Le principe d’un échangeur de chaleur, c’est de transmettre la température d’un fluide à un autre fluide sans que les deux en se mélangent. Il faut pour cela deux fluides qui circulent dans deux canaux différents et une surface d’échange thermique. Sans parfois même s’en rendre compte, il y a de nombreux échangeurs de température dans notre environnement quotidien. Essayons de voir de plus près comment il fonctionne.
Où trouve-t-on des échangeurs de chaleur ?
Des échangeurs, il y en a partout autour de nous. Certains objets sont même, par définition, des échangeurs de chaleur. C’est typiquement le cas d’un radiateur de type chauffage central. L’eau chaude contenue dans ses canalisations vient chauffer la fonte, l’acier ou l’aluminium qui constitue le radiateur, chaleur qui se transmet alors à l’air ambiant. Un radiateur est donc un échangeur de chaleur, comme la climatisation qui va venir refroidir l’air de la maison. On en trouve aussi dans la voiture, de façon à évacuer la chaleur du moteur ou encore dans les cafetières de façon à faire chauffer très vite l’eau du café.
Les échangeurs de chaleur sont bien entendu très présents dans le domaine industriel. Il y est question d’échange de fluides, qu’il s’agisse d’eau, d’air, de différents produits chimiques ou de gaz.
Comment se constitue un échangeur de chaleur ?
Un échangeur de chaleur se présente de bien des façons différentes. Le principe, c’est que deux fluides vont être à proximité l’un de l’autre pour que les deux échangent leur chaleur. Les deux fluides sont dans deux canaux différents afin de ne jamais se mélanger, et de ne se transmettre leur température qu’au travers d’une surface de contact.
Mais cela peut s’interpréter de façon très différente en raison des contraintes matérielles, techniques, de place, de coût. La plupart des échangeurs de chaleur, ou échangeurs thermiques sont en tout cas des plaques (il existe différentes techniques pour les relier comme le brasage). Ces plaques sont superposées les unes aux autres, généralement nombreuses et ondulées de façon à augmenter la surface de contact. Les deux fluides y circulent sans se mélanger tout en évacuant la chaleur.
Les fluides peuvent se croiser, aller dans le même sens, serpenter l’un autour de l’autre ou encore aller dans le sens inverse de l’autre. Tout est question de place disponible, mais aussi d’objectifs en matière de contrôle de la température.
L’objectif d’un échangeur de chaleur
L’échangeur thermique permet de contrôler la température. L’idée n’est pas seulement d’évacuer la chaleur, par exemple dans un moteur de voiture, mais d’exploiter cette chaleur à d’autres fins. L’échangeur de chaleur permet donc le recyclage des calories. Le contrôle de la température par un échangeur thermique est une solution naturelle, à faible coût et qui permet de réduire l’empreinte carbone d’un processus industriel. C’est pourquoi c’est un secteur qui fait l’objet d’améliorations régulières afin de toujours gagner en efficacité.
