Une plaque tubulaire est une plaque, une feuille ou une cloison perforée d’un motif de trous conçu pour accepter des tuyaux ou des tubes. Ces tôles sont utilisées pour supporter et isoler les tubes dans les échangeurs de chaleur et les chaudières ou pour supporter les éléments filtrants. Selon l’application, une plaque tubulaire peut être constituée de divers métaux ou de composites de résine ou de plastique. Un tube en tôle peut être recouvert d’un matériau de revêtement qui sert de barrière à la corrosion et d’isolant et peut également être équipé d’une anode galvanique. Les plaques tubulaires peuvent être utilisées par paires dans des applications d’échange de chaleur ou individuellement lors du support d’éléments dans un filtre.
L’utilisation la plus connue des plaques tubulaires est peut-être celle d’éléments de support dans les échangeurs de chaleur et les chaudières. Ces dispositifs consistent en un agencement dense de tubes à parois minces situés à l’intérieur d’une coque tubulaire fermée. Les tubes sont soutenus à chaque extrémité par des feuilles qui sont percées selon un motif prédéterminé pour permettre aux extrémités des tubes de passer à travers la feuille. Les extrémités des tubes qui pénètrent dans la plaque tubulaire sont dilatées pour les verrouiller en place et former un joint.
L’agencement de tubes forme une unité contenue entre les plaques tubulaires. Les plaques tubulaires sont ensuite boulonnées sur des brides à l’intérieur de la coque. L’enveloppe s’étend au-delà de chaque plaque tubulaire et est scellée, formant ainsi deux chambres fermées sur les extrémités non tubulaires des plaques tubulaires. Cela crée un agencement où l’échangeur se compose de deux chambres d’extrémité séparées reliées par des tubes qui traversent un espace isolé entre les plaques tubulaires. Le fluide chauffé est ensuite passé d’une chambre d’extrémité à l’autre à travers les tubes où le fluide froid dans la cavité entre les plaques tubulaires absorbe l’énergie thermique.
La conception des plaques tubulaires est un processus assez précis et complexe ; le nombre exact de tubes doit être établi et un motif de trous calculé pour les répartir uniformément sur la surface de la plaque tubulaire. Les grands échangeurs peuvent être traversés par plusieurs milliers de tubes disposés en groupes ou faisceaux calculés avec précision. La conception et la production des tôles sont aujourd’hui largement automatisées grâce à un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) effectuant les calculs et le perçage des tôles tubulaires sur des machines à commande numérique (CNC).
Les plaques tubulaires utilisées dans les échangeurs de chaleur et les chaudières sont souvent revêtues d’une couche isolante qui sert également de protection contre la corrosion. Pour mieux protéger la plaque tubulaire de la rouille, une anode sacrificielle ou galvanique peut également être fixée à la surface de la plaque. Les plaques tubulaires sont également utilisées sur les dispositifs filtrants de type cartouche pour soutenir les éléments filtrants individuels. Leur conception est similaire aux variétés de chaudières à haute température, sauf qu’elles sont généralement constituées de composites de résine ou de plastique et sont généralement utilisées comme unités individuelles. Il y a généralement moins de tubes impliqués dans une application de filtre, bien que la conception de la plaque tubulaire doive toujours être soigneusement calculée pour assurer des performances optimales.