Brevet FR2208103A1 — publié le 19740621

La présente invention concerne des perfectionnements aux échangeurs de chaleur utilisés dans l'industrie chimique ou alimentaire notamment. L'invention concerne plus particulièrement les réchauffeurs utilises dans les industries alimentaires telles que l'industrie sucrière ; ces réchauffeurs sont constitués d'une enceinte alimentée en jus entrant et pourvue d'une sortie pour le jus effluent, enceinte étant pourvue en son sein d'une capacité de de vapeur alimentée en vapeur de chauffe et traversée par une plu alité de tubes en faisceaux permettant le passage des jus et l'échange thermique se faisant à travers la paroi des dits tubes. Du point de vue thermique, les réchauffeurs sont alimentés par des vapeurs prélevées sur les caisses d'évaporation ou par la vapeur d'échapperre nt des turbo-alterna#u rs ou encore par de la vapeur haute pression détendue. Toutes ces vapeurs étant à des pressions difiérentes, le jus le plus Eroid est chauffé dans un réchauffeur par une vapeur à plus basse pression, puis à la sortie du réchauffeur, le meme jus déjà plus chaud est réchauffé dans un autre réchauffeur par de ba vapeur à plus haute pression. On évite ainsi un trop grand écart de température entre les fluides ce qui serait défavorable au bilan d'échanges. n est d'ailleurs actuellement possible de chauffer un réchauffeur par des vapeurs différentes par un jeu de vannes sur l'arrivée de vapeur au réchauffeur, mais évidemment avec décalage dans le temps. Le but de la présente invention est notamment de pouvoir chauffer en même temps un seul réchauffeur avec deux vapeurs distinctes(ou plus). A cet effet l'invention concerne un appareil d'échange thermique du type consitué par une enceinte contenant une chambre d'échange traversée par un faisceau tubulaire mettant en communication les capacités d'entrée et de sortie correspondant au cheminement d'un premier fluide, la chambre d'échange étant alimentée en un second fluide d'échange, les échanges se faisant à travers les parois du faisceau tubulaire, caractérisé, en ce qu'une capacité disposée d'un côtk du faisceau tubulaire est divisée par au moins un cloisonnement en au moins deux parties correspondant respectivement à l'arrivée et à lNéva- cuation du premier fluide, la capacité opposée disposée de l'autre côté du faisceau tubulaire constituant une boite de renvoi du premier fluide arrivant de la demi capacité d'alimentation et renvoyée dans la demi capacité d'évacuation, la chambre d'échange thermique alimentée en second fluide traversee par le faisceau tubulaire étant lui même cloisonné en au moins deux parties séparées, le cloisonnement prolongeant sensiblement le cloisonnement disposé dans la capacité voisine les enceintes ainsi définies au centre de la chambre d'échange étant alimentées par deux fluides d'échange présentant des caractéristiques différentes. Dans le cas de l'application de l'invention à un réchauffeur on voit que l'on peut ainsi diviser la capacité vapeur en deux enceintes ou parties qui sont alimentées par des vapeurs de température ou pression différentes. La capacité vapeur est donc séparée en deux parties égales (ou inégales) par une cloison qui peut, dans le cas d'un réchauffeur vertical par exemple, passer par l'axe vertical du réchauffeur, ou etre parallèle ou perpendiculaire à cet axe vertical. Cette cloison peut être plane , bombée ou de toute autre forme. Les deux capacités vapeur ainsi formées auront donc chacune leur tubulure d'entrée de vapeur, sortie d'eau condensée et sortie de gaz incondensables.Il pourra cependant exister une seule sortie d'incondensables commune aux deux capacités. I1 est évident que le jus à l'entrée du réchauffeur, c'est-à-dire au niveau le plus froid, devra d'abord passer par les tubes situés dans la capacité vapeur chauffée par la vapeur à plus basse pression. On peut également réaliser un réchauffeur qui pourrait être chauffé par trois ou plusieurs vapeurs à pressions différentes et ce, en même temps, le réchauffeur étant divisé en autant de parties. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec une forme de réalisation particulière présentée à titre d'exemple sans caractère limitatif et en se référant à la figure annexée. La figure unique représente une vue en coupe d'un réchauffeur réalisé conformément à l'invention L'appareil se compose donc d'une virole extérieure 1 définissant une enceinte intérieure occupée dans sa majeure partie par la chambre de chauffe 2. De part et d'autre de cette chambre dé chauffe ou capacité vapeur sont disposées les capacités supérieures 3 et inférieures 4. La capacité supérieure 3 est elle meme divisée en deux parties 5 et 6 par un cloisonnement transversal 7; la capacité 5 constitue la chambre d'arrivée du jus arrivant par l 'ouverture 8 la chambre jumelle constitue une chambre de connection dujus sortant par ltévacuation 9. Une cloison inférieure 10 divise la capacité vapeur 2 en deux zones, corres pondant respectivement aux chambres supérieures 5 et 6 et à cet effet la cloison intérieure 10 prolonge sensiblement la cloison supérieure 7 séparant les deux chambres 5 et 6. La capacité vapeur est donc elle meme séparée endeux chambres 11 et 12 possédant chacune une alimentation vapeur 13, 13' une sortie d'eau condensée 14, 14' et une évacuation des gaz incondensables 15, 15'. Le jus suit le parcours des flèches et pénètre par la demi capacité d'arrivée 5, de là il est acheminé par le faisceau tubulaire traversant la chambre 12 j jusqu'à la capacité inférieure 4 d'ou il est renvoyé par le faisceau tubulaire traversant la chambre 11 dans la demi capacité supérieure 6 pour être évacué par9; On comprend -que le jus arrivant par la demi capacité ou chambre 5 est à une température donnée et il subit une élévation en traversant la chambre 12 qui est alimentée par une vapeur à une certaine pression ; arrivé dans la chambre de renvoi 4 le jus est amené à une température supérieure et il remonte alors en subissant une nouvelle action d'échange thermique au sein du faisceau tubulaire traversant la chambre d'échange 11. Celleci est alimentée en un fluide d'échange thermique à caractéristique plus élevée; par exemple la chambre 11 est alimentée en vapeur à pression supérieure à celle péné trant dans la chambre voisine 12 ce qui permet au jus de grimper un nouveau palier en récupérant aumieux les calories qui lui sont apportées par le fluide d'échange dela chambre 11. On obtient ainsi en utilisant un seul réchauffeur un effet identique à celui qui serait procuré par une batterie de deux réchauffeurs alimentée par deux fluides d'échange à caractéristique différente et parcourus successivement par le m#me liquide à réchauffer; cependant le résultat obtenu bien qu'idem tique à celui obtenu en utilisant deux réchauffeurs ne nécessite qu'un inves tissement limité et correspondant au prix d'un seul réchauffeur ce qui repré sente donc pour un meme rendement une économie de l'ordre de la moitié. Il est entendu que la description qui est donnée n'a aucun caractère limitatif et que la caractéristique définie se rapporte à un échange thermique quel que soit le sens dans lequel il s'effectue (réchauffement ou refroidissement); l'invention stapplitue également quels que soient les fluides en présence. REVENDICATIONS 1 - Appareil d'échange thermique du type constitué par une enceinte conte nant une chambre d'échange traversée par un faisceau tubulaire mettant, en communication les capacités d'entrée et de sortie correspondant au chemine ment d'un premier fluide, la chambre d'échange étant alimentée en un second fluide d'échange, les échanges se faisant à travers les parois du faisceau tubulaire, caractérisé en ce qutune capacité disposée d'un côté du faisceau tu blaire est divisée par au moins un cloisonnement en au moins deux parties correspondant respectivement à l'arrivée et à l'évacuation du premier fluide, la capacité opposée disposée de l'autre côté du faisceau tubulaire constituant une boite de renvoi du premier fluide arrivant de la demi capacité d'alimenta tion et renvoyée dans la demi capacité d'évacuation, la chambre d'échange thermique alimentée en second fluide traversée par le faisceau tubulaire étant lui même cloisonne en au moins deux parties séparées, le cloisonnement prolongeant sensiblement le cloisonnement disposé dans la capacité voisine les enceintes ainsi définies au centre de la chambre d'échange étant alimen tuées par deux fluides d'échange présentant des caractéristiques différentes.