Les échangeurs de chaleur sont des composants indispensables dans la technologie du froid. La structure interne d'un échangeur de chaleur comprend généralement un condenseur, un évaporateur, un régénérateur et un refroidisseur intermédiaire. Les échangeurs de chaleur offrent de nombreux avantages en termes de compacité, de légèreté et de consommation minimale de métal ; en effet, leur application représente plus de 50 % de tous les équipements de réfrigération et ils exercent une influence significative sur les performances globales de réfrigération. Au fil des décennies de développement, les principaux objectifs de l'industrie de la réfrigération ont toujours été d'améliorer l'efficacité du transfert de chaleur, de réduire le poids et le volume des échangeurs de chaleur et de minimiser l'utilisation de métal. Par conséquent, des conceptions innovantes-telles que le nouvel échangeur de chaleur à plaques entièrement soudées-ont été intégrées avec succès dans la technologie de réfrigération, démontrant un immense potentiel de croissance et d'applications futures.
Les échangeurs de chaleur sont disponibles dans une grande variété de formes, de configurations de plaques et de spécifications ; cependant, ils partagent un principe fonctionnel commun, facilitant l'échange thermique entre diverses paires de médias-tels que l'eau-vers-eau, la vapeur-vers-eau à basse-eau à basse température, ou l'huile-vers-eau à haute-température. Lorsqu'ils sont utilisés avec ces fluides en circulation, ces dispositifs d'échange de chaleur sont largement considérés comme faisant partie des équipements les plus avancés disponibles dans la société moderne, se distinguant par leurs coefficients de transfert de chaleur supérieurs, leur efficacité d'échange de chaleur exceptionnelle et leur utilisation très efficace des ressources. À mesure que l’adoption des échangeurs de chaleur continue d’augmenter, les problèmes liés aux performances de transfert de chaleur sous-optimales sont devenus de plus en plus importants. La section suivante décrit les principales raisons de ces résultats de transfert de chaleur sous-optimaux.
1. Sélection non -standard et prise en compte insuffisante des débits : de nombreux utilisateurs, lors de consultations ou d'achats d'équipements d'échange thermique, ne fournissent que des paramètres de base-tels que la zone d'échange thermique requise ou la charge thermique totale-, tout en omettant de prendre en compte les facteurs critiques concernant les fluides en circulation, notamment leurs propriétés spécifiques, leurs débits, leur composition chimique et leurs pressions de fonctionnement. Au lieu de cela, ils se concentrent uniquement sur la surface d’échange thermique tout en négligeant d’autres exigences opérationnelles essentielles. Cette approche aboutit souvent à une sélection surdimensionnée ou sous-dimensionnée ; par conséquent, l'échangeur de chaleur choisi s'avère mal-adapté aux exigences opérationnelles réelles et pratiques, conduisant à des performances de transfert de chaleur sous-optimales lors d'une application réelle-dans le monde réel.
2. Configuration déraisonnable du système : la plupart des fabricants d'échangeurs de chaleur réputés conçoivent et configurent leurs unités spécifiquement pour s'aligner sur les exigences opérationnelles réelles de l'utilisateur et les conditions de travail spécifiques. Cependant, certains fabricants-dans un effort pour réduire les coûts de production et maximiser les profits-produisent des unités qui servent simplement de conduits de transfert de chaleur passifs. Conformément aux lois de conservation de l'énergie, la chaleur dégagée par le milieu côté chaud- doit être égale à la chaleur absorbée par le milieu côté froid-. Par exemple, si le volume ou la température de l’eau de refroidissement est insuffisant, la température du côté chaud ne parviendra pas à diminuer efficacement. Dans de tels scénarios, même si l’échangeur de chaleur lui-même est surdimensionné, il deviendra inefficace.
3. L'équipement du fabricant ne répond pas aux normes : en règle générale, les fabricants d'échangeurs de chaleur adhèrent aux normes nationales et industrielles dans leur conception et leurs processus de production standardisés, et ne vendent leurs produits aux utilisateurs qu'après avoir réussi les tests de performance et de pression pertinents. Cependant, certains fabricants émergents à petite échelle-contournent ces procédures de production et ces canaux de distribution formels, choisissant plutôt de concevoir et de fabriquer leurs produits de manière indépendante ; cette pratique se traduit souvent par des performances d’échange thermique sous-optimales.
