Les échangeurs à plaques et calandre (PSHE - Plate and Shell Heat Exchanger) constituent une évolution relativement récente dans la famille des échangeurs à plaques soudées. Leur développement industriel s’est accéléré à partir des années 1980-1990, avec pour objectif explicite de combiner les performances thermiques élevées des échangeurs à plaques corruguées et la robustesse mécanique des échangeurs à tubes et calandre.

 

Historiquement, cette technologie a été portée par quelques acteurs pionniers, en particulier dans les pays nordiques et anglo-saxons, pour répondre à des besoins industriels non couverts par les BPHE (limités en pression et taille) ni par les échangeurs tubulaires classiques (volumineux, moins intensifs). Aujourd’hui, l’échangeur à plaques et calandre est reconnu comme une technologie mature, largement déployée dans les secteurs de l’énergie, du nucléaire, du GNL, de la pétrochimie et de la réfrigération industrielle.

 

I. Description Technologique

 

L’échangeur à plaques et calandre appartient à la famille des échangeurs à plaques soudées, et se caractérise par l’intégration d’un paquet de plaques corruguées soudées à l’intérieur d’une calandre cylindrique sous pression. Les plaques, de forme circulaire, sont empilées axialement pour former un faisceau cylindrique. Leur corrugation (chevrons) assure simultanément :

 

II. Principe de construction général

 

Le cœur de l’échangeur est constitué d’un paquet de plaques, généralement circulaires corruguées (certains fabricants proposent des plaques de forme oblongue), assemblées par soudage (généralement laser) selon une logique alternée :

 

III. Circulation des fluides

 

Contrairement aux PGHE (souvent en contre-courant strict), les échangeurs à plaques et calandre offrent une grande flexibilité de schémas d’écoulement :

 

IV. Conception des canaux et intensification des échanges

 

Les plaques sont généralement embouties à partir de tôles planes par presse, avec :

 

V. Domaines d’utilisation privilégiés

 

Fluides utilisés :

 

VI. Fabrication

 

La fabrication d’un échangeur à plaques et calandre repose sur une chaîne industrielle exigeante, combinant précision géométrique et qualité de soudage.

 

 

VII. Exploitation et maintenance

 

Comportement à l’encrassement

Les échangeurs à plaques et calandre sont préférentiellement adaptés aux fluides propres à faiblement encrassants. Le risque principal est le bouchage partiel de certains canaux, qui peut entraîner une dégradation sensible des performances, sans toutefois provoquer une défaillance immédiate grâce à la nature multicanaux du faisceau.

 

 

VIII. Performances et domaine de fonctionnement

 

 

IX. Synthèse

 

L’échangeur à plaques et calandre se positionne comme une solution hautes performances, combinant :

 

X. Quelques fabricants