2. 3. Échangeurs a plaques
Les échangeurs à plaques, de développement relativement récent, permettent d’atteindre des
compacités encore plus élevées que les échangeurs tubes calandre.
Ils consistent en une succession de plaques de métal entre lesquelles circulent
alternativement les fluides "froid" et "chaud", comme l’illustrent l’animation et la figure
ci-dessous (d’après Alfa Laval).
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On remarque que les flux "chaud" et "froid" sont chacun divisés en (n-1)/2 courants (n étant le
nombre de plaques, généralement impair) qui s’écoulent chacun entre deux plaques. Ainsi, chaque
"élément" de fluide ne fait qu’un seul passage entre deux plaques.
Les plaques sont par ailleurs généralement rugueuses, de façon à améliorer le transfert de
chaleur. Il en résulte toutefois une augmentation de la perte de charge à la traversée de
l’appareil, si bien que l’ingénieur de génie chimique aura à optimiser le dimensionnement de
l’échangeur à plaque en tenant compte du transfert de chaleur mais aussi de la perte de charge
maximale autorisée dans l’installation.
Les échangeurs à plaques sont des appareils compacts et de très hautes performances.
Leurs avantages sont liés à leur faible encombrement, leurs coefficients de transfert de
chaleur élevés, le faible coût de l’installation, et la possibilité (par démontage de
l’installation) de nettoyer ou modifier la surface d’échange.
On réservera:
• les échangeurs à plaques et joints pour des températures et pressions modérées
(voir figure 7)
• les échangeurs à plaques brasées pour des températures et pressions élevées
(figure 8)
Les inconvénients de ces échangeurs sont liés à leurs avantages: fortes pertes de charges dans
l’installation, et difficultés de fonctionnement pour des débits "chauds" et "froids" très
différents. Ils sont toutefois de plus en plus fréquemment utilisés dans l’industrie.
Le fonctionnement et le dimensionnement des échangeurs à plaques est présenté chapitre
2b.
Figures 7: Echangeurs à plaques et joints
Figure 8: Echangeurs à plaques brasées