Choix du matériel
Ce type d’échangeur s’impose dans le cas de traitement thermique de gros volumes de moût ou de vendange et/ou lorsqu’on souhaite atteindre très rapidement une température donnée de manière homogène.
Les opérations faisant appel à ce type de matériel sont les chauffages ou les refroidissements de vendange ou de moût avec de gros écarts de température (Thermovinification, macération initiale à froid, refroidissement des moûts de blanc, macération finale à chaud à haute température etc...).
La puissance thermique nécessaire pour l’opération à traiter (voir chapitre « Evaluation des besoins thermiques ») va conditionner la surface d’échange à mettre en place. La puissance d’un échangeur externe est donnée par la formule suivante :
Q = K * S * ΔTlog
avec :
Q : Puissance calculée lors du bilan thermique (W ou frig/h ou kcal/h)
K : Coefficient global d’échange encrassé de l’échangeur (W/m²/°C ou Kcal/h/m²/°C)
S : Surface d’échange (m²)
ΔTlog : écart logarithmique de température entre l’entrée et la sortie d’un échangeur (°C)
ΔTlog ≡ (ΔTa + ΔTb) / 2 (formule approchée)
ou ΔTa = Teau(entrée) - Tvin(sortie)
et ΔTb = Teau(sortie) - Tvin(entrée)
Exemple du refroidissement des moûts de blanc (voir chapitre « Evaluation Besoins thermiques ») à l’aide d’une échangeur multitubulaire :
Q calculé = 17890 frig/h
- Teau(entrée) = 7 °C - Tmoût(sortie) = 15 ° C
- Teau(sortie) = 13 °C - Tmoût(entrée) = 27 °C
→ ΔTlog = - 11 °C
K échangeur encrassé = 400 kcal/h/m²/°C = -400 frig/h/m²/°C
S = 17890 / -400 / -11 = 4.06 m²
Les échangeurs dynamiques externes que l'on trouve actuellement sur le marché sont recensés dans le tableau suivant :
TYPE | Performances | Avantages | Inconvénients |
MULTITUBULAIRE
| Moyennes à bonnes | Traitement de moûts chargés Facilité de construction | Longueur au sol importante |
|
|
|
|
COAXIAL
| Bonnes | Traitement de moûts chargés Bonne nettoyabilité | Encombrement |
A PLAQUES
| Excellentes | Très performant Peu encombrant | Pas adapté aux moûts trop chargés (section de passage trop faible) |
COAXIAL GROSSE SECTION (Traitement vendange) | Faibles | Traitement thermique homogène de toute la vendange | Surface d’échange et encombrement important |
SURFACE RACLEE (Traitement vendange) | Faibles à moyennes | Traitement thermique homogène de toute la vendange avec brassage par racleur |
|
Les spécifications d’un échangeur externe doivent être mentionnées clairement dans une fiche de spécifications avec les éléments suivants permettant au bureau d’étude et à l’installateur de réaliser une implantation correcte.
Feuille de spécifications pour échangeur externe | |||
Echangeur de type ___________________________ | |||
Opération à traiter : ____________________________ | |||
Type d’échange : Contre courant, contre courant asymétrique, co-courant | |||
Matériau, épaisseur , type de joints et boulonnerie
| |||
caractéristiques | unités | circuit -1- | circuit -2- |
nature du fluide |
| Moût | eau |
masse volumique | kg/m³ | 1090 | 999 |
chaleur spécifique | kcal/kg/°C | 0.886 | 1.001 |
conductivité thermique | kcal/h/m/°C | 0.524 | 0.507 |
viscosité dynamique | mPas.s | 0.900 | 1.220 |
débits volumiques | m³/h | 20 | 20 |
température d'entrée | °C | 27 | 10 |
température de sortie | °C | 22 | 15 |
nombre de passes
|
| ______ | ______ |
distance entre plaques ou diamètre passage
|
mm |
______ |
______ |
perte de charge | mCE | ______ | ______ |
vitesse de circulation | m/s | ______ | ______ |
pression d’étude | kg/cm² eff. | ______ | ______ |
température d’étude | °C | ______ | ______ |
raccordements | pouce ou mm | ______ | ______ |
matériau collecteurs |
| ______ | ______ |
position entrée/sortie |
| ______ | ______ |
ΔTlog : différence de température logarithmique corrigée : 11.91 °C | |||
K : coefficient d'échange encrassé. : 1345 kcal/h/m²/°C | |||
Q : Puissance du bilan thermique échange : 100000 kcal/h ( 116 kW) | |||
encrassement global : 0.0003 m²/h/°C/kcal (69%) | |||
S : surface nécessaire calculée : Q / K / Tlog = 6.24 m² | |||
surface unitaire échange: 6.2 m²
| |||
dimensions générales | |||
volume des circuits | l | 69 / 30 | |
longueur/largeur/hauteur | mm | 1350 / 530 /1050 | |
cote c (échang. à plaques) | mm | _______ | |
cote de serrage min/max (échang. à plaques) |
mm |
_______ | |
poids à vide | kg | 232 | |
