UN échangeur de chaleur à flux croisés Ce système fonctionne en permettant à deux fluides de circuler perpendiculairement l'un à l'autre, généralement l'un circulant dans des tubes et l'autre à l'extérieur de ces derniers. Le principe fondamental est que la chaleur est transférée d'un fluide à l'autre à travers les parois des tubes. Voici son fonctionnement étape par étape :
Composants:
- Côté tube:L’un des fluides circule dans les tubes.
- Côté coquille:L'autre fluide s'écoule sur les tubes, à travers le faisceau de tubes, dans une direction perpendiculaire à l'écoulement du fluide à l'intérieur des tubes.
Processus de travail :
- Entrée de fluide:Les deux fluides (chaud et froid) pénètrent dans l'échangeur de chaleur par des entrées différentes. L'un (le fluide chaud) pénètre par les tubes, tandis que l'autre (le fluide froid) pénètre à l'extérieur des tubes.
- Écoulement de fluide:
- Le fluide circulant à l'intérieur des tubes se déplace selon un trajet rectiligne ou légèrement tortueux.
- Le fluide s'écoulant à l'extérieur des tubes les traverse perpendiculairement. Son trajet peut être transversal (directement à travers les tubes) ou présenter une configuration plus complexe, combinant un courant transversal et un courant à contre-courant.
- Transfert de chaleur:
- La chaleur du fluide chaud est transférée aux parois des tubes, puis au fluide froid circulant à travers les tubes.
- L'efficacité du transfert de chaleur dépend de la différence de température entre les deux fluides. Plus la différence de température est importante, plus le transfert de chaleur est efficace.
- SortieAprès le transfert de chaleur, le fluide chaud, plus froid, sort par une sortie, et le fluide froid, plus chaud, sort par une autre. L'échange thermique entraîne une variation de température des deux fluides lors de leur circulation dans l'échangeur.
Variations de conception :
- Flux transversal à passage unique:Un fluide circule dans une seule direction à travers les tubes, et l'autre fluide se déplace à travers les tubes.
- Flux transversal multipasse:Le fluide à l'intérieur des tubes peut s'écouler en plusieurs passes pour augmenter le temps de contact avec le fluide à l'extérieur, améliorant ainsi le transfert de chaleur.
Considérations relatives à l’efficacité :
- Les échangeurs de chaleur à flux croisés sont généralement moins efficaces que les échangeurs à contre-courant, car le gradient de température entre les deux fluides diminue sur la longueur de l'échangeur. En contre-courant, les fluides maintiennent une différence de température plus constante, ce qui améliore l'efficacité du transfert de chaleur.
- Cependant, les échangeurs de chaleur à flux croisés sont plus faciles à concevoir et sont souvent utilisés dans des situations où l'espace est limité ou lorsque les fluides doivent être séparés (comme dans les échangeurs de chaleur air-air).
Applications :
- Échangeurs de chaleur refroidis par air (comme dans les systèmes CVC ou les radiateurs de voiture).
- Refroidissement des équipements électroniques.
- Échangeurs de chaleur pour systèmes de ventilation.
Ainsi, bien qu'ils ne soient pas aussi efficaces thermiquement que les échangeurs de chaleur à contre-courant, les conceptions à flux croisés sont polyvalentes et couramment utilisées lorsque la simplicité ou le gain de place sont importants.