Joints pour échangeurs de chaleur à plaques : de quoi sont-ils faits ?

Les échangeurs de chaleur à plaques (PHE) sont des dispositifs compacts qui transfèrent la chaleur entre deux fluides via une pile de minces plaques métalliques. dans aÉchangeur de chaleur à plaquesChaque plaque a des rainures qui retiennent un joint élastomère, et les plaques sont serrées ensemble dans un cadre. Cette conception oblige les deux fluides à circuler dans des canaux alternatifs (souvent à contre-courant), maximisant la différence de température et l'efficacité du transfert de chaleur. Les joints empêchent les fuites et maintiennent les fluides chauds et froids séparés.

Les phes sont utilisés dans de nombreuses industries - deHVAC Réfrigération et pourTraitement chimique etProduction alimentaire / boissons. Dans les applications hygiéniques (laiterie, alimentation, boissons, pharmaceutique), les joints doivent répondre à la propreté stricte et aux normes de la FDA (grade alimentaire). Le choix du matériau du joint affecte non seulement les performances d'étanchéité, mais aussi la fiabilité à long terme. Les matériaux de gabarit communs comprennentL'EPDM (monomère éthylène-propylène - diène),Le NBR (caoutchouc nitrile-butadiène) etViton ® (fluoroélastomère, FKM) Chacun a des limites de température et de compatibilité chimique différentes.

Rôle des joints dans les échangeurs de chaleur à plaques

Les joints servent de joint entre chaque paire de plaques. Lorsque les fluides pénètrent dans le paquet de plaques par les ports d'entrée, les joints s'assurent qu 'ils restent dans leurs canaux appropriés et sortent par les prises correctes. En créant un joint étanche, les joints gardent les deux fluides complètement séparés et empêchent tout mélange. Cette séparation est cruciale : toute fuite ou contamination croisée réduirait considérablement l'efficacité thermique et pourrait ruiner la qualité du produit.

Joints nitrile / EPDM / Viton pour une maintenance facile.

Un schéma en coupe d'un échangeur de chaleur à plaques joints. Les canaux rouges et bleus en alternance montrent les flux de fluide chaud et froid, séparés par des joints élastomères (gris foncé) entre chaque plaque. La pile de plaques est serrée par des boulons et soutenue par des barres porteurs.

En plus de l'étanchéité, les joints protègent les bords des plaques des débris et des produits chimiques de nettoyage. Un matériau de joint bien choisi résiste à l'encrassement et aux solutions caustiques ou acides utilisées dans les procédures de nettoyage. En effet, les joints aident à maintenir des passages d'écoulement propres et à prolonger la durée de vie de l'équipement en minimisant l'entretien et les temps d'arrêt. Sans des joints fiables, un échangeur de plaques perd rapidement son efficacité ou nécessite un entretien fréquent et non planifié.

Matériau de joint d'échangeur de chaleur de plaques

Les joints d'échangeurs de chaleur à plaques sont généralement fabriqués à partir de l'une des trois familles d'élastomères. Chacun est choisi en fonction des fluides et des conditions qu ' il doit résister :

EPDM (éthylène-propylène - diène monomère) - L'EPDM est un caoutchouc synthétique apprécié pour sa résistance à la chaleur, à l'eau et à la vapeur. Il peut généralement gérer des températures de service allant d'environ -25 °C jusqu'à environ 150 - 180 °C. L'EPDM résiste à l'eau chaude, à la vapeur, à de nombreux acides et alcalis (sauf les oxydants forts), et même à l'ozone ou à la lumière du soleil. Cela le rend commun dans le chauffage de l'eau chaude, la vapeur basse pression, la réfrigération (boucles de glycol) et les processus sanitaires (alimentation / produits laitiers). Cependant, l'EPDM est attaqué par les huiles pétrolières et les solvants organiques - il gonflera et se détériorera s'il est exposé aux carburants.

NBR (caoutchouc nitrile-butadiène) - Le nitrile (Buna-N) est apprécié pour sa résistance aux huiles et aux carburants. Il reste stable et élastique d'environ -15 °C à environ 110 - 140 °C. Les joints NBR sont généralement utilisés lorsque les fluides comprennent des huiles, des carburants, des lubrifiants ou des liquides de refroidissement miscibles à l'eau. Ils scellent bien dans les refroidisseurs d'huile moteur, les échangeurs de chaleur d'huile hydraulique et les systèmes de manutention du carburant. Le NBR peut gérer l'eau chaude et l'eau salée, mais il se dégrade dans les acides forts et ne peut pas résister à la vapeur à haute température.

Viton ® (Fluoroélastomère, FKM) - Viton est un caoutchouc haut de gamme doté d'une résistance thermique et chimique exceptionnelle. Il tolère une large plage (typiquement -15 °C jusqu'à environ 180 °C). Les joints Viton résistent aux acides forts (par exemple, acide sulfurique), aux solutions caustiques (hydroxyde de sodium), aux hydrocarbures, aux carburants et aux huiles de transfert de chaleur à haute température. Ils sont couramment utilisés dans les usines chimiques, les raffineries, et partout où les fluides de processus sont très agressifs. Les inconvénients de Viton sont le coût et la rigidité plus élevés : il est plus difficile à comprimer et nécessite une force de serrage plus élevée.

En pratique, le choix du joint suit souvent les médias :

Eau chaude ou vapeur ? Utilisez l'EPDM.

pétrole ou essence ? Utiliser le NBR.

Des produits chimiques durs ou des chaleurs très élevées ? Utilisez le viton.

L'accouplement du matériau du joint aux fluides empêche la dégradation prématurée et assure un joint fiable.

Considérations techniques dans la sélection du joint

Température de conception et pression :

Chaque échangeur a des conditions de fonctionnement maximales. Par exemple, de nombreux PHEs joints sont évalués jusqu'à ~ 180 ° C et 36 bar. Le matériau du joint doit tolérer la température maximale de processus (avec une marge de sécurité). La limite supérieure de l'EPDM est ~ 150 - 180 °C, de NBR ~ 110 - 140 °C, et de Viton ~ 180 °C. De même, le joint doit sceller sous la pression du système ; des pressions très élevées (des dizaines de bars) nécessitent un élastomère durable qui ne s'extrude ni ne fuit.

Résistance chimique et compatibilité au nettoyage : Les échangeurs de chaleur industriels sont souvent soumis à un nettoyage automatisé avec des alcalins forts, des acides et des détergents. Les joints doivent résister à la fois aux fluides de processus et aux agents de nettoyage L'EPDM tolère de nombreux nettoyants alcalins et acides doux couramment utilisés dans la solution de nettoyage CIP, ainsi que les lavages à la vapeur. Le NBR est moins résistant aux nettoyeurs alcalins / acides et est attaqué par les solvants. Viton peut résister à pratiquement tous les produits chimiques CIP sans dommages.

Exigences de qualité alimentaire et réglementaires : Dans les applications alimentaires, laitières, boissons et pharmaceutiques, les joints doivent répondre aux normes de la FDA ou de l'UE en matière de contact alimentaire. Les composés EPDM et NBR de qualité alimentaire (souvent des caoutchoucs blancs ou noirs certifiés) sont largement disponibles et conformes aux réglementations de la FDA 21 CFR ou de l'UE. Les grades spéciaux Viton (par exemple, FKM blanc approuvé par la FDA) sont également proposés pour les services sanitaires. Vérifiez toujours que le matériau de joint possède la certification de sécurité alimentaire nécessaire pour l'application prévue.

Stabilité mécanique et thermique : Les joints sont des élastomères et vieillissent au fil du temps, en particulier sous la chaleur et les contraintes mécaniques. Les propriétés clés comprennent la compression (déformation permanente après serrage) et la résistance au vieillissement thermique. Les élastomères tels que l'EPDM et le Viton sont formulés pour une bonne performance de vieillissement ; le NBR à haute température peut perdre plus rapidement son élasticité. La dureté (duromètre) est également importante : les joints PHE typiques sont d'environ 60 - 75 Shore A. La forme du joint (clip-on, face pleine, etc.) doit correspondre à la conception de la plaque et permettre une compression adéquate pour sceller sans extrusion.

En faisant soigneusement correspondre le matériau du joint au profil de fonctionnement (température, pression, produits chimiques et régime de nettoyage), on assure que le joint reste étanche et que l'échangeur fonctionne efficacement.

Comparaison des matériaux : EPDM vs NBR vs Viton

Le tableau ci-dessous compare les principales caractéristiques et les applications des trois matériaux de joint communs :

Comparaison des propriétés typiques et de la compatibilité des milieux pour les matériaux de joints EPDM, NBR et Viton.

L'EPDM exceller avec de l'eau chaude et de la vapeur (ce qui le rend idéal pour la CVC ou la pasteurisation des aliments),

Le NBR exceller avec les huiles et les carburants (communément dans les refroidisseurs automobiles ou hydrauliques),

etViton gère les produits chimiques agressifs et la chaleur élevée (utilisé dans les raffineries et les usines chimiques). Le choix du matériau correspondant aux fluides et aux conditions du processus empêche la défaillance prématurée du joint et les fuites.

Assurer l'efficacité et la longévité

Choisir le bon matériau de joint est essentiel pour un fonctionnement efficace et durable. Un joint correctement assorti maintient son joint sous pression et chaleur sans dégradation rapide. Par exemple, l'utilisation de l'EPDM dans un chauffe-huile le provoquerait à gonfler et à fuir ; l'utilisation de NBR avec de la vapeur à 150 ° C le provoquerait à sécher et à fissurer. Les deux erreurs entraînent des arrêts non programmés et des réparations coûteuses.

Lorsque le joint est compatible avec les fluides et les produits chimiques de nettoyage, l'échangeur fonctionne à sa capacité conçue avec un minimum de fuites et d'entretien. De tels joints résistent à de nombreux cycles thermiques et à des routines de nettoyage en place tout en conservant leur élasticité. Cela minimise les pertes d'énergie (dans le contournement des fuites) et empêche la contamination croisée des fluides. Au fil du temps, la bonne sélection du joint augmente le temps de fonctionnement et prolonge les intervalles de maintenance.

Choisissez le bon matériau de joints

Les joints peuvent sembler être des pièces mineures d'un échangeur de chaleur à plaques, mais ils sont essentiels à sa fonction. En scellant les plaques, les joints permettent le transfert de chaleur compact et à haute efficacité fourni par les PHEs. Le bon matériau de joint dépend de l'application : il faut prendre en compte la température, la pression, l'environnement chimique, les procédures de nettoyage et les exigences réglementaires.

Lorsqu ' il est correctement choisi et entretenu, un échangeur de chaleur à plaques joints fonctionnera de manière fiable et efficace pendant des années.

Si vous avez besoin de plus de consultation et de discussion, n'hésitez pas à Contactez nous.

E-mail : info@shphe.com

WhatsApp / cellulaire : 86 15 201818405