2. 2. Échangeurs multitubulaires, ou a faisceau de tubes

En pratique, les échangeurs à tubes co-axiaux ne permettent pas d’obtenir des surfaces

d’échange de grande étendue.

C’est pourquoi on dispose fréquemment un faisceau de tube à l’intérieur d’une enveloppe

dénommée "calandre", l’un des fluides circulant à l’intérieur des tubes et l’autre autour des

tubes, à l’intérieur de la calandre (voir figure 4, ci-dessous). En général, on ajoute des

chicanes qui jouent le rôle de promoteurs de turbulence et donnent naissance à une

composante de vitesse orthogonale aux tubes. Il en résulte une augmentation du coefficient

de transfert à la surface externe des tubes.

Figure 4 : Vue semi-éclatée d’un échangeur tube calandre

Animation Echangeur tubes calandre

Afin de diminuer l’encombrement des échangeurs tubes calandre (en longueur principalement) et

d’améliorer les conditions de transfert, on oblige fréquemment le fluide à traverser

successivement plusieurs sections du faisceau de tubes, comme le montre la figure 5-1. On parle

alors d’échangeur à 2, 4, 6 ou plus… passes tubes.

De la même façon, on peut obliger le fluide à passer successivement dans deux ou plusieurs

parties de la calandre (voir figure 5-2), et l’on parle alors d’échangeur à 2, 4… passes calandre.

Echangeur tube calandre à 2 passes tube et 1 passe calandre
Echangeur tube calandre à 4 passes tube et 2 passes calandre

Les échangeurs tubes calandre sont généralement dénommés et construits selon les standards

TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association) qui définissent les différents types

d’extrémité avant, arrière et de calandre (voir table 1). Il existe de fait de nombreuses

configurations d’échangeurs multi-tubulaires dérivants de ces modèles types. À titre

d’illustration, un échangeur type AEL est présenté ci-dessous.

Echangeur tube calandre type AEL

Table 1: Désignation des échangeurs tubes calandre selon les standards TEMA

La description précise, le fonctionnement et le dimensionnement de tels échangeurs sont

présentés chapitre 2a.

Nous retiendrons que les échangeurs tubes calandre sont de loin les plus utilisés dans l’industrie,

que ce soit pour les échanges liquide – liquide, les condensations ou évaporations. Leurs avantages

sont les mêmes que ceux des échangeurs à tubes co-axiaux (facilité de fabrication, faible coût,

large gamme de fonctionnement en température et en pression) tout en développant des

compacités bien plus intéressantes d’un point de vue industriel (de l’ordre de 500 m2.m-3).