Objectif

Récupération de chaleur sensible sur liquide encrassant.

Principe

L’échangeur de chaleur à spirale est constitué de deux canaux concentriques formés par deux plaques de métal enroulées de manière hélicoïdale. La distance entre les deux canaux est obtenue à l’aide de taquets soudés sur les plaques et tient compte des débits, de la taille des particules pour les fluides chargés et des pertes de charge. Ces taquets ont également pour effet de favoriser un écoulement turbulent dans chaque canal et d’améliorer ainsi le coefficient d’échange.

L’échangeur peut être utilisé pour des transferts monophasiques (essentiellement liquide/liquide) ou avec changement de phase dans l’écoulement (condenseur ou évaporateur). Pour des applications monophasiques  (typiquement en récupération d'énergie) les fluides circulent généralement à contre-courant.

La conception de ces échangeurs leur donne la particularité intéressante d’être « autonettoyants ». En effet contrairement aux échangeurs qui distribuent le fluide dans de multiples canaux, la totalité du fluide s’écoule ici dans le canal de l’échangeur spiralé, sans zone morte. Si celui-ci s’encrasse, le fluide n’a pas d’autre chemin possible. La vitesse du fluide augmente alors sous l’effet de la pression et le fluide entre en turbulence, ce qui aide à éliminer les dépôts et à garder les surfaces propres sous l’effet des frottements.

Performances

Ces échangeurs fonctionnent généralement pour des pressions allant du vide à environ 50 bar (des produits spécifiques peuvent atteindre les 100 bar) et des températures atteignant environ les 400 °C. Ils ne peuvent cependant travailler qu'avec des différences de température et de pression limitées.

Avantages

• L'encombrement est réduit car la conception de l'échangeur offre une bonne compacité
• L'échangeur permet l'utilisation de fluides chargés et visqueux

Inconvénients

• Cet échangeur fonctionne avec des écarts de température relativement faibles
• Coefficient d'échange inférieur à un échangeur à plaque

Applications

Récupération d'énergie sur fluide chargé, eaux usées.

Secteurs industriels

Agroalimentaire, papier-carton, chimie, traitement des eaux, etc.