Un échangeur de chaleur est un dispositif utilisé pour faciliter le transfert de chaleur d'un milieu à un autre - souvent des liquides - afin de chauffer rapidement ou quelque chose de cool d'intérêt. Ils sont un élément commun des systèmes thermodynamiques dans tout des appareils de tous les jours comme les réfrigérateurs à des configurations industrielles à grande échelle comme les centrales électriques. Compte tenu de leur large utilisation, les échangeurs de chaleur sont conçus dans une variété de façons de mieux répondre à leurs applications prévues.
Contre-courant ou à courants parallèles
Une distinction fondamentale est de savoir si un échangeur de chaleur est destiné à contre-courant ou écoulement parallèle. Dans les conceptions d'écoulement parallèles, les deux fluides chaud et froid pénètrent dans la même extrémité de l'échangeur de chaleur et le débit dans la même direction; dans les modèles d'écoulement à contre-courant, le chauffage et le refroidissement des fluides entrent et sortent à des extrémités opposées de l'autre. Le premier est seulement avantageux lorsque l'objectif est d'amener les deux fluides à la même température, alors que ce dernier est capable de transférer plus de chaleur et est plus fréquente.
Plate arrangement
Une construction commune d'un échangeur de chaleur consiste à assembler minces plaques à ailettes recouverts sur un gabarit. Quand ils sont empilés et serrés en place les plaques laissent un canal plane entre eux par l'intermédiaire de laquelle les deux fluides peuvent être aspirés. Chacun prend un cours par alternance les lacunes de la plaque, ce qui permet de transférer la chaleur à travers les plaques. L'avantage de ce type est l'énorme potentiel de surface qui facilite le transfert de chaleur. L'inconvénient est qu'ils produisent souvent une résistance significative à l'écoulement de fluide.
Tube-et-Shell Arrangement
échangeurs Tube-et-et coquille chaleur se composent d'un grand boîtier qui abrite une série de tubes; l'un des fluides circule à travers les tubes, tandis que l'autre passe à travers l'espace entre les tubes et l'enveloppe extérieure (la coquille). échangeurs Tube-et-shell sont simples et facilement fabriqués de sorte qu'ils ont tendance à être rentable. Cependant, ils sont construits d'une manière qui permet l'inspection de l'extérieur des tubes difficiles, voire impossibles.
Contact direct
Dans les situations où les deux fluides ne peuvent pas être mélangés - tels que l'huile et l'eau, ou un gaz et un liquide - des dispositions spéciales qui permettent un contact direct des fluides est souvent le moyen le plus efficace de transfert de chaleur. Comment cela se fait dépend des propriétés des fluides en question, mais implique généralement le mélange et la séparation des fluides. Pour refroidir un gaz, il peut être mis à barboter dans l'eau froide; pour refroidir une huile, il pourrait être violemment agité avec de l'eau froide à travers les turbulences et ensuite décantée pour séparer les liquides.