des caractéristiques des fluides, des risques d’encrassement, des exigences de maintenance et des contraintes d’encombrement. À condition que la charge thermique, le débit, la température, la perte de charge et le fluide soient adaptés, un Échangeur de Chaleur à Plaques Jointées peut être conçu pour l’application. Cela est particulièrement vrai si le fluide contient des agents d’encrassement, des particules ou des fibres, ou s’il présente un risque élevé de contamination nécessitant un nettoyage mécanique périodique ou une extension éventuelle de la capacité ; dans de tels cas, un échangeur à plaques jointé (démontable) peut constituer un choix plus logique qu’un échangeur brasé, même pour des puissances aussi faibles que 50–100 kW.
Les applications typiques comprennent : l’eau chaude sanitaire pour les appartements, les villas et les petits hôtels ; le chauffage des piscines et des spas ; les petites pompes à chaleur ; le refroidissement hydraulique et des huiles lubrifiantes à l’aide d’échangeurs à plaques ; le refroidissement des machines-outils, des lasers et des équipements de soudage ; les petits groupes frigorifiques et les circuits frigorifiques compacts ; le chauffage et le refroidissement dans les unités pilotes et les brasseries artisanales ; la récupération de chaleur sur un seul compresseur.
Il s'agit du domaine d'application naturel des échangeurs thermiques à plaques et cadre munis de joints d'étanchéité standards : ils disposent de surfaces de plaques modérées et de cadres pouvant accueillir de quelques dizaines à environ deux cents plaques. La plupart des applications nécessitent uniquement une configuration à un seul passage, bien que des conceptions à plusieurs passages ou à plusieurs étages soient utilisées lorsque le programme de température est exigeant. Échangeurs thermiques à plaques semi-soudés sont utilisés lorsqu’un côté transporte des fluides frigorigènes ou des milieux incompatibles avec les joints d’étanchéité standards ; Échangeurs thermiques à plaques à grand écart sont employés lorsque le circuit eau implique des milieux contaminés.
Les applications typiques comprennent : le chauffage et l’eau chaude sanitaire pour les hôtels, les hôpitaux et les bâtiments commerciaux ; les groupes frigorifiques (évaporateurs et condenseurs) ainsi que l’isolement des circuits entre les groupes frigorifiques et les bâtiments ; Hvac les salles de chaudières et les sous-stations de chauffage centralisées au niveau des bâtiments ; la pasteurisation, le chauffage/refroidissement dans les procédés CIP, la réfrigération par saumure et le refroidissement des produits dans les industries agroalimentaire et laitière ; brasseries et usines de boissons ; pompes à chaleur de taille moyenne et systèmes de récupération de chaleur ; refroidissement de l’eau de chemise des moteurs principaux marins ; chauffage de procédé pour certaines lignes chimiques et pharmaceutiques ; et récupération de chaleur résiduelle provenant de compresseurs et de petits fours.
À des charges thermiques plus élevées, le facteur limitant n’est pas nécessairement la surface disponible pour le transfert de chaleur. Le débit, la chute de pression autorisée, la taille des raccords, la vitesse et le diamètre des ports peuvent devenir les contraintes pratiques.
La sélection d’un échangeur de chaleur à plaques dépend de facteurs tels que le fluide traité, la pression de conception, la capacité, la température, les exigences en matière d’efficacité et la facilité de maintenance, et non de la capacité seule. Les échangeurs à plaques à joints toriques standard peuvent supporter des charges thermiques industrielles importantes dans des secteurs tels que la chimie, l’énergie, la transformation alimentaire et l’ingénierie marine. Un grand modèle unique Échangeurs de chaleur à plaques soudées est utilisé lorsque la pression ou la compatibilité avec les fluides exclut l’emploi de joints toriques standards ; pour des températures et des pressions encore plus élevées, Échangeurs de chaleur à plaques et enveloppe sont considérés.
Les applications typiques comprennent : les stations d’échange thermique au niveau des quartiers et les interfaces de transport/répartition ; les sous-stations de chauffage urbain ; le refroidissement auxiliaire des centrales électriques ; les pompes à chaleur industrielles à grande échelle et la récupération de chaleur résiduelle ; le refroidissement liquide au niveau des campus pour les centres de données ; le refroidissement de procédés dans la production d’acier, de ciment et d’aluminium électrolytique, etc.
Même pour des charges thermiques de 10 MW, 20 MW ou plus, une puissance nominale élevée à elle seule n’écarte pas nécessairement le choix des échangeurs à plaques jointées. Si des conditions telles que des températures élevées, des pressions élevées, des milieux corrosifs, des hydrocarbures ou des huiles, une incompatibilité des matériaux, des exigences strictes en matière d’étanchéité et des durées de fonctionnement continu prolongées coexistent, un Échangeur de chaleur à plaques entièrement soudé est un candidat sérieux à envisager. Pour les projets à plus grande échelle, il est conseillé de privilégier une configuration parallèle de plusieurs unités plutôt que de simplement augmenter excessivement la taille d’une seule unité.
Sélectionner un échangeur de chaleur à plaques n’est pas simplement une question d’associer une charge thermique à un modèle standard. Des applications différentes peuvent nécessiter des tailles de plaques, des motifs de cannelures, des matériaux, des configurations de joints, des dispositions d’écoulement ou même des constructions d’échangeurs à plaques totalement différentes. JINFAN associe la fabrication d’échangeurs de chaleur à plaques, la conception interne d’outillages et des compétences en conception adaptée à chaque application pour soutenir des projets couvrant une large gamme de charges thermiques et de conditions de fonctionnement.
Pour les projets qui évoluent dans le temps, les exigences peuvent passer d’une application standard avec eau propre à un procédé sensible à l’encrassement, ou encore d’une fourniture initiale d’équipement à un remplacement de plaques et à une augmentation de capacité.
En combinant la fabrication de plaques, la conception d’outillages, l’assemblage d’échangeurs à plaques et plusieurs configurations d’échangeurs, JINFAN peut répondre aussi bien aux choix initiaux d’équipement qu’aux besoins ultérieurs de remplacement, de personnalisation et d’extension .
Notre gamme de produits comprend
• Échangeurs de chaleur à plaques à joints
• Échangeurs de chaleur à plaques à grand écart
• Échangeurs de chaleur à plaques semi-soudés
• Échangeurs de chaleur à plaques entièrement soudés
• Échangeurs de chaleur à plaques et enveloppe
• Évaporateur à plaques
• Condenseur à plaques
• Échangeurs de chaleur bloc
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