Échangeurs de chaleurs

Les températures des fluides évoluent effectivement pendant leur traversée longitudinale de

l’échangeur, à moins que l’un des fluides ne subisse un changement de phase, auquel cas, sa

température restera constante (uniquement durant le changement de phase d’un corps pur). Les

figures suivantes donnent l’allure de quelques distributions de température dans des échangeurs

très simples. On a porté en abscisses la valeur de la surface d’échange, variant depuis zéro, à

l’entrée de l’appareil, jusqu’à sa valeur totale S, à la sortie de l’échangeur. Les températures sont

repérées à l’aide d’indices:

e signifiant entrée et s sortie, c désignant le fluide chaud et f le fluide froid.

On remarque en particulier sur ces figures que :

• dans un échangeur à contre-courant pur, la température de sortie du fluide froid

peut être supérieur à celle de sortie du fluide chaud, cette disposition étant l’une

des plus favorable pour l’échange thermique,

• dans un échangeur à co-courant pur, les températures de sortie des deux fluides

sont au mieux égales, et que l’écart de température (la force motrice de l’échange

de chaleur) diminue alors que l’on progresse le long de l’échangeur, ce qui bien

évidemment diminue l’efficacité de l’appareil,

• la température de sortie du fluide froid dans un échangeur tube calandre peut

être supérieure à celle de sortie du fluide chaud, et que l’écart de température

entre les deux fluides varie de façon non linéaire le long de l’échangeur,

• enfin, même si la condensation d’une vapeur pure se fait à température constante,

le fluide froid s’échauffe continûment le long de l’échangeur.

Il est important de garder en mémoire ces différents schémas types de fonctionnement des

échangeurs, car l’écart de température entre les deux fluides est une des données

fondamentales de leur dimensionnement.

Le calcul général des flux de chaleur échangés et des coefficients de transferts de chaleur

H nécessaires au bon fonctionnement des appareils est présenté chapitre 2.