Les échangeurs de chaleur à coquille et à tubes, également appelés échangeurs à faisceau tubulaire, présentent une structure simple : ils se composent d’un faisceau de tubes logé dans une enveloppe. Ils sont fiables en service et peuvent être fabriqués à partir d’une large gamme de matériaux, notamment l’acier au carbone, l’acier inoxydable, le cuivre et d’autres métaux. Leur polyvalence leur permet de fonctionner dans des conditions de température et de pression élevées, ce qui explique leur utilisation très répandue dans des secteurs tels que la chimie, l’industrie pétrolière et le domaine de l’énergie.

Caractéristiques principales

• Capacité de traitement élevée (1–2000 m³/h)
• Large éventail de choix de matériaux (Acier au carbone, acier inoxydable, cuivre et autres métaux)
• État de fonctionnement stable et fiable
• Très adaptable ( Applicable à presque tous les secteurs d’activité )
• S’adapter à la haute température et à la haute pression (≤800℃ ; ≤6,0 MPa)

Classification des échangeurs de chaleur à tubes et à enveloppe

1. Échangeur de chaleur à plaque‑tube fixe : Dans un échangeur de chaleur à plaque‑tube fixe, les plaques‑tubes situées aux deux extrémités du faisceau tubulaire sont solidement rattachées à l’enveloppe. Ce type d’échangeur convient aux applications où la différence de température entre le côté tube et le côté enveloppe est relativement faible (inférieure à 70 °C) et où aucun nettoyage mécanique du côté enveloppe n’est requis. Il peut également être utilisé lorsque la différence de température est légèrement plus élevée, à condition que la pression du côté enveloppe demeure faible (inférieure à 6 bar).

Avantages : structure simple et compacte, capacité à supporter de hautes pressions, faible coût de fabrication et nettoyage côté tube facilité.

2. Échangeur de chaleur à tubes en U : L’échangeur de chaleur à tubes en U est adapté aux applications où l’écart de température entre le côté tube et le côté enveloppe est important, et où le fluide du côté enveloppe a tendance à encrasser, nécessitant un nettoyage périodique, tandis que le fluide du côté tube demeure propre et résistant à l’encrassement. Il convient également parfaitement aux conditions de fonctionnement impliquant des températures élevées, des pressions importantes et des fluides très corrosifs.

3. Échangeur de chaleur à tubes en U : Les échangeurs de chaleur à tubes en U sont couramment utilisés dans des applications caractérisées par d’importantes variations de température et de grands écarts thermiques. Par rapport aux échangeurs à plaque fixe, ils présentent une structure plus complexe et des coûts de fabrication plus élevés.

Une extrémité des tubes est fixée à une plaque tubulaire fixe, maintenue entre la bride de l’enveloppe et la bride du boîtier à tubes par des boulons ; l’autre extrémité des tubes est rattachée à une plaque tubulaire à tête flottante, elle‑même maintenue entre le couvercle de la tête flottante et la bague d’accrochage — tous deux fixés par des goujons —, formant ainsi une tête flottante capable de se déplacer librement à l’intérieur de l’enveloppe.

Avantages : 1. Lorsque le faisceau de tubes et la coquille subissent une dilatation thermique, ils ne se contraintent pas mutuellement, ce qui évite les contraintes thermiques.

2. L’ensemble à tête flottante se compose d’une plaque tubulaire à tête flottante, d’un anneau de fixation et d’un couvercle de tête flottante, formant un joint démontable qui facilite l’extraction du faisceau de tubes, permettant le nettoyage tant à l’intérieur qu’à l’extérieur des tubes et simplifiant la maintenance.