Échangeur de Chaleur de Gaz d'Échappement

Un échangeur de chaleur est un dispositif permettant de transférer l’énergie thermique d’un liquide ou d’un gaz vers un autre liquide ou gaz sans que les deux n’entrent jamais en contact l’un avec l’autre. Un échangeur de chaleur à coque et tubes classique contiendra un faisceau de tubes à l’intérieur d’une enveloppe extérieure ou d’un corps. De l’eau froide s’écoule à travers ces tubes, tandis que de l’eau chaude ou du gaz circule à l’extérieur des tubes, permettant à la chaleur de l’eau chaude ou du gaz d’être transférée à l’eau plus froide à l’intérieur des tubes.

Un bon exemple de la façon dont le processus fonctionne sont les piscines, où la plupart sont chauffées via une chaudière, utilisant du gaz, du GPL ou de la biomasse comme source d’énergie. En théorie, le moyen le plus efficace de chauffer la piscine serait de faire circuler l’eau de la piscine directement à travers la chaudière. Mais si cela se produisait, les produits chimiques utilisés dans l’eau de la piscine pour assurer sa propreté se corroderaient rapidement et endommageraient les pièces vitales à l’intérieur de la chaudière, entraînant une défaillance prématurée et un remplacement coûteux.

Cependant, en utilisant un échangeur de chaleur comme «interface» entre le circuit d’eau de la chaudière et le circuit d’eau de la piscine, la chaudière est protégée contre les dommages et l’eau de la piscine est rapidement chauffée à la température requise; l’eau de la piscine passant par le «noyau tubulaire» central, tandis que l’eau chaude de la chaudière circule à l’extérieur des tubes, transférant de l’énergie thermique à l’eau de la piscine.

D’autres exemples d’applications où des échangeurs de chaleur Bowman sont utilisés.

Dans un échangeur de chaleur à coque et tube, le liquide de refroidissement circule généralement à travers le «noyau du tube» central pour refroidir l’huile chaude, l’eau ou l’air qui passe sur et autour des tubes. La direction dans laquelle les deux fluides traversent l’échangeur de chaleur peut être soit un «flux parallèle», soit un «contre-courant».

L’écoulement parallèle permet au fluide à refroidir de s’écouler à travers l’échangeur de chaleur dans la même direction que le fluide de refroidissement. Bien que cet agencement fournisse un refroidissement, il a des limites et peut également créer une contrainte thermique à l’intérieur de l’échangeur de chaleur, car une moitié de l’unité sera sensiblement plus chaude que l’autre.

Dans le refroidissement à contre-courant, le fluide de refroidissement entrant absorbe plus de chaleur lorsque le fluide «chaud» se déplace dans la direction opposée. Le fluide de refroidissement se réchauffe lorsqu’il traverse l’échangeur de chaleur, mais à mesure que de l’eau plus froide pénètre dans l’échangeur de chaleur, il absorbe plus de chaleur, réduisant la température beaucoup plus bas que ce qui pourrait être obtenu avec un flux parallèle.

La différence de température moyenne entre le fluide de refroidissement et le fluide refroidi est également plus uniforme sur toute la longueur de l’échangeur de chaleur, ce qui réduit la contrainte thermique.

En fonction du débit et de la température, les performances de transfert de chaleur pourraient être jusqu’à 15% plus efficaces avec le contre-courant, permettant éventuellement d’utiliser un échangeur de chaleur plus petit, économisant de l’espace et de l’argent!

Plus d’informations sur les avantages du contre-courant.

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