Un échangeur thermique est un dispositif qui permet de transférer de la chaleur d’un fluide à un autre. C’est un élément courant des installations industrielles, mais on retrouve ce même principe aussi dans la climatisation ou le chauffage. Nous allons donc définir ici ce qu’est précisément un échangeur de chaleur, ou échangeur thermique, et comment il fonctionne.
Quelle est l’utilité d’un échangeur thermique ?
Un échangeur thermique est un dispositif qui permet de transférer de la chaleur d’un fluide à un autre. Il peut s’agit d’une installation très simple. Un radiateur en fonte est un échangeur thermique par exemple. L’eau chaude qui circule dans les canalisations du radiateur chauffe l’air ambiant par l’intermédiaire de la fonte qui monte en température grâce à l’eau. Dans un échangeur de chaleur, les deux fluides ne doivent pas être en contact, mais la chaleur doit être transférée via un matériau de contact.
Les différents matériaux utilisés pour les échangeurs thermiques
Pour transférer une chaleur, il faut un matériau de contact entre les deux fluides qui soit approprié. On utilise le plus souvent des matériaux comme le cuivre, l’acier inoxydable, l’aluminium et le titane. Le choix s’explique en raison de la nature des fluides utilisés, de la température de fonctionnement, des contraintes de pression et de la durée de vie requise.
Qu’est-ce qu’un fluide dans un échangeur thermique ?
Lorsque l’on parle de fluide, on peut parler indifféremment de l’eau, de l’air, de gaz, de liquides ou de mélanges divers. Le premier fluide est à une certaine chaleur, le deuxième fluide est celui que l’on souhaite mettre à une température donnée par la proximité du premier. On parle de fluide primaire et de fluide secondaire. Ils peuvent être par nature complètement différents puisque par principe ils ne se mélangent jamais. On retrouve là l’exemple du radiateur avec l’eau chauffée d’un côté et l’air ambiant qui sont les deux fluides.
Les différents types d’échangeurs thermiques des installations industrielles
Il existe plusieurs types d’échangeurs thermiques selon les besoins techniques, les contraintes de place ou les fluides utilisés. Les types d’échangeurs thermiques les plus courants sont les échangeurs de chaleur à plaques, ou à plaques brasées, les échangeurs thermiques tubulaires ou à faisceaux tubulaires.
Dans un échangeur de chaleur, les deux fluides peuvent circuler dans le même sens, en sens inverse, se croiser une ou plusieurs fois. Toute la question est de trouver le temps adapté pour être au plus proche de la surface de contact afin de transmettre la chaleur. Tout est décidé par le but que l’on souhaite atteindre avec l’échangeur de chaleur.
Cette efficacité de l’échangeur de chaleur est au cœur même de sa conception. Un échangeur de chaleur sert à utiliser une température donnée d’un fluide pour la transmettre à un autre. Ce sont autant d’économies d’énergies réalisées et c’est l’utilisation d’un processus technique simplifié. C’est pourquoi, à toutes les échelles, l’échangeur de chaleur est inhérent à tout système de fonctionnement.