Ondulation en chevron et angle de chevron (β) dans les échangeurs de chaleur à plaques

Que signifie « ondulation en chevron »

Ondulation en chevronIl s'agit du motif en V (à chevrons) appliqué sur chaque plaque en acier inoxydable. Lorsque des plaques adjacentes sont empilées selon des motifs opposés, les canaux forcent le fluide à suivre un trajet tourbillonnaire et perturbé. Cette géométrie favorise le renouvellement de surface, augmente le coefficient de transfert thermique par convection et permet d'éviter les zones stagnantes dans le canal.

Le motif renforce également la plaque mécaniquement. Distribuépoints de contactformé par la pression différentielle de support d'ondulation tout en gardant l'épaisseur du métal faible et l'échangeur compact.

Qu'est-ce que l'« angle de chevron (β) »

Leangle de chevron (β)Il s'agit de l'angle des nervures en chevrons par rapport à la direction moyenne de l'écoulement. La littérature industrielle et les catalogues des équipementiers regroupent généralement les plaques comme suit :

• Plaques à faible thêta (L) :β plus petit ; hydrauliquement « plus ouvert », généralementperte de charge plus faibleettransfert de chaleur inférieur.

• Plaques à thêta élevé (H) :β plus grand ; induit plus de turbulences ; généralementtransfert de chaleur plus élevéavecperte de pression plus élevée.

Certaines séries font également référence à des canaux mixtes ou « M ». La dénomination varie selon le fabricant ; vérifiez toujours les valeurs β réelles et les définitions des canaux dans le catalogue de plaques correspondant.

Comment le β influence la performance

L'augmentation de β accroît généralement l'intensité de la turbulence dans le canal. L'avantage est un coefficient de transfert thermique global plus élevé ; l'inconvénient est un facteur de frottement plus élevé, et donc une puissance de pompage plus importante. À l'inverse, la réduction de β diminue la résistance à l'écoulement, mais réduit également la turbulence et le coefficient de transfert thermique.

En pratique, les concepteurs choisissent la combinaison plaque/canal qui satisfait deux contraintes à la fois :

1. Thermique:service thermique requis et température d'approche de la cible.

2. Hydraulique:chute de pression maximale admissible de chaque côté (et hauteur manométrique disponible).

Étant donné que les deux contraintes tirent souvent dans des directions opposées, les paquets de plaques sont fréquemment construits à partir d'unmélange de plaques H et L(ou un « type de canal » défini) plutôt qu’un seul β sur l’ensemble de l’échangeur.

Pourquoi l'ondulation en chevrons aide à lutter contre l'encrassement

Le motif en chevrons favorise la turbulence et le cisaillement de surface, réduisant ainsi la tendance aux zones mortes où s'accumulent les dépôts. C'est pourquoi les plaques en chevrons sont privilégiées pour les échangeurs compacts conçus pour des approches de température proches. Notez que cela ne dispense pas d'une filtration et d'un nettoyage en place (NEP) appropriés ; cela réduit simplement le risque de stagnation localisée dans les canaux.

Remarques que vous verrez sur les fiches techniques

Les termes courants incluentPlaque H / high-theta,Plaque L / faible thêta, etcanaux mixtes (M). Vous pouvez également voir des références à lazone de distributionà l'entrée de la plaque, qui est gaufrée pour répartir le flux uniformément sur la plaque ; une bonne distribution est essentielle pour que tout β atteigne les performances attendues.

Guide de sélection (non exclusif)

Tenez compte du service, des températures d'entrée/sortie, des fluides et de la perte de charge admissible. Si l'approche est serrée et que le ΔP est généreux, privilégiez les canaux à forte turbulence (souvent H ou mixte). Si le ΔP est limité, utilisez des canaux à ΔP inférieur du côté contraint, puis compensez par la surface ou les passes si nécessaire. Validez toujours votre choix avec le logiciel de sélection du constructeur et les données de courbes correspondant à la géométrie de plaque spécifique.

Mises en garde

β est spécifique au fournisseur.Les angles exacts, la géométrie des nervures, la densité des points de contact et même la désignation L/H varient selon la gamme de modèles. Ne déduisez pas les performances d'une marque uniquement à partir de l'étiquette L/H. Vérifiez les données du fabricant pour connaître le code de plaque exact et la définition du canal.

Figure simple

Plaque A (chevrons \ / \ / ) Plaque B (chevrons / \ / \ ) Écoulement → forcé dans des trajectoires tourbillonnantes entre des nervures opposées β (bêta) = inclinaison des nervures par rapport à l'écoulement principal β plus petit → moins d'obliquité des nervures → ΔP plus faible, turbulence plus faible (plaque L) β plus grand → plus d'obliquité → ΔP plus élevé, turbulence plus élevée (plaque H)

Voir aussi :Zone de distribution,Chute de pression,Approche thermique,Plaque H/L.