surface d'échange thermique

La surface d'échange thermique désigne la surface par laquelle l'énergie thermique est transférée d'un fluide à un autre. Elle se situe entre un fluide chauffant ou réfrigérant et le produit à tempérer. Plus cette surface est grande, plus la puissance thermique transférée peut être élevée pour une même différence de température.

En génie des procédés, la surface d'échange thermique est par exemple constituée par des parois de cuves chauffées ou refroidies, des doubles enveloppes, des serpentins, des plaques chauffantes ou des éléments internes. Ce qui est déterminant, ce n'est pas seulement la taille géométrique, mais aussi la surface effectivement mouillée et efficacement balayée par l'écoulement.

Pour les produits en vrac et les produits pâteux, le contact produit joue un rôle particulier. Par le mouvement, le mélange et l'écoulement, des fractions du produit entrent à plusieurs reprises en contact avec la surface d'échange thermique. À l'inverse, les zones mortes ou stagnantes réduisent nettement la surface d'échange thermique effective.

La surface d'échange thermique intervient directement dans le dimensionnement du transfert de chaleur. Le flux thermique peut être décrit de manière simplifiée par l'équation suivante:

Qdot = U * A * ΔT

• Qdot est le débit de chaleur (W)
• U est le coefficient global de transfert thermique (W/(m²·K))
• A est la surface d'échange thermique (m²)
• ΔT = différence de température motrice (K)

Une surface d'échange thermique suffisamment grande et bien exploitée est la condition préalable à des temps de procédé courts, à une maîtrise homogène de la température et à des installations économes en énergie.