I. Utilisation

 

Les échangeurs à tubes et calandre sont largement utilisés dans l’industrie comme évaporateur, condenseur, préchauffeurs, et générateurs de vapeur dans l’industrie pétrochimique et dans le domaine nucléaire. Ils sont aussi présents dans les process et dans l’industrie du froid. Cette large utilisation s’explique par une grande plage de puissance disponible et des conditions de fonctionnements variées. On trouve ainsi une variété de fonctionnement allant d’application sous vide à des applications à hautes pressions (plus de 100 MPa), des applications cryogéniques à des hautes températures (environ 1100 °C), et n’importe quelle différence de température et de pression entre les deux fluides, limitée seulement par les matériaux de construction.

 

 

II. Marché des échangeurs de chaleur

 

Les échangeurs de chaleur sont présents dans de nombreux secteurs industriels tels que l’industrie chimique, l’HVAC, l’agro-alimentaire (voir graphique ci-dessous), etc. Les échangeurs de chaleur peuvent être classés dans quatre grandes familles qui se composent des échangeurs à tubes et calandre, des échangeurs à plaques, des refroidisseurs à air et des tours de refroidissement. Les échangeurs de type tubes et calandre détiennent la plus grande part du marché mondial des échangeurs de chaleur en 2013.

 

 

III. Description générale d'un échangeur à tubes et calandre

 

Comme son nom l’indique, ce type d’échangeur comprend une calandre (enveloppe cylindrique) avec un faisceau tubulaire à l’intérieur de celle-ci et des chicanes (le plus souvent transversales), qui ont pour rôle de diriger l'écoulement du fluide circulant dans la calandre, d'en augmenter le temps de séjour et d'assurer la rigidité du faisceau. Les fluides peuvent circuler à l’état liquide ou gazeux (échangeur monophasique) ou alors changer de phase (échangeur diphasique). Les échangeurs diphasiques peuvent être utilisés pour évaporer un liquide (appelés bouilleurs, Kettle ou évaporateurs suivant le domaine d’application), ou condenser une vapeur (appelés condenseurs).

 

 

IV. Codes de constructions

 

La partie VIII de l'ASME (American Society of Mechanical Engineers) relatif aux chaudières et appareils sous pression (Boiler and Pressure Vessel Code) sert de code de construction.