Brevet FR2063973A1 — publié le 19710716

la présente invention concerne les échangeurs de chaleur tubulaire. Elle concerne plus précisément les échangeurs de chaleur du type comprenant à l'intérieur d'un logement des tubes rectilignes maintenus disposés parallèlement dans la longueur du logement, l'échange de chaleur se produisant entre un fluide interne parcourant les tubes et un fluide externe parcourant le logement autour des tubes. Elle s'applique de façon générale à tout réseau parallèle de tubes ou éléments de grand allongement pouvant comporter aes corrugations, nervures ou ailettes qui doit être traversé par un fluide circulant globalement selon l'axe longitudinal mais dont le vecteur déplacement possède une composante perpendiculaire à l'axe longitudinal du réseau. les tubes de ces échangeurs sont susceptibles d'être le siège de vibrations qui peuvent causer jusqu'à la destruction des tubes et la mise hors service de l'échangeur. La présente invention vise à perfectionner les échangeurs de façon à réduire les possibilités de vibration des tubes. On y parvient, selon l'invention, par le fait que le logement comprend des moyens pour diviser le flux de fluide externe en jets multiples au fur et à mesure de son écoulement dans le logement, avec une réduction conséquente des effets dynamiques de ce fluide sur les tubes. Dans une réalisation préférée de l'invention ces moyens sont constitués par des chicanes réparties dans différentes sections droites successives du logement et obturant partiellement chaque section droite de façon que la section offre au moins deux passages aistincts également possibles au fluide externe. Ces chicanes sont faciles à constituer au moyen d'éléments de cloison disposés en travers des tubes, par exemple perpendiculairement à la direction commune des tubes. Il est préconisé ue la somme des portions de section droite obturées par les chicanes dans deux sections droites succesaves soit au moins égale à 80 ffi de la surface utile d'une section droite et, de préférence, soit sensiblement égale à ladite surface utile. Par surface "utile" de section droite, on entend la surface circon$crite par une ligne de la section droite qui passerait autour du faisceau tubulaire à une distance de quelques millimètres des tubes extérieurs du faisceau, par exemple une ligne qui passerait à une distance de 10 à 20 mm autour du faisceau. La surface utile est donc égale ou inférieure à la surface réelle de la section droite. On obtient notamment d'excellents résultats lorsque lesdites cloisons obturent chaque fois environ la moitié de la surface utile de la section droite dans laquelle elles se trouvent. On décrira ci-après des modes de réalisation de l'inven- tion considérés comme particulièrement avantageux, en référence aux figures du dessin joint sur lequel - la figure 1 est une partie d'une coupe axiale schématique d'un échangeur de chaleur à section circulaire perfectionné selon l'invention - la figure 2 est une coupe transversale de l'échangeur de la figure 1 suivant le plan II-II de cette figure - la figure 3 est une partie d'une coupe axiale schématique d'une variante d'échangeur section circulaire - la figure 4 est une coupe transversale de l'échangeur de la figure 3 suivant le plan IV-IV de cette figure - la figure 5 est une coupe transversale d'une variante de 11 échangeur de la figure 3 - la figure 6 est une partie d'tme coupe axiale schématique d'un échangeur de chaleur à section rectangulaire perfectionné selon l'invention ; - la figure 7 est un coupe transversale de 1'échangeur de la figure 6 suivant le plan VII-VII de cette figure - la figure 8 montre une coupe transversale d'une variante de réalisation d'un échangeur à section rectangulaire, et -la figure 9 montre uàe coupe transversale d'une réalisation d'échangeur à section carrée. L'échangeur représenté sur les figures 1 à 4 comprend une calandre 1 de forme cylindrique à l'intérieur de laquelle sont supportés des tubes rectilignes 2 qui courent parallèles ment à l'axe x'x de la calandre. Pour la simplification du dessin, on n'a représenté au plus que trois de ces tubes (figure 1) mais on comprendra que les tubes sont en fait en nombre élevé, de façon en soi connue. Bes tubes sont maintenus à l'intérieur de la calandre par des éléments plans de révolution qu'ils traversent et qui sont situés en chicane dans des sections droites échelonnées le long des tubes. Ces éléments plans, qui sont les uns en forme de disque et les autres en forme d'anneau, sont répartis, par exemple dans la réalisation des figures 1 et 2, à raison, chaque fois, d'une plaque annulaire 3 et d'une plaque en disque 4 occupant respectivement le quart extérieur et le quart central de la surface d'une même section et d'use plaque annulaire 5 occupant la moitié moyenne de la surface de la section voisine. Ces plaques sont reliées entre elles ou à la calandre de façon rigide pour éviter tout déplacement possible de ces plaques les unes par rapport aux autres. Be fluide qui circule entre les tubes dans la longueur de la calandre est ainsi partagé en deux jets circulant au travers des sections repérées À et B sur la figure 1. En outre, ces dispositions assurent une très grande rigidité, 11 intervalle entre deux appuis successifs étant le mdme pour tous les tubes, et il est possible de découper chaque fois dans une seule tale les deux anneaux 3 et 5 et le disque 4. Les figures 3 et 4 montrent une variante de réalisation de l'échangeur de la figure 1 dans laquelle les chicanes sont réparties de façon que deux sections successives comportent chaque fois l'une deux anneaux d'obturation 6, 7 et l'autre un disque central 8 et deux anneaux d'obturation 9, 10, les différents anneaux et le disque étant coaxiaux. La figure 5 montre une variante de réalisation dans laquelle les éléments d'obturation sont des bandes parallèles 15. Bes figures 6 et 7 montrent une réalisation d'un échaF geur à section droite de calandre rectangulaire dans lequel les chicanes obturant dans chaque section droite des portions rectangulaires 11 parallèles et équidistantes. La figure 8 montre une variante de réalisation d'un échangeur à section droite de calandré rectangulaire dans laquelle les chicanes obturent chaque fois des portions de section droite 12 qui sont en forme de V disposés en chevron. La figure 9 montre une réalisation d'échangeur à section carrée dans laquelle les chicanes obturent chaque fois des portions de section droite 13 qui sont en forme d'étoile 13 ou de portions d'étoile 14 centrées sur l'axe de la calandre. Les réalisations qui ont été décrites ont été données essentiellement à titre d'exemple et ne sont pas limitatives de la portée de l'invention, l'homme de métier étant à même de concevoir des variantes de réalisation en respectant et en appliquant les enseignements de l'invention. R E V E N D I C A 1 I O i S 1. Echangeur de chaleur tubulaire du type comprenant à l'intérieur d'un logement des tubes rectilignes maintenus disposés parallèlement dans la longueur du logement, l'échange de chaleur se produisant entre un fluide interne parcourant les tubes et un fluide externe parcourant le logement autour des tubes, caractérisé par le fait que le logement comprend des moyens pour diviser le flux de fluide externe en jets multiples au fur et à mesure de son écoulement dans le logement, avec une réduction conséquente des effets dynamiques de ce fluide sur les tubes. 2. Echangeur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ces moyens sont constitués par des chicanes réparties dans différentes sections droites successives du logement et obturant partiellement chaque section droite de façon que la section offre au moins deux passages distincts également possibles au fluide externe. 3. Echangeur selon la revendication 2 caractérisé par le fait que ces chicanes sont constituées par des éléments de cloison disposés en travers des tubes, par exemple perpendiculairement à la direction commune des tubes. 4. Echangeur selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les tubes sont maintenus dans le logement par les éléments de cloison qu'ils traversent. 5. Echangeur selon ltune des revendications 2 à 4 caractérisé par le fait que la somme des portions de section droite obturée par les chicanes dans deux sections droites successives est au moins égale à 80 fJ de la surface utile d'une section droite et, est de préférence, sensiblement égale à ladite surface utile. 6. Echangeur selon la revendication 5 caractérisé par le fait que lesdites chicanes obturent chaque fois sensiblement la moitié de la surface utile de la section droite dans laquelle elles se trouvent. 7. Echangeur selon la revendication 5 ou 6 caractérisé par le fait que les portions de section droite obturées par les chicanes sont en forme d'anneau ou de disque, notamment d'anneaux et de disques coaxiaux. 8. Echangeur selon la revendication 5 ou 6 caractérisé par le fait que les portions de section droite obturées par les chicanes sont en forme de bandes, notamment de bandes parallèles. 9. Echangeur selon la revendication 5 ou 6 caractérisé par le fait que les portions de section droite obturées par les chicanes sont en forme de V. 10. Echangeur selon la revendication 5 ou 6 caractérisé par le fait que les portions de section droite obturées par les chicanes sont en forme d'étoiles ou de portions d'étoiles.