échangeur de chaleur de gaz d’échappement

Un échangeur de chaleur de gaz d’échappement est un système de préchauffage utilisé, par exemple, dans les chaudières où les gaz d’échappement sont utilisés pour augmenter la température du flux d’air d’admission en réduisant la différence thermique. Ainsi, la même chaudière peut atteindre le même résultat en utilisant moins d’énergie.

Dans ces systèmes de récupération, nous pouvons trouver différents systèmes tels que les systèmes air-air ou air-gaz d’échappement, ainsi que d’autres méthodes telles que les systèmes air-eau ou air-vapeur. Par exemple dans les séchoirs à bois.

Ces systèmes sont importants pour tirer parti de toutes nos ressources industrielles et utiliser l’énergie industrielle excédentaire pour réduire notre consommation et être plus responsable avec l’environnement naturel.

Chez Boixac Tech, nous avons des échangeurs de chaleur de gaz d’échappement qui peuvent fonctionner avec des températures élevées, des pressions élevées, des environnements poussiéreux et corrosifs.

Typologies d’échangeur de chaleur

mars 14, 2025mars 10, 2025 par Oficina Tècnica

TYPOLOGIES D’ÉCHANGEUR DE CHALEUR Il existe de nombreuses typologies d’échangeur de chaleur et plusieurs façons de les classer. Dans cet article, nous les classerons en fonction de : 1. Classification par construction Contact direct Contact indirect Échangeurs tubulaires Échangeurs à plaques 2. Classification par fonctionnement Échangeurs liquide-liquide Échangeurs liquide-gaz Échangeurs gaz-gaz Échangeurs pour solides en vrac Classification par construction Les échangeurs de chaleur peuvent transférer l’énergie en contact direct, c’est-à-dire en mélangeant complètement les fluides, les tours de refroidissement étant l’un de leurs principaux représentants. Cependant, ce système peut entraîner la transmission de contaminants entre les deux fluides, ce qui le rend contre-indiqué pour la plupart des systèmes de refroidissement, de récupération d’énergie, de traitement des gaz, des liquides et des solides en vrac. Dans ces cas où il est nécessaire de maintenir les deux fluides séparés, un système de contact indirect est utilisé. Cette construction comprend un élément, souvent des plaques ou des tubes, qui sert de paroi et maintient les deux fluides séparés. Dans la catégorie des échangeurs à contact indirect, il existe un cas particulier : les récupérateurs de chaleur rotatifs, où les deux fluides traversent le même espace mais de manière alternée. Cela pourrait provoquer un léger mélange, mais celui-ci est considéré comme pratiquement négligeable. En se concentrant sur les deux principales familles du contact indirect, celle des plaques et celle des tubes, on peut affirmer que, pour la même puissance, les plaques permettent d’obtenir un coefficient de transfert de chaleur élevé dans un espace très compact. Cependant, elles réduisent la surface de passage des fluides, les rendant plus sensibles à l’encrassement. À l’inverse, les tubes offrent une surface de passage plus large, ce qui les rend particulièrement recommandés dans les environnements sales, poussiéreux, avec des fluides visqueux, collants ou même avec des sédiments. Ils sont plus difficiles à obstruer et permettent ainsi de réduire les coûts de maintenance et de nettoyage. Échangeur de chaleur à tubes Les échangeurs de chaleur tubulaires sont constitués de tubes cylindriques, plats ou ovales, leur conception étant choisie en fonction des particularités de chaque système. Dans cette famille, nous trouvons : Échangeurs de chaleur à tubes lisses. Comme ils possèdent une surface d’échange très similaire à l’intérieur et à l’extérieur des tubes, ils sont souvent utilisés lorsque les fluides ont des valeurs de chaleur spécifique similaires. Ainsi, dans les applications impliquant deux flux d’air, on parle des classiques échangeurs à tubes lisses, tandis que dans les applications avec de l’eau, de la boue, du lait ou des jus, on parle d’échangeurs tubulaires, multitubulaires, pyrotubulaires, coaxiaux ou à double tube, ainsi que d’échangeurs à calandre et tubes. Échangeurs de tubes avec ailettes. Ils sont spécialement conçus pour compenser le transfert d’énergie entre deux fluides ayant des valeurs de chaleur spécifique différentes. Cette situation est courante dans les systèmes où un flux de gaz est en contact avec d’autres fluides tels que l’eau surchauffée, l’huile thermique, un fluide frigorigène (ammoniac, R134, R410a, etc.) ou de la vapeur. Par exemple, la chaleur spécifique du gaz est d’environ 1,214 kJ/m³·K, tandis que celle de l’eau est de 4,186 kJ/m³·K. Cela signifie que l’eau peut céder presque quatre fois plus de chaleur que l’air peut en absorber. Pour corriger cela, on augmente la surface d’échange du côté de l’air en utilisant des éléments appelés ailettes, qui peuvent être des plaques continues transversales aux tubes ou des plaques hélicoïdales enroulées autour des tubes. Échangeur de chaleur à plaques Les échangeurs de chaleur à plaques sont constitués de plaques planes ou ondulées. Parmi eux, on trouve différentes conceptions adaptées à divers usages : Échangeur à plaques pillow. Technologie émergente, très polyvalente et efficace, avec une surface en forme de coussin qui lui vaut le nom de « pillow ». Sa conception permet non seulement de gérer des fluides visqueux, collants et contenant des sédiments, mais aussi de transférer de l’énergie à des solides granulés. Il constitue ainsi une excellente alternative aux lits fluidisés, réduisant la consommation énergétique, minimisant les déchets, diminuant la pollution environnementale et améliorant la qualité du produit final en appliquant l’énergie de manière uniforme. Échangeur à flux croisé. Système de plaques très utilisé dans la récupération d’énergie pour des applications telles que la climatisation, intégré directement dans les centrales de traitement d’air. Il s’agit d’un excellent système pour obtenir des rendements élevés, mais il nécessite des filtres à air performants, car sa forme compacte rend le nettoyage difficile. Échangeur à plaques soudées. Les plaques sont assemblées par soudage, ce qui empêche le nettoyage interne et limite son usage aux installations exemptes de salissures. Échangeurs à plaques et joints. Le système de joints permet de démonter, nettoyer et remplacer les plaques. Cela le rend plus polyvalent que le système soudé, mais les canaux où circulent les fluides restent très étroits et peuvent se boucher facilement, ce qui les rend inadaptés aux fluides visqueux, collants ou chargés en sédiments. Classification par fonctionnement Les échangeurs de chaleur sont conçus pour transférer l’énergie de manière optimale. Pour maximiser leur efficacité, il est essentiel de prendre en compte le type de fluides et leurs propriétés. Un exemple en est l’échange de chaleur entre un gaz ayant une chaleur spécifique de 1,214 kJ/m³·K et de l’eau ayant une chaleur spécifique de 4,186 kJ/m³·K. De la même manière, on trouve : Échangeurs liquide-liquide. Ils comprennent les échangeurs à plaques pillow, plaques soudées, plaques et joints, tubes concentriques, tubes coaxiaux et pyrotubulaires. Échangeurs liquide-gaz. Ils incluent les échangeurs à tubes lisses, tubes avec ailettes continues et tubes avec ailettes hélicoïdales. Échangeurs gaz-gaz. On y trouve les échangeurs multitubulaires, à tubes lisses et à flux croisé. Échangeurs pour solides en vrac. Ils utilisent la technologie Pillow Plate. De petits détails de conception peuvent augmenter ou diminuer les turbulences, influençant ainsi les coefficients d’échange thermique et entraînant des différences notables entre un fabricant et un autre. C’est pourquoi l’investissement en R&D est devenu un facteur clé pour l’évolution de ce secteur, de plus en plus reconnu pour sa contribution en termes d’efficacité, d’économie et de … Lire la suite

Recuperation de chaleur industrielle

février 17, 2025juin 1, 2021 par Oficina Tècnica

RECUPERATION DE CHALEUR INDUSTRIELLE L’ENERGIE LA PLUS VERTE, OPTIMALE ET DURABLE Chez BOIXAC, nous avons eu l’honneur d’être invités et de participer au podcast Con G de Geo, qui vise à rapprocher l’ingénierie du développement par la durabilité, par les énergies renouvelables, l’optimisation énergétique et l’utilisation efficace des ressources. Vous trouverez ensuite la transcription avec notre contribution et nous vous encourageons à nous écouter via le lien suivant. « En décembre 2019, ce que nous appelons le Green Deal européen a été approuvé, qui vise à atteindre la neutralité climatique d’ici 2050. Pour ce faire, un barème a été fait avec les différentes actions à mener et, l’une des étapes sur lesquelles nous s’arrêtera et nous analyserons si nous avons fait nos devoirs, c’est en 2030. En plus d’inclure des aspects tels que la récupération de la biodiversité, l’amélioration du bien-être animal ou la promotion de la gestion durable des forêts, trois aspects influencent directement le domaine de l’énergie: – Etablir une part minimale d’énergies renouvelables de 40%. – Améliorer l’efficacité énergétique de 36 à 39%. – Réduire les émissions de gaz à effet de serre de 55%. Tous ces aspects sont importants pour trouver une solution à l’urgence climatique mais, chez BOIXAC, nous comprenons que si la population mondiale continue d’augmenter, par exemple, seulement en Espagne est prévu une augmentation du 2% dans les 15 prochaines années, au-delà de l’utilisation des énergies renouvelables, la durabilité passe par le changement de la consommation et l’optimisation des ressources. En ce sens, étant donné que l’industrie espagnole consomme environ 31% de l’énergie totale, sa modernisation et son optimisation sont l’une des clés de notre avenir. Quand on longe l’autoroute, à perte de vue, on voit des usines qui ont besoin d’énergie pour leurs processus, que ce soit par exemple pour chauffer les eaux usées et ainsi faciliter la digestion biologique des boues, sécher le ciment pour sa bonne conservation, augmenter le CO2 dans les serres pour augmenter le taux de photosynthèse, refroidir les aliments comme les bonbonnes pour le modelage, etc. Tous les processus qui doivent chauffer ou refroidir nécessitent de l’énergie, et l’énergie maintient un équilibre. En fait, la chaleur est le transfert d’énergie d’une zone de température élevée vers une autre zone de température plus basse. Si, par exemple, nous regardons ce qui se passe dans nos maisons lorsque nous allumons la climatisation, nous verrons cet équilibre. Pendant que l’unité intérieure souffle de l’air frais, l’unité extérieure souffle l’excès de chaleur. A partir de ce bilan énergétique, on voit qu’un certain renouvellement de l’air intérieur est nécessaire pour maintenir sa qualité. Pour ce renouvellement nous prenons l’air extérieur et le refroidissons ou le réchauffons en fonction de chaque besoin. En même temps que nous introduisons l’air neuf, nous devons expulser l’excès d’air de l’intérieur pour que le nouveau puisse s’adapter et c’est là que nous intervenons avec la récupération de chaleur. Si nous faisons un saut de nos maisons à l’industrie et imaginons, par exemple, que l’air extérieur est à 20°C et que nous voulons le chauffer pour qu’il atteigne 80°C à l’intérieur, par exemple, dans un séchoir où nous devons extraire l’humidité. Ici, nous avons apparemment besoin d’équipements capables d’augmenter la température de l’air de 60°C, de 20 à 80°C. Cependant, il existe une autre option plus intelligente, moins chère et plus durable. Lorsque nous prenons cet air de l’extérieur à 20ºC et que nous voulons le chauffer pour l’introduire dans une chambre, le même flux d’air qui était à l’intérieur à 80ºC sera expulsé. Grâce à un système de récupération de chaleur, nous faisons croiser ces deux flux d’air sans se mélanger grâce à un système dit de flux croisés. Nous ne mélangeons pas ces flux afin de maintenir la qualité de l’air préalablement filtré, mais nous extrayons la chaleur du flux d’air sortant et la transférons au flux d’air entrant. Avec ce système, nous atteignons deux objectifs; 1. L’air froid que nous introduisons augmentera en température, de sorte que l’équipement que nous utilisons pour le chauffer, souvent des chaudières, pourra fonctionner de manière plus détendue, en consommant moins d’énergie et, par conséquent, en économisant et en étant plus durable. 2. L’air chaud que nous expulsons abaissera notablement sa température, ressemblant à la température ambiante et, par conséquent, nous serons encore plus durables. La technologie des récupérateurs de chaleur peut changer selon l’application et le fabricant, mais, comme nous l’avons vu, elle repose sur le perfectionnement des filtres pour offrir une qualité d’air correcte, des ventilateurs pour obtenir une circulation de l’air avec une consommation d’électricité la plus baisse possible et les récupérateurs d’énergie qui sont le cœur qui permettent la magie des échanges thermiques. Ici, vous pouvez ajouter d’autres valeurs ajoutées telles que le contrôle ou l’isolement. Dans notre cas particulier, chez BOIXAC, nous sommes spécialisés dans les échangeurs de chaleur industriels et, tout comme il est important de travailler à l’amélioration des techniques de ventilation et de filtrage, les échangeurs évoluent également pour proposer des solutions résistantes aux ambiances corrosives, aux hautes pressions et températures jusqu’à 950ºC, avec des tubes aplatis pour réduire les pertes de charge et des constructions compactes qui atteignent actuellement des niveaux d’efficacité de plus de 80%. Dans le domaine industriel, les applications présentent de nombreuses singularités telles que les fluides, les viscosités, les pressions, les températures, les matériaux, les coefficients d’encrassement, etc. C’est pourquoi chaque projet est étudié en détail pour optimiser sa construction et atteindre ainsi les objectifs d’efficacité énergétique, de durabilité et d’économies nécessaires au progrès industriel. »