L’ouvrage de la référence [4] G.P. Purohit ; The chemical Engineering Guide to Heat Transfer; 1983 propose une méthode d’estimation du coût des échangeurs.

 

I. Tubes et calandre

I.1. Prix de base

L’équation suivante permet le calcul du prix de base en [US$/ft^2] :

 

I.2. Coefficient \(p\)

 

 

I.3. Coefficient f

 

Le tableau suivant permet de déterminer la constance  :

 

I.4. Coefficient \(r\)

 

Le tableau suivant présente le facteur correctif en fonction du type d’échangeur :

 

I.5. Prix final

 

Le calcul du prix final se fait par l’équation suivante en [US$] :

 

I.6. Calcul du coefficient correcteur

 

Le coefficient est égal à :

 

I.7. Détermination de \(C_S\) : Coefficient correcteur du type de calandre

 

 

I.8. Détermination de \(C_X\) : Coefficient correcteur des joints d’expansion

 

Ce coefficient est donné en fonction du type de joint et du diamètre de la calandre :

 

I.9. Calcul du coefficient \(C_L\) : caractéristique de la longueur des tubes

 

Plus les tubes sont longs, moins l’échangeur coutera cher (moins de tubes à couper pour une même surface d’échange totale).

 

I.10. Calcul du coefficient  : Fonction du nombre de passes de tubes

 

Si le nombre de passes est inférieur ou égal à 2, ce coefficient est nul. Un échangeur peut avoir au maximum 20 passes de tubes.

L’équation suivante donne le coefficient :

 

I.11. Calcul du coefficient \(C_{PS}\) : fonction de la pression maximale admissible dans la calandre

 

Si la pression est inférieure à 150 psi (10.34 bar), ce coefficient est égal à zéro. Sinon, l’équation suivante permet de calculer le coefficient :

 

I.12. Calcul du coefficient \(C_{PT}\) : fonction de la pression maximale admissible dans les tubes

 

 

I.13. Calcul du coefficient \(C_{mt}\) : fonction du matériau des tubes

 

On a la formule :

 

I.14. Calcul du coefficient \(C_{ms}\) : dépendant du matériau de la calandre

 

I.15. Calcul du coefficient \(C_{mc}\) : dépendant du matériau des têtes (channel) de l’échangeur

 

I.16. Calcul du coefficient  : en fonction du matériau utilisé pour la plaque tubulaire

$$C_{mts}=0,06\times (M_2-1)$$

dépend du matériau utilisé (cf. Tableau 5).

 

Le tableau suivant donne les valeurs de \(M_1\) et \(M_2\)  :

 

 

I.17. Calcul de \(C_g\)  : Coefficient correcteur de l’épaisseur des tubes

On a :

 

II. Échangeurs à tubes (double tube, multi tubes)

 

II.1. L’équation du prix de base

Grâce à l'analyse des prix d'achat d'un grand nombre d’échangeurs tubulaires obtenus via des appels d'offres au cours de la période 1980-1982, cette équation a été élaborée pour estimer le coût de base de l'échangeur en $/pied² :

 

II.2. Facteur correctif du diamètre interne de la calandre et de la longueur des tubes : \(C_{ID}\)

 

Ces facteurs sont tracés sur la courbe ci-dessous. Le diamètre de base est de 4 pouces (facteur \(C_{ID}=0\)).

II.3. Coefficient correcteur du nombre de tubes : \(C_{NT}\)

 

Lorsque le nombre de tubes augmente, le coût unitaire de l’échangeur (à surface d’échange constante) diminue. L’échangeur à double tubes (\(N_T=1\)) a été sélectionné comme référence.

 

II.4. Coefficient correcteur du nombre d’ailettes par tube : \(C_{NF}\)

 

II.5. Facteur correctif de la hauteur d’ailette : \(C_{HF}\)

Le facteur correctif dû à la hauteur d’ailette est tracé ci-dessous. Pour les tubes sans ailette, \(C_{HF}=0\).

 

II.6. Facteurs correctifs des matériaux de construction

 

Le prix de base est établi pour une construction en acier carboné. L’alliage de construction affecte significativement le prix de l’échangeur, dépendant du prix du matériau et de sa quantité.

 

II.7. Coefficient correcteur total : \(C_T\)

 

Le coefficient correcteur total est le produit de l’ensemble des coefficients correcteurs :

 

II.8. Prix final

Le prix final de l’échangeur est calculé par la relation en [US$] :