I. Description Technologique

 

L’échangeur à tubes et calandre (fréquemment abrégé S&T ou STHE, pour l’anglicisme Shell and Tube) est sans conteste l’une des technologies d’échange de chaleur les plus anciennes, les plus connues et les plus largement déployées à l’échelle industrielle. Il assure l’échange thermique entre deux fluides, l’un circulant à l’intérieur des tubes (constituant un faisceau tubulaire), l’autre s’écoulant dans la calandre (enveloppe cylindrique externe) autour des tubes.

II. Cahier des charges procédés

 

 

III. Conception, géométrie et matériau

 

III.1. Architecture standardisée - Le TEMA

 

La conception des échangeurs à tubes et calandre repose largement sur le standard TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association), qui définit les configurations constructives via un code à trois lettres communément rappelé dans les feuilles de spécification échangeur :

 

III.2. Tubes et faisceau

 

III.3. Plaques tubulaires et passes

 

Les plaques tubulaires, situées aux extrémités du faisceau, et dans lesquelles sont insérés les tubes du faisceau, assurent le maintien mécanique des tubes et in fine l’étanchéité entre les circuits.

 

III.4. Chicanes

 

Les chicanes sont des éléments structuraux internes de la calandre, généralement réalisés sous forme de plaques métalliques circulaires d’épaisseur significative (typiquement de l’ordre de quelques millimètres). Elles sont percées selon le motif du faisceau tubulaire afin de permettre le passage et le maintien des tubes, et présentent usuellement une découpe partielle, appelée fenêtre, autorisant l’écoulement du fluide côté calandre. Les chicanes sont disposées en alternance d’orientation de fenêtre (haut/bas ou droite/gauche), de manière à imposer au fluide extra-tubulaire un chemin serpentant à travers le faisceau de tubes.

Les chicanes remplissent un double rôle fondamental :

 

IV. Usinage et fabrication

 

Préparation des composants (calandre et plaque tubulaire)

 

V. Autres spécifications

 

Installation et intégration :

 

VI. Avantages et limitations

 

VII. Quelques fabricants/fournisseurs