Brevet FR2034392A1 — publié le 19701211

la présente invention se rapporte aux échangeurs thermiques perfectionnés qui peuvent être utilisés pour la condensation des vapeurs, le refroidissement et le chauffage des vapeurs et liquides, en particulier chimiquement agressifs, dans l'industrie chimique ou autre. On connaît déjà des échangeurs thermiques à plusieurs blocs superposés, notamment en matière à base de graphite, comportant des canaux verticaux pour l'écoulement descendant des vapeurs condensées et des canaux horizontaux. pour le passage de bas en haut de l'agent de refroidissement. Dans tous les blocs de l'appareil, les canaux verticaux, où avait lieu la condensation, étaient superposés coaxialement, le condensat étant évacué du dernier bloc inférieur. Lors du fonctionnement-des échangeurs thermiques, il se forme sur la surface intérieure des canaux verticaux une pellicule liquide s'accroissant dans chaque bloc successif, car le flux de vapeur traverse consécutivement de bas en haut tous les blocs. La pellicule ainsi formée est un obstacle à la transmission de la chaleur en provenance du produit condensé à l'agent de refroidissement, ce qui a pour conséquence de réduire sensiblement le coefficient de transmission thermique et le rendement de l'appareil, le coefficient de transmission thermique étant minimal dans le dernier bloc. Etant donné que les canaux verticaux sont disposés coaxialement dans les blocs, comme il a ét décrit ci-dessus le flux du produit condensé se déplaçant dans ces blocs a un caractère laminaire, il en résulte, que les couches isolées du flux ne se mélangent pas intimement entre elles, ce qui de meme, conduit à une diminution du coefficient de transmission thermique. Le but de l'invention est d'éliminer ces défauts. L'invention a pour but de résoudre le problème suivant réaliser un tel échangeur thermique dans lequel le condensat puisse être évacué à l'extrémité de chacue bloc afin de prévenir la formation d'une pellicule sur la surface intérieure des canaux verticaux et améliorer l'échange thermique entre les couches du flux du produit condensé dans ces canaux. Cette invention propose un échangeur thermique perfectionné pour la condensation des vapeurs, en particulier chimiquement agressives, comprenant plusieurs blocs successifs superposés c-om- portant des canaux verticaux et horizontaux respectivement pour le passage des-vapeurs-et le débit de l'agent de refroidissement. Conformément à l'invention, les canaux verticaux de chaque bloc sont décalés par rapport aux mêmes canaux du bloc contigu suivant, tandis que la partie supérieure de chaque bloc contigu suivant comporte des canaux inclinés dans lesquels débouchent les canaux verticaux du bloc précédent et les canaux inclinés débouchent dans une rigole collectrice communiquant avec plusieurs canaux verticaux complémentaires pour l'évacuation du condensat dans le bloc suivant. L'avantage de l'invention réside en ce que le décalage réci promue des canaux verticaux dans les blocs de l'appareil permet de donner au flux du produit condensé une turbulence, ce qui permet d'augmenter le coefficient de transmission thermique grâce à la convexion des couches du flux. Un autre avantage de l'-invention est que les rigoles incli nes pour l'évacuation du condensat après chaque bloc empèchent la formation d'une pellicule sur les parois des canaux verticaux et concourent aussi à augmenter le coefficient de transmission thermique. En outre, la solution technique adoptée permet de réduire la quantité de matériau nécessaire à la fabrication de l'appareil et aussi de simplifier son exploitation. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel la Pig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un échangeur thermique selon l'invention; la Fig.2 est une vue en coupe partielle longitudinale de 1' appareil,à plus grande échelle, à la jonction de deux blocs; la Fig.3 est une vue en plan de l'un des blocs de l'appareil. L'échangeur thermique représenté sur la Fig. 1 comprend plusieurs blocs superposés 1, la, lb, 1c fabriqués en une matière à base de graphite, comportant des-canaux verticaux 2 et des canaux horiontaux 3 disposés entre les canaux 2 pour l'écoulement descendant du produit condensé et le passage de bas en haut de 1' agent de refroidissement, le produit à condenser étant amené dans l'appareil par un raccord 4 et évacué sous forme de condensat par un raccord 5 et 11 agent de refroidissement étant amené par uli raccord 6 et évacué par un raccord 7. Poflr obtenir une distribution uniforme du milieu à condenser et de l'agent de refroidissement dans les caraux 2 et. 3 des blocs 1, la, lb et lc, l'appareil est fermé en hauts er bas et sur les cotés par des couvercles 8, 9 et 10, le couvercle 10 étant muni de cloisons 11 forcant l'agent de refroidissement à parcourir de nombreux conduits. Dans chacun des blocs @djacents, les canaux verticaux @ sont mutuellement décalés com@e représenté à la Fig. 2 c'est-à-dire que les canaux verticaux 2 du bloc 1 son@ décalés par rapport aux mêmes canaux du bloc la qui, à leur tour, sont décalés par rapport aux canaux verticaux 2 du bloc 1b etc.. ce qui a pour résultat e dorner au flux du produit à condenser par- salut successivement par tous les blocs un caractère turbulent. A la partie supérieure de chaque bloc, entre ses canaux verticaux 2, sont prévues des rigoles inclinées horizontales 12 (Fig. 2 et 3) dans lesquelles débouchent les canaux verticaux 2 du bloc précédant. Ces rigoles sont contigues a une rigole collectrice 13 communiquant avec plusieurs canaux verticaux complémentaires 14 servant à évacuer le condensat du bloc précédant dans le bloc contigü disposé au dessous. Le condensat étant év@cué après chaque bloc, une pellicule n'a par le temps de se former sur les parois des- canaux verticaux 2 et le coefficiert 'e tr@nsmission thermique est maximal ans chacun des blocs. Le premier bloc 1 de l'appareil peut ne pas comporter de canaux inclinés dans as partie h@ute. Le fonctionnement de l'appareil est donc le suivant : le produit à condenser est amené dans le bloc 1 de l'appareil par le raccord 4 et l'a ent @e refroidissement par le raccord 6. Le condensat formé dans les canaux verticaux 2 du bloc 1 s' écoule dans les rigoles inclinées 12 dans la partie sup@rieure du bloc contigu la d'où il passe dans sa rigole collectrice 13 et ensuite, par les canaux verticaux complémentaires 14, dans le bloc suivant situé au dessous. Le produit arrivant da.s le bloc 1a est condensé dans ses canaux verticaux 2 et s'écoule dans les rigoles inclinées 12 du bloc 1b, d'où il passe, @ar sa rigole collectrice 13 et les canaux complémentaires 14, dans le bloc suivant. Le produit à condenser arrive d'une m@nière analoque dans le bloc 1b, dans les canaux verticaux 2 duquel il se forme du condensat oui nasse ensuite dans les rigoles inclinées 12 du bloc 1a pour être év@cué, par @e@raccond 5 en vue @'un us@ge ultérieur. Le condensat formé, apr@s passage successi d'un bloc à l' autre par les canaux complémentaires 14, est également évacué par le raccord 5 en vue d'un usage ultérieur. Quoique la description ci-aessus concerne l'appareil fonctionnant comme condensateur, les techniciens comprendront que cet appareil peut être également utilisé pour le chauffage ou le re froidissement des vapeurs otA liquides, selon la température de l'agent de refroidissement. Revendication Echangeur thermique pour la condensation des vapeurs, en particulier des vapeurs chimiquement agressives, comprenant plusieurs blocs superposés comportant des canaux verticaux et horizontaux respectivement pour le passage des vapeurs et celui de 'agent de refroidissement caractérisé en ce que les canaux verticaux de chaque bloc sont décalés par rapport aux mêmes canaux du bloc contigu suivant, la partie supérieure de chaque bloc contigu comportant des canaux inclinés dans lesquels débouchent les canaux verticaux du bloc précédant et les canaux inclinés débouchant dans une rigole collectrice communiquant avec plusieurs canaux verticaux complémentaires pour l'évacuation du condensat dans le bloc suivant disposé au-dessous.