Tout savoir sur les systèmes de transfert thermique

Les systèmes de transfert thermique sont une combinaison complexe de composants mécaniques et de fluides fonctionnant de manière dynamique afin de transférer la chaleur d’un système individuel à un autre, directement ou indirectement. Le transfert thermique utilise le mouvement de l’énergie thermique entre deux systèmes physiques de températures différentes pour atteindre un équilibre de températures entre eux.

Nous observons ce phénomène naturellement tout autour de nous. Les applications industrielles, en revanche, sont beaucoup plus avancées, puisqu’elles permettent d’ajouter ou de retirer de la chaleur à un endroit afin d’allonger son cycle de vie ou d’atténuer les dangers liés aux températures élevées.

Que sont les systèmes de transfert thermique ?

Les systèmes de transfert thermique sont des systèmes de transfert, de gestion et de stabilisation de la chaleur utilisés lorsque l’opération à réaliser requiert d’induire un refroidissement instantané ou de maintenir la température de manière constante. En résumé, ces systèmes de transfert sont chargés de réguler la chaleur et la température au sein des différents systèmes, tout en améliorant la précision et l’efficacité des travaux concernés.

Quel est le principe de fonctionnement de ces systèmes ?

Un système de transfert thermique fonctionne sur le principe du déplacement de l’énergie thermique d’un système à haute température vers un système à température plus basse à l’aide d’un fluide de transfert, afin de maintenir la stabilité de la température dans les systèmes ou d’obtenir un refroidissement ou un chauffage rapide à la demande.

Le processus de fonctionnement d’un système de transfert thermique est le suivant :

Induction de la chaleur

Il s’agit de l’étape initiale du processus, qui commence par la production de l’énergie thermique requise pour le système, cette énergie étant fournie par des réchauffeurs ou des chaudières. La combustion dans les chaudières et les réchauffeurs est instantanément absorbée par le fluide thermique pour les processus ultérieurs. Une production de chaleur stable et efficace est un élément crucial du processus.

Absorption

La génération se poursuit par l’absorption de la chaleur par des fluides thermiques qui circulent à l’aide de serpentins et de tubes présents dans le système. Les fluides absorbent la chaleur, ce qui entraîne une augmentation de la température à fournir. Le fluide thermique à sélectionner dépend de la température et de la pression.

Mouvement

Après avoir absorbé l’énergie thermique, le fluide doit être mis en circulation dans le système, et une pompe de circulation est installée pour assurer cette circulation et le transfert d’énergie. La pompe assure un débit et une rotation uniformes des fluides thermiques chauds afin d’améliorer l’efficacité du système et la régularité du rendement.

Répéter

Une fois que l’énergie thermique supplémentaire du fluide de transfert est transmise à l’endroit désiré. Le fluide est ensuite renvoyé par le biais des réseaux vers le segment de génération pour le réchauffer et le faire circuler à nouveau. Ce processus est répété en permanence jusqu’à ce qu’il soit achevé et que des résultats soient obtenus.

Suivi

Un système de transfert thermique idéal est équipé de multiples capteurs et actionneurs qui permettent de suivre et de contrôler la pression et la température. Cela permet aux clients d’obtenir une efficacité et des résultats précis. Un système de suivi optimal permet de réduire les risques et le gaspillage.

Les systèmes de transfert thermique sont incorporés dans une pléthore de machines pour exécuter leurs opérations. Les équipements reposant sur les systèmes de transfert thermique sont les suivants :

Chaudières

Les chaudières sont des réservoirs fermés en acier inoxydable, en aluminium ou en fonte, conçus pour chauffer de l’eau ou d’autres fluides thermiques en fonction de l’opération. La chambre de combustion est chargée de brûler le combustible ou les fluides thermiques qui génèrent de la vapeur ou de l’eau chaude. Elles constituent un élément essentiel du système car elles assurent des températures intérieures stables et préviennent les risques de surchauffe. Les chaudières ne sont pas seulement utilisées dans les industries, mais sont également installées dans les environnements commerciaux et domestiques.

Tours de refroidissement 

Les tours de refroidissement sont des enceintes spécialement conçues en acier inoxydable ou en PVC (chlorure de polyvinyle) pour atténuer la chaleur de l’eau ou de tout autre fluide thermique utilisé. Les tours de refroidissement peuvent être conçues sur mesure pour répondre aux besoins du client, même si elles fonctionnent toutes selon le même principe de refroidissement par évaporation : le transfert de chaleur du fluide thermique ou de l’eau vers l’air ambiant afin de faire baisser la température de l’eau le plus rapidement possible.

Fours industriels

Les fours sont une excellente source de chaleur pour les applications industrielles telles que la trempe et le frittage. Ces fours sont capables d’atteindre des températures de chauffe supérieures à 752°F (400°C). Les fours industriels sont également proposés avec différents combustibles tels que le gaz, le pétrole, le bois ou l’électricité. Les fours sont généralement conçus en fonction des exigences de contact (qui peuvent être directes, indirectes ou étouffées) et des méthodes de chauffage.

Refroidisseurs

Les refroidisseurs sont installés pour refroidir rapidement de grandes quantités de fluides thermiques en une seule fois afin d’extraire la chaleur du système et d’abaisser la température. Ces machines fonctionnent sur une boucle de transfert de chaleur, en se focalisant sur le mouvement du réfrigérant autour du système de manière à ce qu’il absorbe la chaleur du système et la libère dans l’atmosphère par le biais d’un évent.

Échangeurs de chaleur

Échangeurs de chaleur machines exceptionnelles sont conçues pour transmettre la chaleur entre deux systèmes différents grâce aux matériaux hautement conducteurs utilisés dans leur fabrication. Ce transfert de chaleur peut se faire par contact direct ou indirect. Ils sont disponibles dans différentes configurations de débit pour faciliter une pléthore d’opérations et de réglages.

Application des systèmes de transfert thermique

• Producteurs de métaux: Les alliages métalliques constituent une gamme de produits extrêmement polyvalente. Pour ce faire, les métaux doivent être chauffés à une température élevée et maintenus à cette température pendant le processus de frittage ou de recuit. Un système de transfert thermique efficace contribue non seulement à ce processus, mais optimise également la qualité des alliages métalliques produits.
• Industrie pharmaceutique: Les systèmes de transfert thermique permettent non seulement de stabiliser la pression et la température requises par les sociétés pharmaceutiques pour créer des médicaments, mais aussi d’améliorer l’efficacité et la précision des résultats du processus. Ces systèmes de transfert permettent également de limiter la contamination grâce à leurs systèmes scellés et étanches.
• Traitement chimique: Les systèmes de transfert thermique utilisés dans cette industrie s’appuient fortement sur les fluides thermiques pour fournir des températures constantes pour les différents processus afin de garantir un contrôle total des réactions et des résultats. Les fluides thermiques permettent de réaliser des opérations à température plus élevée.
• Industrie agroalimentaire: L’industrie agroalimentaire se focalise sur la chaleur indirecte et les fluides thermiques sont exemplaires pour tous les processus concernés. En assurant un transfert de chaleur sans contact à une température uniforme, ils aident les aliments à cuire de manière uniformément et complète tout en respectant les normes d’hygiène et de sécurité les plus strictes.

Conclusion

Les systèmes de transfert thermique dans une application industrielle ne sont pas seulement essentiels pour atteindre et maintenir la stabilité de la pression et de la température, mais aussi pour améliorer le cycle de vie des machines concernées et minimiser les temps d’arrêt dus aux risques de sécurité. Ces machines modernes fournissent aux consommateurs des résultats très précis et efficaces dans leurs opérations industrielles respectives.

L’utilisation massive de ces systèmes de transfert a permis à un grand nombre d’industries d’obtenir des résultats exceptionnels tout en améliorant la sécurité et en réduisant les risques liés au travail dans des environnements à haute température.

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