Chauffage tubulaire en acier inoxydable de structure simple

Un échangeur de chaleur tubulaire se compose d'une calandre, d'un faisceau de tubes, d'une plaque tubulaire, de chicanes et d'un caisson tubulaire. La calandre, généralement cylindrique, renferme un faisceau de tubes dont les extrémités sont fixées à la plaque tubulaire. Deux fluides circulent pour l'échange thermique : un fluide froid et un fluide chaud. Le premier circule à l'intérieur des tubes et est appelé fluide caloporteur ; le second circule à l'extérieur des tubes et est appelé fluide caloporteur. Afin d'améliorer le coefficient de transfert thermique du fluide caloporteur, plusieurs chicanes sont généralement installées à l'intérieur de la calandre. Ces chicanes augmentent la vitesse du fluide caloporteur, le forçant à traverser plusieurs fois le faisceau de tubes selon un parcours prédéfini et renforçant ainsi la turbulence du fluide. Les tubes d'échange thermique peuvent être disposés en triangles équilatéraux ou en carrés sur la plaque tubulaire. La disposition en triangles équilatéraux est relativement compacte, offrant une forte turbulence du fluide caloporteur et un coefficient de transfert thermique élevé. Une disposition carrée facilite le nettoyage extérieur du tuyau et convient aux fluides sujets à l'entartrage.

Les principaux paramètres de contrôle des échangeurs de chaleur tubulaires sont la surface de chauffe, le débit d'eau chaude, la capacité d'échange thermique et les paramètres du fluide caloporteur.

Chaque passage d'un fluide à travers un faisceau tubulaire est appelé un passage tubulaire ; chaque passage à travers la calandre est appelé un passage calandre. Le schéma représente l'échangeur de chaleur monotube et monocalandre le plus simple, abrégé en échangeur de chaleur de type 1-1. Pour améliorer la vitesse du fluide à l'intérieur du tube, des chicanes peuvent être installées aux deux extrémités du caisson tubulaire afin de diviser les tubes en plusieurs groupes. De cette manière, le fluide ne traverse qu'une portion de tube à la fois, effectuant ainsi plusieurs allers-retours au sein du faisceau tubulaire : c'est ce qu'on appelle un passage multitube. De même, pour augmenter la vitesse d'écoulement à l'extérieur du tube, des chicanes longitudinales peuvent également être installées à l'intérieur de la calandre afin de contraindre le fluide à traverser l'espace calandre plusieurs fois : c'est ce qu'on appelle un passage multicalandre. Les procédés multitubes et multicalandre peuvent être utilisés conjointement.