Le principe d’un échangeur à plaques
Un échangeur à plaques est un équipement assurant un échange thermique entre deux fluides (liquide ou gazeux). Par sa conception, il est particulièrement adapté dans le cas de fluides chargés en particules. Il s’agit d’un équipement en acier inoxydable très répandu dans l’industrie.
Les échangeurs à plaques, aussi appelés échangeurs à larges canaux, sont des appareils qui proposent des performances thermiques élevées.
Justement, Les plaques soudées sont par la suite déformées par hydroformage de manière à former le circuit d’échange de chaleur entre les 2 fluides. L’échangeur thermique permet donc un transfert d’énergie calorifique d’un fluide primaire (dit « chauffant ») à un fluide secondaire (dit « chauffé »). Par conséquent, ce type d’équipement permet d’augmenter le coefficient d’échange.
Ces fluides circulent au sein de l’échangeur entre les plaques de diverses manières :
- à co-courant : Les fluides circulent dans la même direction et l’écoulement sera parallèle.
- à contre-courant : Les fluides vont traverser les canaux mais cette fois dans des directions inverses assurant les meilleures performances.
- à courant croisé : Les deux fluides de l’échangeur vont s’écouler de manière perpendiculaire.
Les fluides thermiques qui circulent au sein de l’échangeur peuvent être de l’air, de l’eau, un gaz, un liquide … etc. Cependant les échangeurs à plaques sont souvent utilisés pour des transferts de chaleur avec des deux fluides identiques, par exemple : liquide/ liquide ou encore gaz/ gaz.
Enfin, dotés de larges canaux les échangeurs à plaques soudées sont particulièrement adaptés à des fluides visqueux et difficiles, notamment chargés en particules.
Schéma de principe d’un échangeur à plaques soudées
Les caractéristiques techniques de l’échangeur à plaques
Conditions d’utilisation de l’appareil :
En fonction du secteur d’activité et des besoins de chaque société, un échangeur peut aussi bien être utilisé en monophasique, en condensation ou évaporation.
La majorité des échangeurs à plaques soudées supportent des pressions maximales d’environ 40 bars et des températures maximales avoisinant les 400°C
D’autre part, les entrées et sorties de l’appareil sont visibles, et ces équipements se nettoient sur les 2 circuits.
Les échangeurs à plaques sont des équipements industriels qui peuvent être fait à partir de divers matériaux tels que l’acier inoxydable et le Duplex.
Les avantages d’un échangeur à plaques
Grâce à leur concept innovant,un échangeur à plaques est compact et robuste ! Ainsi ils ont de nombreux avantages, d’une part en termes de volume à traiter, et d’autre part en termes d’encombrement réduit.
La constitution du réseau de plaques d’échange est réalisable dans de nombreux matériaux dont les aciers inoxydables duplex particulièrement reconnus pour leur tenue à la corrosion et leur excellente résistance mécanique.
De plus, ils possèdent des performances thermiques élevées combinant vitesses de produit optimisées et pertes de charge minimales.
Aussi, c’est un équipement dont la maintenance et le nettoyage sont aisés car ses 4 côtés sont généralement démontables. Dotés de portes latérales, les manipulations des échangeurs thermiques à plaques soudées sont facilitées durant les périodes d’entretien.
Enfin, ces échangeurs peuvent être utilisés en monophasique, en condensation ou en évaporation. Ils s’adaptent et peuvent fonctionner à des hautes pressions et des hautes températures.
Les inconvénients de l’échangeur à plaques
L’échangeur à plaque est un appareil qui présente un inconvénient principal, à savoir qu’il fonctionne avec des écarts de température limités.
Ce type d’échangeur requiert un entretien régulier avec un arrêt de l’appareil et un nettoyage des canaux.
Aussi, bien que les risques de fuites soient rares sur ce genre d’équipements, ils restent à surveiller.
Les domaines d’application de l’échangeur à plaques
Les domaines d’application des échangeurs à plaques soudées sont nombreux. En effet c’est un appareil industriel que l’on retrouve notamment dans :
La sucrerie : l’échangeur à plaque est utilisé pour réchauffer les jus avant la phase de clarification, ils sont aussi utilisés pour les mélasses et les sirops issus de la cristallisation.
La distillerie : il va permettre de refroidir ou encore de réchauffer les jus, en effet, les échangeurs à plaques sont adaptés aux fluides chargés grâce à leurs larges canaux.
L’agroalimentaire : là encore l’échangeur thermique à plaque sera nécessaire à la réchauffe ou au refroidissement de divers liquides dans le secteur de l’agroalimentaire. De plus, il est facilement nettoyable, un avantage majeur et nécessaire pour les procédés alimentaires.
La pétrochimie : l’échangeur à plaque peut être préféré à l’échangeur tubulaire classique dans le secteur de la pétrochimie car ses performances sont 25% plus efficaces en termes de refroidissement de liquides.
L’industrie papetière : il va permettre d’atteindre la température idéale des eaux de lavage.
De même, cet appareil sera aussi beaucoup utilisé dans les secteurs industriels suivants :
- La chimie verte,
- L’exploitation minière,
- Le traitement des eaux,
- La pharmacie,
- La biotechnologie,
- La brasserie