Les
échangeurs de chaleur en graphite sont destinés au chauffage et
refroidissement de fluides particulièrement corrosifs tels que des
acides minéraux (Acide chlorhydrique, sulfurique, ...).
Le graphite
offre, outre une exceptionnelle résistance à la corrosion, de bonnes
propriétés mécaniques et une bonne conductivité thermique favorable au
transfert de chaleur et à la résistance aux chocs thermiques.
Le
graphite est naturellement poreux et pour être apte à confectionner des
échangeurs de chaleur il doit être imprégné. Les résines d'imprégnation
sont variées et dépendent des fabricants. Elles déterminent la tenue en
température et la résistance à la corrosion. La température
d'utilisation maximum est au moins de 180°C, mais peut être supérieure
selon les fabricants.
Si le graphite résiste parfaitement aux acides minéraux réducteurs, il peut par contre être sensible aux oxydants (acide nitrique, sulfurique, chlore, ...)
Différents types d'échangeurs sont disponibles en graphite:
- un empilage de
blocs cylindriques ou cubiques
- un faisceau de tubes insérés dans une calandre de
manière similaire aux échangeurs en acier
- un empilage de plaques et de joints
Echangeurs à blocs en graphite
Ce sont les plus courants.
Ils sont réalisés par assemblage :
-
de un ou plusieurs blocs de graphite imprégné, percés de deux réseaux
de canaux dans lesquels circulent les fluides chaud et froid
- d'une calandre métallique protégée ou non de la corrosion suivant la nature du fluide
Pour
les appareils cylindriques, les blocs standards de diamètres 140 à 1
800 mm permettent d’assembler des appareils de surfaces comprises entre
0,1 et 1 500 m2.
Les appareils cubiques sont constitués d’un
monobloc de section carrée allant de 240 mm à 1000 mm et de hauteur
adaptée. Ces appareils permettent par leur variété de perçage et de
multipassage de nombreuses possibilités optimisées pour des surfaces
comprises entre 0,8 et 140 m2.
Un
système de compensateur de dilatation différentielle entre les blocs de
graphite et la calandre mécanique, assure un serrage constant des
joints (PTFE) entre blocs.
L'échange thermique est optimisé par:
-
l'optimisation de la vitesse grâce au choix entre les sections de
passages disponibles et à la flexibilité du nombre de passes.
-
l'intensification du transfert de chaleur par la géométrie :
répartition de la surface d'échange en faveur du circuit à coefficient
limitant grâce à l'option double perçage et aux échangeurs cubiques.
Pour les fluides encrassants une option gros trous est parfois proposée.
Leur conception modulaire facilite leur réparation par simple échange standard du bloc défaillant.
Echangeurs à tubes en graphite
De conception semblable aux échangeurs à tubes et calandre métallique, leurs avantages sont les mêmes:
- faible perte de charge
- résistance à la pression
- grande surface d'échange
- facilité de réparation en bouchant simplement le tube défaillant
La
calandre comme les tubes peut être réalisée en graphite, permettant de
traiter des fluides corrosifs des deux cotés de l'échangeur.
Echangeurs à plaques en graphite
Ils sont de conception identiques aux échangeurs à plaques métalliques et joint élastomères.
