Brevet FR2095202A1 — publié le 19720211

L'invention concerne un dispositif pour l'évacuation du condensat dans les échangeurs de chaleur à circulation de gaz, tels que les échangeurs de chaleur à circulation d'air, qui servent au refroidissement de milieux gazeux, à la condensation au moins partielle d'un composant du gaz, et qui, pour améliorer la transmission de chaleur, sont munis d'éléments accroissants la surface tels que cannelures ou lamelles. Dans les échangeurs de chaleur qui extraient la chaleur d'un gaz, il se produit, dans certaines conditions de fonctionnement, une condensation à la surface de l'échan- geur. Le liquide condensé doit être continuellement évacué afin d'éviter une détérioration de la transmission de chaleur, la réduction de la section d'écoulement du côté du gaz, et par conséquent, l'augmentation de la chute de pression sur ltéchangeur. Dans les réalisations connues jusqu'à présent des échangeurs de chaleur à circulation de gaz, munis d'éléments accroissant la surface, une disposition inclinée des bords inférieurs rectilignes, ou une forme montante et descendante, de préférence en dents de scie des bords inférieurs des éléments accroissant la surface, fournit des points d'égouttage préférés pour le condensat. Le condensat s'accumulant aux points d'égouttage préférés grandit en une goutte qui, du fait de sa tension superficielle agissant comme force d'adhérence entre le condensat et l'élément accroissant la surface, stationne aux points d'égouttage jusqu'à ce que la force de pesanteur dépasse les forces d'adhérence et de cohésion. Si le gaz est canalisé à contre-courant de la direction d'égouttage du condensat , il se produit une augmentation du temps de stationnement et une dégradation de l'égouttage. Le perfectionnement des échangeurs de chaleur exige une construction plus compacte. La réduction des dimensions des échangeurs , qui est obtenue principalement par réduction du pas d'écartement des éléments accroissant la surface, rencontre des limites. Jusqu'à présent, ces limites résidaient dans le fait que les condensats se formant sur deux surfaces opposées viennent au contact l'un de l'autre et qu'il se forme ainsi un pont de condensats. Il en résulte que des forces superficielles supplémentaires deviennent efficaces, qui sont désignées par forces de capillarité et provoquent contre la force de pesanteur la montée du condensat sur les faces opposées des éléments accroissant la surface jusqu'à une hauteur qui est fonction de la mouillabilité par le condensat des éléments accroissant la surface, du pas d'écartement des éléments accroissant la surface, du poids spécifique du condensat et des paramètres de l'écoulement du gaz. Après dépassement de cette hauteur, le processus d'égouttage intervient. Sur les bords inférieurs montants et descendants, par exemple en dents 4e scie, il existe bien des points d'égouttage préférés, cependant la hauteur de montée du condensat provoque une largeur des ponts de condensat dépendant de la position angulaire des dents de scie. Les ponts de condensat relativement larges diminuent du c8té du gaz la section efficace d'écoulement de l'échangeur, provoquent une augmentation de la chute de pression et conduisent ainsi à une dégradation de la puissance de l'échangeur. Le but de I'invention est de contrôler l'égouttage du condensat de façon à permettre la construction d'échan geurs à circulation gazeuse plus petits et plus compacts. À cet effet, l'invention concerne un dispositif pour l'évacuation du condensat dans les échangeurs de chaleur à circulation de gaz, tels que les échangeurs à circulation d'air, qui servent au refroidissement de milieux gazeux et sont munis d'éléments accroissant la surface d'échange, tels que des lamelles, afin d'amé- liorer la transmission de la chaleur, dispositif caractérisé en ce que les bords inférieurs des éléments accroissant la surface présentent des bandes d'égouttage dont l'axe longitudinal est dans la direction d'égouttage, tandis que leur hauteur est supérieure à la hauteur d'ascension capillaire du condensat, et qjc leur largeur est plus petite que leur hauteur. On obtient ainsi que les ponts de condensat n'existent qu'entre les bandes d'égouttage d'éléments voisins. Les bandes d'égouttage peuvent être placées aux points les plus bas des bords inférieurs montants et descendants des éléments accroissant la surface. Il est avantageux de placer les bandes d'égouttage verticalement en-dessous d'un tube ou d'une série de tubes. Une autre caractéristique avantageuse de l'invention consiste à dévier d'un angle de 900 les bandes d'égouttage à leur passage vers les bords inférieurs des éléments accroissant la surface. Les surfaceslatérales étroites des bandes d'égouttage déviées s'approchent ici presque au contact des faces latérales étroites des éléments accroissant la surface qui sont voisins des bandes d'égouttage déviées, de sorte qu'il se produit une solutipn de continuité dans la direction perpendiculaire aux éléments accroissant la surface étroite de la largeur des ponts de condensat. Un perfectionnement de l'invention réside dans le fait que les points les plus bas des bords inférieurs des éléments voisins accroissant la surface sont décalés en montant et en descendant de 0,5 à 0,25 fois le pas t1 Pour une construction montante et descendante des bords inférieurs des éléments accroissant la surface, les points de croisement K de bords inférieurs voisins doivent être au-dessus de la hauteur dcascension h du condensat. Grecs à cette disposition on évite totalement l'accumulation du condensat entre les éléments accroissant la surface, car la distance des points d'égouttage placés à angle droit de leur plan longitudinal est égale à 2 à 4 fois le pas t2 des éléments, et est assez grande pour empêcher la formation de ponts de condensat entre les éléments ainsi qu'entre les points les plus bas des bords inférieurs décalés en montant et en descendant. Grâce à. l'invention , il est possible de donner à l'échangeur de chaleur une construction plus compacte et de dimensions plus réduites. Les paramètres techniques et économiques des échangeurs de chaleur sont améliorés, car on réalise une puissance réfrigérante spécifique supérieure et une perte de pression plus faible du côté du gaz que dans les échangeurs connus. L'invention sera-mieux comprise grâce à la description ci-après et aux dessins annexés qui représentent un exemple non limitatif de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure l montre l'évacuation de condensat du transmetteur de chaleur avec bandes d'égouttage en vue de front - la figure 2 est une vue latérale selon la figure 1 - la figure 3 montre en élévation 1' évacua- tion du condensat dans une disposition décalées des points les plus bas des bords inférieurs voisins des lamelles en forme de dents de scie. - la figure 4 est une vue latérale selon la figure 3. Sur les dessins sont représentés les tubes réfrigérants 1, les lamelles 2 à bord inférieur 3 en forme de dents de scie servant d'éléments accroissant la surface, et les bandes d'dgouttage 4. Toutefois, le bord inférieur de la lamelle 2 peut 1 avoir aussi la forme d'une arche de pont ou être incliné d'un seul côté. Les bandes d'égouttage 4 peuvent êtreestampées comme partie constituante de la lamelle 2 en une seule opération de coupe. Nais il est également possible de fabriquer les bandes d'égouttage 4 séparément et de les fixer sur le bord inférieur des lamelles par des méthodes de liaison connues. Le condensat se formant sur les tubes réfrigérants et les lamelles s'écoule en sens inverse du courant gazeux 5 à la surface des lamelles 2 vers le bas. Du fait de i'inclinaison du bord inférieur 3 en forme de dents de scie, le condensat est amené aux bandes d'égouttage 4, où il produit la formation de ponts de condensat 6. Comme on le voit dans les figures 1 & 2, les ponts de condensat 6 stationnent entre les bandes d'égouttage 4 des lamelles voisines 2, où les ponts de condensat 6 atteignent la hauteur d'ascension h8 , qui est située en-dessous de la hauteur h des bandes d'égouttage 4. Quand la hauteur d'ascension h5 est dépassée l'égouttage se produit , auquel plusieurs ponts de condensat voisins 6 peuvent prendre part lors de la formation d'une goutte Dans lesfigures9 et 4, les points les plus bas des bords inférieurs 3, orientés en montant et en descendant, des lamelles voisines 2 peuvent être décalés de la moitié du pas t1. Le condensat formé sur les tubes réfrigérants 1 et les lamelles 2 se déplace vers le bas en sens opposé au courant gazeux 5 et est rassemblé par la conformation en dents de scie des lamelles 2 à leur point le plus bas. Après l'accumulation de condensat 7, de hauteur hv, conduisant à la formation d'une goutte, la goutte 8 se forme et tombe. Le point de croisement K des bords inférieurs 3, en forme de dents de scie, des lamelles voisines est à la hauteur hk au-dessus de la hauteur h v d'accumulation de condensat 7 qui conduit à la formation des gouttes. Du fait du dépla-cement des points les plus bas des lamelles voisines 2, la formation d'un pont de condensat entre les lamelles 2 et les points les plus bas voisins n'est plus possible Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés et à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVEND I CAT IONS 10/ Dispositif pour l'évacuation du condensat dans les échangeurs de chaleur à circulation de gaz, tels que les échangeurs à circulation d'air, qui servent au refroidissement de milieux gazeux et sont munis d'éléments accroissant la surface d'échange, tels que des lamelles, afin d'améliorer la transmission de la chaleur, dispositif caractérisé en ce que les bords inférieurs des éléments accroissant la surface, présentent des bandes d'égouttage dont l'axe longitudinal est dans la direction d'égouttage, tandis que leur hauteur est supérieure à la hauteur d'ascension capillaire du condensat et que leur largeur est plus petites que leur hauteur. 2 / Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes d'égouttage sont placées aux points les plus bas des bords inférieurs, orientés en montant et en descendant , des éléments accroissant la surface d'échange. 3 / Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 & 2, caractérisé en ce que les bandes d'égoutage sont placées vetticalement en-dessous d'un tube ou d'une série de tubes. 40/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1à3, caractérisé en ce que les bandes d'égouttage sont déviées de 9QO à leur raccordement aux bords inférieurs des éléments accroissant la surface d'échange. 50/Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les points les plus bas des bords inférieurs montants et descendants d'éléments voisins accroissant la surface, sont décalés jusqu'à la moitié de leur pas, tandis que leur points de croisement sont à une hauteur supérieure à la hauteur d'ascension du condensat.