Qu’est-ce qu’un échangeur à plaques ?
Un échangeur à plaques désigne un dispositif conçu pour transférer la chaleur entre deux fluides (gaz ou liquides). Ce dernier contient deux chambres séparées dans lesquelles le transfert de chaleur se réalise. Ce sont des chambres séparées en acier inoxydable. À l’intérieur de celles-ci, le fluide chaud et le fluide froid circulent sans se mélanger et sans se toucher. Nous retrouvons des échangeurs de chaleur à plaques dans les accumulateurs à stratification par exemple. Les échangeurs vont chauffer l’eau puis la pomper en haut. L’échangeur de chaleur à plaques est très avantageux, notamment car il est extensible en fonction des besoins, grâce à sa construction unique. Différents types d’échangeurs à plaques existent.
Quels sont les différents types d’échangeurs de chaleur à plaques ?
Les différents types d’échangeurs de chaleur à plaques sont :
- Échangeur à plaques et joints
- Échangeur à plaques brasées
Échangeurs à plaques et joints
Les échangeurs à plaques et joints démontables présentent l’assemblage le plus compliqué. Un bâti qui contient des tirants enveloppe le paquet de plaques de transfert et de joints. Pour assurer une longue durée de vie du dispositif, il faut que ce type d’échangeur thermique puisse être démonté, afin de procéder à des nettoyages. Pour que l’échangeur ait plus de puissance, l’ajout de plaques supplémentaires est tout à fait envisageable. Ajouter des plaques donne la possibilité d’adapter la puissance de l’équipement lors de l’installation. Pour utiliser un tel élément avec de l’eau de mer, les échangeurs peuvent se composer de plaques de transfert en titane. Ces dernières ont une parfaite résistance aux attaques de sel.
Échangeurs à plaques brasées
Les échangeurs à plaques brasées sont un modèle plus compact et offrent une bonne efficacité. Nous retrouvons cet échangeur soit avec des plaques de transfert en inox, soit des plaques de transfert en nickel. Les plaques à base de nickel permettent d’utiliser des fluides qui présentent un niveau de corrosion plus important. Ce type d’échangeur à plaques donne la possibilité aux fluides de permuter sans endommager l’appareil. Les échangeurs à plaques inox brasées ont une excellente résistance à la pression (jusqu’à 30 bars). En revanche, les échangeurs à plaques au nickel brasées résistent moins à la pression, soit jusqu’à environ 10 bars. Afin d’utiliser un tel appareil avec des pressions plus fortes, une construction adéquate est nécessaire.
Quels sont les 2 types d’échanges thermiques des échangeurs à plaques ?
Les deux types d’échanges thermiques des échangeurs à plaques sont :
- Échange monophasique : il s’agit d’un échange flux de chaleur entre deux liquides. Cela signifie qu’il n’y a pas de changement d’état lors de cet échange de flux de chaleur. L’échange se réalise par augmentation de la température ou diminution de celle-ci. C’est ce que l’on appelle une forme de chaleur sensible. C’est le cas notamment des radiateurs.
- Échange diphasique : Contrairement au type monophasique, avec le diphasique il y a un changement d’état au moment du transfert de chaleur entre les deux fluides. C’est la chaleur latente. Un tel échange se retrouve dans les évaporateurs des systèmes frigorifiques et les condenseurs.
Comment fonctionnent les échangeurs thermiques à plaques ?
Le fonctionnement des échangeurs thermiques à plaques est assez simple, mais peut s’avérer complexe lorsque l’on n’est pas du métier. Au sein des échangeurs à plaques, il est possible d’avoir des courants entre le fluide primaire et le fluide secondaire soit croisés, opposés ou parallèles. C’est dans des canaux différents que les deux fluides peuvent converger. Il y a un canal pair et un canal impaire. Ces deux derniers sont proches l’un de l’autre, afin que l’un des fluides puisse refroidir ou réchauffer l’autre. Ces canaux sont en mesure de garder le fluide à la température que l’on souhaite, et ce durablement. Concernant les technologies d’échangeurs, nous pouvons citer :
- Conduction
- Convection
- Rayonnement
Trois différents modes d’écoulement existent :
- Circulation à courants croisés
- Circulation à contre-courant
- Circulation à co-courant
Comment nettoyer un échangeur de chaleur à plaques ?
Pour nettoyer un échangeur à plaques, les solutions sont les suivantes :
- Nettoyage mécanique : nécessite le démontage des plaques des échangeurs.
- Nettoyage chimique : il n’y a pas besoin de démonter les plaques.
Pour le nettoyage mécanique de l’échangeur, il faut notamment procéder au desserrage des boulons conçus pour maintenir les plaques et retirer le bâti, ainsi que les tirants. Ensuite, il faut effectuer le démontage des plaques les unes après les autres et ne pas oublier de repérer les positions de celles-ci. Le changement de chaque plaque est envisageable avant de remonter l’ensemble. Si l’on souhaite les conserver, il est possible de les nettoyer avec une brosse ou sous pression. En ce qui concerne le nettoyage chimique, il faut utiliser un acide sulfurique concentré à 10 % et laisser le produit agir environ 10 minutes avant d’effectuer le rinçage de l’échangeur.