Échangeurs de chaleurs

Les serpentins internes permettent essentiellement l’obtention de surfaces d’échange supérieures à celles des doubles enveloppes (1.5 à 2.4 fois supérieures), notamment dans les cuves de grandes dimensions. Leur défaut essentiel est d’inhiber l’agitation lorsque les spires sont trop resserrées ou lorsque l’on est amené à utiliser plusieurs rangs.

Ce phénomène est particulièrement aigu en présence de fluides visqueux et l’on utilise de plus en plus, en polymérisation par exemple, des chicanes chauffantes qui fournissent de bons coefficients de transfert et ne détériorent pas l’agitation comme les serpentins hélicoïdaux.

Les doubles enveloppes restent la solution de choix pour les cuves de petites dimensions.

Les réacteurs vitrifiés, utilisés principalement en atelier polyvalent, en chimie fine ou dans l’industrie pharmaceutique n’admettent quant à eux que des doubles enveloppes à buses ou à demi serpentins soudés.

La décision finale dépend essentiellement :

• Du coût

Par ordre de coût croissant, il est possible de classer approximativement les différents dispositifs de transfert :

- Serpentin interne

- Double enveloppe simple

- Double enveloppe à buses

- Double enveloppe spiralée (ou à canaux rectangulaires)

- Double enveloppe à demi serpentin externe soudé

• Du coefficient de transfert à obtenir

Voir les parties 3 et 4 du présent chapitre pour leurs calculs.

• Du fluide caloporteur

Les caractéristiques générales des différents fluides caloporteurs sont présentées en annexe

• De la pression interne

Les doubles enveloppes simples, spiralées ou à buses sont limitées à 10 bars. Les serpentins internes ou externes sont limités à 70 bars.

• De la dilatation du métal

Les contraintes introduites par la dilatation différentielle de la double enveloppe et de la paroi du réacteur doivent rester dans la limite du raisonnable.

• De la perte de pression du fluide de service

Elle est maximale (de 1 à 3 bars) pour les buses. Elle est plus faible (de 0.7 à 1 bar) pour les doubles enveloppes spiralées ainsi que pour les serpentins (de 0.25 à 1 bar), montés en double enveloppe ou non.

Le choix du dispositif de transfert de chaleur s’effectuera, une fois toutes les contraintes techniques satisfaites, sur la base du coût le plus faible.