Les échangeurs de chaleur sont des systèmes conçus pour transférer l'énergie thermique d'un fluide chaud vers un fluide froid. Un échangeur de chaleur à plaques se compose d'une série de plaques métalliques dans lesquelles les deux liquides circulent à travers des canaux séparés, sans jamais se mélanger.
Ces équipements sont couramment utilisés dans les appareils électroniques, notamment les ordinateurs, où la chaleur doit être évacuée des processeurs (comme le CPU) afin de garantir leur bon fonctionnement. On les retrouve également dans les systèmes de chauffage, de climatisation et de réfrigération industrielle.
La méthode de dimensionnement d'un échangeur de chaleur à plaques dépend de trois facteurs principaux : le matériau de construction, la quantité de chaleur à transférer et la différence de température entre les fluides.
Instructions pour dimensionner votre échangeur
Étape 1 : Déterminer la différence de température
Mesurez la température du fluide chaud à son entrée dans l'échangeur, puis sa température en sortie. La température de sortie ne peut pas descendre en dessous de la température d'entrée du fluide froid. Soustrayez ensuite la température de sortie de la température d'entrée du fluide chaud pour obtenir la différence de température (ΔT).
Étape 2 : Identifier le coefficient de transfert thermique
Consultez le coefficient de transfert thermique propre à votre système. Les échangeurs de chaleur à plaques sont généralement fabriqués en acier ou en aluminium, deux matériaux qui présentent tous deux un coefficient de transfert thermique de 25,0 W/m²·K.
Étape 3 : Calculer le débit de chaleur à transférer
Déterminez la quantité de chaleur que vous devez transférer sur une période donnée afin d'obtenir le débit de transfert thermique. La quantité de chaleur doit être exprimée en BTU (unités thermiques britanniques), tandis que la période est mesurée en heures. Les valeurs se situent généralement entre 1 et 400 BTU/h. À titre indicatif, 1 BTU/h équivaut à environ 0,293 watt.
Étape 4 : Calculer la surface d'échange nécessaire
Divisez le débit de transfert thermique par le produit du coefficient de transfert thermique et de la différence de température pour obtenir la surface d'échange requise :
A = Q / (k × ΔT)
où A représente la surface d'échange, Q le débit de chaleur, k le coefficient de transfert thermique et ΔT la différence de température. Cette surface correspond à la zone de contact dont les deux fluides ont besoin au sein de l'échangeur pour réaliser le transfert thermique efficacement.
Une fois cette valeur obtenue, vous pouvez sélectionner un modèle d'échangeur dont la surface totale de plaques est égale ou légèrement supérieure au résultat calculé, afin de garantir une marge de sécurité optimale.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/energy-efficient-homes/1007119432.html