TOUT SAVOIR SUR LES SYSTÈMES DE TRANSFERT DE CHALEUR

Le transfert de chaleur désigne le transfert d’énergie thermique d’un système individuel à un autre, directement ou indirectement. Le transfert de chaleur 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 de chaleur ?

Les systèmes de transfert de chaleur utilisent des huiles thermiques, de l’eau ou un mélange de glycol et d’eau comme fluide de transfert pour le processus, en fonction des exigences de température.

Afin d’obtenir un débit de liquide contrôlé et stable, ils sont chauffés à l’aide de mécanismes électriques.

Les mécanismes de transfert de chaleur permettent d’apporter des solutions de refroidissement et de chauffage de manière efficace et d’optimiser les résultats. Les machines utilisées dans ce procédé sont constituées de modules de chauffage électrique couplés à un maximum d’un module échangeur de chaleur.

Comment fonctionne le transfert de chaleur dans un système ?

Le processus d’introduction ou de soustraction répétée de chaleur à la demande permet d’augmenter la productivité et d’obtenir une plage plus large de relevés de température afin d’assurer l’uniformité des résultats. Cela est possible grâce à une méthodologie d’approche très systématique et organisée qui consiste à diviser le processus en plus petits composants.

• La pompe est chargée de fournir un débit de fluide uniformément pressurisé tout au long du processus. Les pompes centrifuges ou volumétriques sont les plus fiables pour mener à bien le processus.
• Le réchauffeur se focalise sur la fourniture d’énergie thermique au fluide de transfert afin que le transfert de chaleur d’un système à l’autre puisse avoir lieu. Les réchauffeurs électriques sont en passe de devenir le choix le plus idéal pour cela.
• Le refroidisseur est utilisé pour atténuer la température excessive et aider à maintenir le système stable pour améliorer les performances et les résultats. Les refroidisseurs les plus couramment utilisés sont les échangeurs à calandre et à tubes et les échangeurs à plaques brasées.
• La vanne de régulation est installée pour mesurer l’utilité du fluide tout au long du processus et un Thermocouple pour mesurer et signaler la température du fluide et la régulation de la température dans l’ensemble de la machine.

Sélection du liquide de transfert approprié

Des mélanges eau-glycol, des minéraux, des sels fondus ou même des huiles synthétiques sont utilisées comme fluide caloporteur. Lorsqu’ils sont soumis à une chaleur appropriée leur permettant d’atteindre la température souhaitée, ces fluides contribuent à l’efficacité et à la précision du processus.

• Les mélanges de sels sont utilisés pour des températures bien supérieures à 500°C tandis que les sels fondus conviennent pour des températures atteignant 630°C, en raison de leur faible viscosité et de leur capacité à circuler sans pression.
• Le pétrole et ses dérivés sont utilisés pour des températures allant de -50°C à 410°C. Les industries font appel au pétrole en raison de ses propriétés peu corrosives et de sa grande stabilité, tout en maintenant une faible pression.
• Les mélanges d’eau et de glycol permettent des opérations précises entre -50°C et 175°C. Ces fluides offrent une protection contre le gel, une résistance à la corrosion et des résultats efficaces dans les environnements de refroidissement et de chauffage.

Quelles sont les fonctionnalités offertes par les systèmes de transfert de chaleur ?

Les systèmes de transfert de chaleur sont disponibles dans des formes et des tailles variées, conçues pour répondre aux demandes des clients tout en fournissant des résultats de pointe. Ces systèmes sont équipés d’une pléthore de fonctionnalités qui comprennent certaines normes industrielles et certaines caractéristiques optionnelles en fonction des marques, de la taille et de la forme, et des opérations.

Les fonctionnalités standard de l’industrie incluses sont les suivantes :

• Éléments chauffants : les éléments chauffants utilisés dans les systèmes de transfert de chaleur offrent une faible densité de puissance associée à des gaines en alliage. Cette combinaison permet non seulement d’améliorer le cycle de vie du système, mais aussi de minimiser les risques liés aux températures élevées. Les gaines en alliage réduisent la dégradation des fluides thermiques tout en fournissant une couche de protection contre la corrosion, ce qui garantit une performance fluide et efficace.
• Réservoir tampon : Le propos de ce réservoir est de fournir une meilleure utilité du fluide et d’éviter les chocs thermiques en isolant le fluide le plus chaud du système du vase d’expansion. Il aide à maintenir la stabilité de la pression et de la température tout au long du processus, minimisant ainsi les coûts opérationnels.
• Chambres de chauffe : Les chambres de chauffe sont équipées d’un dispositif d’auto-ventilation qui élimine et freine automatiquement l’air et les gaz emprisonnés dans le système. Elles permettent de se débarrasser des espaces d’air indésirables qui se créent et qui sont responsables d’un chauffage inégal et de dégâts.
• Pompe étanche : Les pompes à étanchéité mécanique, grâce à leurs excellentes propriétés d’étanchéité et de résistance, ont pris le pas sur les pompes traditionnelles. Elles assurent des performances exceptionnelles tout en garantissant l’absence de contaminants et d’exposition tout au long du processus.

Voici quelques fonctionnalités optionnelles qui peuvent être ajoutées à votre équipement :

• Pompe de secours : une pompe secondaire est installée parallèlement à la pompe principale pour permettre une commutation immédiate et sans problème, de sorte qu’en cas de problème entraînant une défaillance de la pompe, les opérations peuvent être basculées vers la pompe de secours et aucun temps d’arrêt n’est enregistré.
• Couverture : le fluide contenu dans le vase d’expansion peut être équipé d’une couverture constituée d’un gaz inerte comme l’azote, afin de tenir à distance les contaminants errants et d’empêcher l’oxydation. Ceci contribue à la longévité du fluide et de la production.
• Refroidissement brutal : le système peut être couplé à un autre échangeur en cas d’urgence requérant un refroidissement immédiat et limitant les réactions exothermiques qui peuvent constituer un risque pour la sécurité des utilisateurs.

Quelles sont les applications des systèmes de transfert de chaleur ?

Les systèmes de transfert de chaleur utilisant des systèmes à fluides thermiques présentent des utilisations diverses et multiples dans les industries où la précision et le contrôle précis de la température sont de la plus haute importance. Les industries de la chimie, de l’énergie et de l’agroalimentaire sont l’un des secteurs clés.

• Traitement chimique : Les systèmes de transfert de chaleur 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.
• Plastique et caoutchouc : Les fluides thermiques jouent un rôle important dans le maintien de la température pour le moulage par injection et le moulage par matrices. Ceci est essentiel pour réduire la distorsion et les déformations au sein de de la ligne de produits tout en assurant des opérations plus rapides et une précision dimensionnelle exceptionnelle.
• Puissance : Les panneaux solaires s’appuient également sur ces fluides thermiques pour absorber et transporter la chaleur recueillie sur les collecteurs. La chaleur est ensuite convertie en électricité. Le fonctionnement exceptionnel des fluides thermiques à des températures variables tout en maintenant une perte d’énergie limitée en fait l’une des méthodes les plus viables. 

Conclusion

Les systèmes de transfert de chaleur sont un élément essentiel de l’équipement reposant sur les processus qui permet aux clients d’obtenir une plage de température précise et exacte pour leurs besoins variés. Cela permet également de faire de la place. L’utilisation de fluides thermiques dans ce système a également permis d’obtenir des résultats cohérents et, grâce aux fonctionnalités d’amélioration des performances, ces systèmes fournissent des résultats cohérents avec un minimum d’entretien.  À mesure que la technologie progresse, leur rôle dans la mise en œuvre de processus durables et performants ne fera que croître.

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