I. Description Technologique

Les échangeurs à faisceau de tubes lisses sont des échangeurs de chaleur principalement utilisés dans des configurations gaz / fluide ou air / fluide. De manière plus marginale et dans des cas spécifiques, ils peuvent également être rencontrés en applications gaz / gaz, notamment lorsque les contraintes thermiques ou d’encrassement excluent d’autres technologies plus compactes.

Ils sont constitués d’un ensemble de tubes cylindriques lisses, sans ailettes, disposés en faisceau, à l’intérieur desquels circule le fluide (liquide, vapeur, voire écoulement diphasique), tandis que le gaz s’écoule transversalement à l’extérieur des tubes.

Contrairement aux faisceaux à tubes ailetés, l’échange thermique s’effectue exclusivement sur la surface externe lisse des tubes, sans augmentation de surface. Cette caractéristique conduit à une densité de puissance volumique intrinsèquement limitée, mais confère en contrepartie à la technologie une robustesse thermique, mécanique et opérationnelle élevée, particulièrement recherchée dans des environnements sévères.

Cette technologie est privilégiée lorsque :

• Les températures gaz sont très élevées (jusqu’à plusieurs centaines, voire milliers de degrés),
• Les gaz sont fortement chargés (poussières, suies, cendres),
• Les conditions d’exploitation rendent l’utilisation d’ailettes inadaptée (encrassement rapide, corrosion, abrasion).

Les faisceaux de tubes lisses sont ainsi largement utilisés comme récupérateurs de chaleur sur fumées ou gaz de combustion, notamment dans les secteurs industriels lourds (énergie, métallurgie, verrerie, cimenterie, procédés thermiques).

Schéma d’un échangeur de type faisceau de tube lisse