Un transfert de chaleur s'effectue entre deux points où règnent des températures différentes. Cette différence de température est la force motrice du transfert de chaleur.
Dans ce cadre, l'utilisation d'un échangeur thermique est devenue indispensable dans l'industrie pour récupérer de l'énergie et optimiser le process industriel.
Un échangeur de chaleur est un système permettant de transférer un flux de chaleur d'un fluide chaud à un fluide froid, sans les mélanger, à travers une paroi sans contact direct. Le flux thermique traverse la surface d'échange qui sépare les fluides.
L'échangeur thermique le plus commun est l'échangeur à plaques. De nouveaux échangeurs à fils fins permettent des échanges eau/air à très faibles écarts de température en chauffage ou refroidissement.
Echangeur coaxial : deux fluides (l'un chaud et l'autre froid) circulent dans un échangeur de chaleur coaxial. Ces derniers sont séparés par une paroi en acier oxydable.
Le fluide ayant la température plus élevée circule dans le tube intérieur en inox. Le fluide froid circule entre ce tube et une enveloppe en verre.
Echangeur à faisceau tubulaire horizontal : L'appareil est constitué d'un faisceau de tubes, disposés à l'intérieur d'une enveloppe dénommée calandre. L'un des fluides circule à l'intérieur des tubes et l'autre à l'intérieur de la calandre, autour des tubes
Echangeur à faisceau tubulaire vertical : Son avantage principal est un faible encombrement au sol
Echangeur à plaques : ls sont constitués d'un empilement de plaques rainurées entre lesquelles circulent alternativement l'un ou l'autre liquide. Ils présentent l'avantage d'offrir des coefficients de transfert globaux élevés même avec des vitesses de liquide faibles grâce à une forte turbulence. Ils présentent de plus des surfaces d'échange élevées pour un encombrement minimal. Le démontage des plaques pour le nettoyage est également aisé.
Par contre ils sont la cause de pertes de charges importantes ce qui augmente leur coût de fonctionnement.
À co-courant : les deux fluides sont disposés parallèlement et vont dans le même sens
À contre courant : idem, mais les courants vont dans des sens opposés
À courant croisé : les deux fluides sont positionnés perpendiculairement
À tête d'épingle : un des deux fluides fait un demi-tour dans un conduit plus large, que le deuxième fluide traverse. Cette configuration est comparable à un échangeur à courant parallèle sur la moitié de la longueur, et pour l'autre moitié à un échangeur à contre courant.
L'efficacité de l'échangeur = puissance thermique réellement échangée/puissance maximale échangeable. La puissance maximale serait obtenue avec un échangeur idéal, à contre-courant, infiniment long et sans pertes de chaleur.