I. Introduction

 

Les chicanes ont pour principal rôle :

• D'augmenter la vitesse du fluide dans la calandre ;
• D'augmenter la rigidité du faisceau ;
• De contrôler la direction de l’écoulement du fluide de la calandre.

 

Cependant, en contrepartie, elles augmentent les pertes de pression. Les différents types de chicanes sont présentés dans la Figure 1 suivante :

 

II. Chicane à simple segmentation

 

Ces chicanes sont les moins coûteuses, elles offrent généralement le transfert de chaleur et les pertes de charge les plus élevés. Elles sont fréquemment utilisées si une perte de pression suffisante est disponible pour permettre un espacement de chicanes assez faible afin d'augmenter le coefficient d'échange et pour éviter la vibration des tubes. L’espacement entre chicane à simple segmentation correspond généralement à 1/5 du diamètre de la calandre, cependant l’optimum peut se trouver à 2/5 ou 1/2 suivant les configurations. L’espacement minimal entre chicanes pour nettoyer le faisceau est de 50,8 mm ou 1/5 du diamètre de calandre. Des espacements plus faibles que 1/5 du diamètre de calandre provoque des fuites[1] plus importantes qui annulent l’avantage d’un meilleur transfert de chaleur par rapport aux chicanes moins espacées.

 

 

III. Chicane à double segmentation

 

 

IV. Chicane sans tubes dans les fenêtres

 

 

V. Type barreaux (Rod-type)

 

Ces chicanes servent surtout de supports pour les tubes (afin de supprimer ou au moins réduire les problèmes de vibrations des tubes) et permettent un écoulement longitudinal par rapport aux tubes avec une bonne distribution.  Pour certains échangeurs à tubes et calandre comme les bouilleur à thermosiphon horizontal, les condenseurs ou pour d'autres applications à changement de phase, il est intéressant d’éliminer l’écoulement transversal et d’avoir un écoulement purement longitudinal côté calandre. Dans le cas d'un débit important côté calandre et pour des fluides à faible viscosité, les chicanes à barreaux ont plusieurs avantages sur les chicanes segmentées :

 

VI. Chicane hélicoïdale

 

 

VII. Chicane en disque et beignet (disque & doughnut)

 

Ces chicanes ont été introduites à l’origine pour permettre une perte de charge plus faible et une meilleure pénétration de l’écoulement dans le faisceau tubulaire par rapport aux chicanes à simple segmentation. Elles sont faites d’une alternance de disques et chicanes en forme de beignet. Généralement, le diamètre du disque est un peu plus grand que la moitié du diamètre de la calandre, et le diamètre du trou du beignet est un peu inférieur à la moitié du diamètre de la calandre.

 

 

VIII. Espacement des chicanes

 

Le standard TEMA préconise un espacement minimum entre les chicanes égales à 1/5 du diamètre interne de la calandre. La réduction de l’espacement de chicane engendre une augmentation plus forte de la perte de charge que du coefficient de transfert de chaleur. Un compromis judicieux doit donc être trouvé entre la performance thermique et les pertes de charge.

 

 

IX. Ouverture des chicanes

 

Comme le montre la Figure 5, l’ouverture de chicane (baffle cut) est la hauteur de segment qui est retirée dans chaque chicane pour permettre au fluide de la calandre de s’écouler à travers le faisceau tubulaire. Ce paramètre est exprimé en pourcentage de la section interne de la calandre.

 

X. Déflecteur d’entrée (Impingement baffles)

 

Ces déflecteurs d’entrée sont généralement insérés juste en dessous du collecteur d’entrée. Leur but est de protéger la rangée supérieure des tubes contre l’érosion, la cavitation et/ou la vibration causées par l’impact d'un éventuel jet de fluide à grande vitesse sur les tubes. Une des formes les plus communes est une plaque carrée épaisse située juste en dessous du conduit d’entrée en face de la première rangé de tubes.