Brevet FR2001234A1 — publié le 19690926

a présente invention concerne un échangeur de chaleur du type comprenant vu certain nombre de tub.es d'échange de chaleur disposés à l'intérieur d'une chemise commune, chacun des tubes, ainsi que des moyens quelconques prévus sur ces derniers pour augmenter les surfaces de contact externes des tubes,étant entourés par une conduite externe formant, autour du tube respectif, un passage d'écoulaient ayant une section droite annulaire. a présente invention a principalement pour but de fournir un échangeur de chaleur de ce type ilui est destiné à être utilisé conidie réchauffeur d'huile. Dans des réchauffeurs d'huile connus, le fluide dégageant la chaleur est, dans la plupart des cas, la vapeur d'eau passant habituellement à travers les tubes dans une direction opposée au sens d'écoulement de l'huile. Ainsi, l'huile est introduite dans l'échangeur de chaleur à l'une de ses extrémités, et est évacuée à l'autre extrémité. Afin d'empêcher 11 huile chauffée de perdre par conduction ou convection une quantité considérable de sa chaleur en la transmettant à la chemise environnante,et de celle-ci à l'atmosphère ambiante, il a été nécessaire de prévoir un calorifugeage en une matière appropriée quelconque à l'intérieur de la chemise.Evi- demment, les pertes de chaleur de l'huile à la chemise non seu lenent réduisent le rendement, mais provoquent également une diminution de la teapérature de travail de l'huile évacuée. Cepen- dant, une telle disposition n'empoche pas une transmission de chaleur du calorifugeage à la chemise. En particulier, dans la région de la sortie d'huile, cette transmission de chaleur à la chemise est si importante qu'on doit tenir compte des pertes par rayonnement dans l'atmosphère environnante. L'invention est fondée sur le fait qu'il doit être possible de simplifier et de réduire dans une large mesure les frais de la fabrication des échangeurs de chaleur du type en question et d'augmenter également le rendement en choisissant une configura- tion d'écoulement appropriée pour le fluide absorbant la chaleur, et d'utiliser ce fluide comice isolant contre la chemise. Un échangeur de chaleur fabriqué suivant l'invention est caractérisé principale@ent en ce que les tubes d'échange de chaleur sont disposés de façon a' être traversés par le fluide degageant la chaleur, par exemple la vapeur d'eau, et en ce que le fluide absorbant la chaleur, par exenple l'huile, est admis dans l'échangeur de chaleur par une entrée prévue à une extrémité des tubes d'échange de chaleur et est contraint de passer le loug de la surf ace interne de la chemise jusqu'aux extrémités opposes des tubes et d'entrer ensuite dans des canaux-annulaires formés entre les tubes et les conduites externes et, après être passé dans lesdits canaux, d'être évacué de l'échangeur de chaleur par une sortie située près des extréiiités mentionnée3 en prei.ier lieu des tubes et séparée de l'entrée par une paroi disposée dans un plan transversal par rapport aux tubes. On va décrire maintenant l'invention plus en détail en se référant au dessin annexé ,dont la figure unique représente à titre d'exemple un réchauffeur d'huile suivant une forme de réalisation de l'invention en coupe longitudinale. Le réchauffeur représenté sur le dessin présente un bâti'de support qui comporte, à son extrémité supérieure, une plaque circulaire rigide 2. Une partie périphérique de ladite plaque forme, avec une garniture 3, un rebord 4 et un certain nombre de boulons 5 répartis autour de la périphérie de l'échangeur de chaleur, un joint à bride servant à fixer à la plaque 2 une chemise o qui entoure l'échangeur de chaleur proprement dit. I1 est également prevu une chemise inférieure 7 soudée à la plaque 2 et située à l'intérieur du bAti d support 1.La plaque 2 présente un certain nombre d'ouvertures circulaires dans lesquelles passent les extrémités inférieures de tubes d'échange de chaleur 8 qui s'étendent vers le haut depuis cette plaque et sont fermes à leurs extrémités supérieures. A l'intérieur de chaque tube 8, se trouve une conduite de vapeur d'eau coaxiale légèrement plus courte 9 fixée en position par des moyens d'écartement 10 s'étendant radialealent. Chaque conduite 9 est ouverte à son extrémité supérieure, et elle communique, par son extrémité infé rieure, avec une conduite de distribution ll prévue à l'-intérieur de la chemise 7.Cette conduite de distribution est reliée à une entrée 12 reservée au fluide dégageant la chaleur qui, comme indiqué plus haut, est supposé être de. la vapeur d'eau. Le numéro de référence 13 désigne une conduite réservée à l'évacuation du condensat reliée au fond de la chemise 7. Le fluide absorbant la chaleur, c'est-à-dire l'huile, est introduit par une entrée 14, et quitte l'échangeur de chaleur à l'état chauffé par une sortie 15. Au fond de la chambre délimi- tee par la O'iNuiiSoo et et la plaque 2 est reliée un conduite/pour l'écoulement de l'nu@@e. Cette conduite se termine dans un alésage ménagé dans la plaque 2, com@e représenté sur le dessin. Le numéro de référence 17 désigne une patte prévue à l'extrémité supérieure de la chemise 6 pour recevoir un crochet de levage. Les tubes 8 sont entourés par des conduites 18 définissant entre elles et les tubes 8, des espaces annulaires comportant un moyen d'augmentation de surface pour lesdits tubs. Le moyen d'augmentation de surface peut être de n'importe quel type approprié, et a été représenté comme comprenant des fils métalliques 21 enroulés hélicoïdalement et assujettis aux tubes 8, par e=remple par soudage continu. A leurs extrénités inférieures, les conduites 18 sont reliées à la chemise 6 et entre elles,respec- tivement,par des moyens formant parois 19 et 20. De la chambre 22, à l'extrémité supérieure de la chemise 6, ces parois 19 et 20 peuvent être considérées comte formant une plaque inférieure de la partie d'échange de chaleur proprenent dite ou une cloison transversale.La chambre formée entre la plaque 2 et la chemise inférieure 7, et contenant la conduite de distribution 11, a été désignée par le nunero de référence 23. Un échangeur dc chaleur du type décrit dans la présente demande a une longueur axiale qui est un nultiple de la dimension transversale. Cependant, pour plus de clarté, l'échangeur de chaleur a été représenté sur le dessin comme étant réduit- dans le sens vertical. Ainsi, en fait, l'entrée 14 de l'huile et la sortie 15 de l'huile sont sltuées toutes deux à l'extrémité in férieurc de l'échangeur de chaleur. Comme on le voit sur le dessin, l'entrée 14 so trouve immédiatement au-dessus, et la sortie 15 immédiatement au-dessous de la cloison sus-mentionnée 19, 20. Ceci signifie que l'huile d'entre s'ecoule vers le haut entre la paroi de la chemise et les conduites 1@ dans le chambre 22, et descend ensuite dans les conduites 18 en contact intime avec les tubes 8 et leur moyen d'augmentation de surface, après quoi elle quitte l'échangeur de chaleur par la sortie 15. La vapeur d'eau est introduite par l'entrée 12 et dans la conduite de distribution 11, et s'écoule vers le haut dans les conduites 9, polis vers le bas, d-.ns les p@ssages for@s entre les tubes 8 et les conduites 9, et pénètre dens la chambre 23 d'où la vapeur d'eau est évacuée, an partie sous forme dc condensat, par la conduite 13. Dans la forme de réalisation résente, la vapeur d'eau et l'huile suivent la môme configuration générale d'écoulement et se déplacent parallèlement à l'axe longitudinal de l'échangeur de chaleur, initialement dans un sens, puis dans le sens oppose. L'huile pontant le long de la paroi interne de la chemise 6 sert de calorifugeage. Par suite du fait que cette huile s'écoule à contre-courant par rapport à l'huile descendant dans les conduites 18, bien que le gradient de température@entre les deux branches d'écoulemet soit relativement élevé aux niveaux inférieurs, la température absolue de l'huile s'écoulant au contact de la chemise est modérée, et par suite, le chauffage de la chemise et les pertes de chaleur par transmission à l'atmosphère ambiante sont réduits d'une façon correspondante. Grâce à la disposition de l'entrée et de la sortie de l'huile à la même extrémité de l'échangeur de chaleur, il n'est plus nécessaire de tenir compta d'une augmentation de la distance qui les sépare par dilatetion thermique. Ceci simplifie l'installation des conduit@s à relier à l'échangeur de chaleur. Un autre avantage important réside dans le fait que l'utilisation du fluide absorbant la chaleur comme isolant réduit les frais de fabrication à causa de la suppression de l'isolant séparé et de la réduction correspondante des dimensions de l'échangeur de chaleur. En outre, le rendenent de l'échangeur de chaleur est amélioré par suite Je la diminution des pertes de chaleur. Finalement, on doit souligner que l'invention n'est pas limitée à la forure do. realisation décrite plus haut. Ainsi, l'invention peut s'appliquer à n importe, quel type d'échangeur de chaleur, et il est tout à fait possible de n'utiliser l'in- vention que partiellement dans certaines installations d'échan- geurs de chaleur.On peut le réaliser, par c=;e.lple, en maintenant un contact entre le fluide absorbant la chaleur et la. chemise sur une partie seulement de cette dernière ou en utilisant uti calorifugeage suppl@mentaire qui peut comprendre également un espace r@@@li d'air. Ainsi, le soul point indispensable est qu@ la structure soit telle que le flui@e absorbant la chaleur puisso servir d'isolant et que la partic correspondante du fluido ne soit pas i@@obil@, mais fasse partie intégrante de l'écoulement de travail,de façon que la chaleur absorbée soit utiliséc dans le processus d'échange de ch@l@@r, REVENDICATIONS 1. échangeur de chaleur comprenant un certain nombre de tubes d'échange de chaleur disposes dans une chemise commune, chacun des tubes, avec n'importe quel moyen prévu sur ces derniers pour augmenter le. surface de contact externe des tubes, étant entouré par une conduite externe formant,autour du tube respectif, un passage d'écoulement ayant une section droite annulaire; échangeur de chaleur caracterise en ce qu les tubes d'échange de chaleur sont disposes de façon à être traversés par le fluide dégageant la chaleur, par exemple la vapeur d'eau, et en ce que le fluide absorbant la chaleur, par exemple l'huile, est admis dans l'échangeur de chaleur par une entrée prévue à une extrénité des tubes d'échange de chaleur et soit contraint de passer. le long de la surface interne de la chemise jusqu'aux extrémités opposes des tubes, et de pénetrer ensuite dans les canaux annulaires formes entre les tubes et les conduites externes, et après être passé dans lesdits canaux, d'être évacué de l'échangeur de chaleur. par une sortie ménagée près des extrémités men- tionnées an premir lieu des tubes et sépar@e de l'entrée par une paroi disposée dans un plan transversal par rapport aux tubes. 2. changeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé an ce qu'il n présente pas de calorifugeage fixe de la chemise. 3. échangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, ca ractérisé en ce que le fluide dégageant la chaleur et le fluide absorbant la chaleur soeit introduits tous deux dans l'échangeur de chaleur et évacués de ce dernier à l'une de ses extrémités.