Brevet FR2339830A1 — publié le 19770826

L'invention concerne un échangeur de chaleur pour tour seche de rdfrige- ration de l'eau des condenseurs dans les contrales de production d'énergie électrique. Pour des relisons de pollution on tend à @remplacer de plus en plus les tours humides de réfrigération par des tours sèches, à cause des panaches de vapeurs au sommet des tours humides, lesquels deviennent de plus en plus importants au fur et nesure de l'augmentation le puissance des centrales qui entraîne des tours de refroidissement de très grandes dimensions créant des panaches de vapeurs inacceptables. A titre d'exemple, pour une centrale de 90() MW de puissance électrique de sortie, il faut évacuer, compte tenu tlu rendement, 1300 S thernique. La surface d'échange nécessaire pour évacuer cette puissance est de l'ordre de 6 700 000 2. Pour être compétitif, avec les tours humides, la surface d'échange de haleur ne doit pas dépasser 10 francs au m2 soit 67 millions de francs pour la surface d'échange totale. Cela est impossible avec les échangeurs actuels métalliques à tubes ou à plaques. I1 est connu de fabriquer des panneaux rectangulaires en matière plastique extrudée présentant deux faces planes parallèles séparées l'une de l'autre par des cloisons longitudinales réalisant des canaux dans le sens de l'avancement de la plaque sortant de l'extrudeuse. Ces panneaux existent actuellement et sont en polypropylène et font 1,20 m de large a la sortié de l'extrudeuse et sont de la longueur que l'on veut, nais, on peut aussi frabriquer facilement de ils panneaux ayant d'autres largeurs. On a déjà pensé à utiliser de tels panneaux pour en faire des échangeurs de chaleurs : on assenble un certain nombre de tels panneaux parallèlement les uns à côte des autres avec un certain espac@ entre chaque panneau,un premier fluide traversant d'un bout a l'autre les panneaux er. passant par lesdits canaux et un autre fluide passant perpendiculairement entre les @anneaux. Voir par exemple l'article intitulé "échangeurs de chaleur en plastique pour la récupération de l'énergie thermique océanique" de W.B. Suratt, G.K. Hart et E.N. Sieder, dans le rapport OTF.C, conférence faite Houston au Texas aux TISSA en nai 1975. La présente invention concerne un échangeur de chaleur semblable mais présentant un certain nombre l'avantages notamment au point de vue de la simplicité de construction et du prix de revient et qui permet d'avoir une meilleure répartition des températures. La présente invention a pour objet un procédé de faltrication d'une plaque @'échange de chaleur à partir de matière plastique extrudée présentant deux faces planes parallèles séparées l'une de l'autre par des cloisons longitudinales réalisant des canaux fans le sens de l'avancement de la placue sortant de l'extrudeuse, la plaque étant coupée perpendiculairernent à la sortie de l'extrudeuse de façon à former un panneau rectangulaire, caractérisé en ce que l'on aménage dans la panneau ainsi formé, une entrée et une sortie pour un fluide et en ce qu'on prévoit des moyens aux extrémités de la plaque pour réaliser à l'intérieur du panneau un passage pour le fluide comportant plusieurs canaux en paralleles, mis en série avec autres canaux en paralleles pour former des passes multiples, en série parallele, du fluide dans le panneau. Selon une réalisation de l'invention, lesdits moyens prévus aux extrémités du panneau sont des chambres, situées dans l'épaisseur de la tranche des extrémités petits côtés du panneau,réalisés de la façon suivante : on supprime sur une certaine profondeur entre les deux faces planes dudit panneau, lesdites cloisons longitudinales, lesdites chambres s'étendant aux deux extràmités du panneau, sur toute sa largeur, on bouche les extrémités externes des chambres, d'une façon quelconque.. Avantageusement, lesdites ouvertures d'entrée et de sortie sont pratiquées respectivenent dans deux chambres situes d'une façon adjacente un grand -. côté de panneau, lesdites ouvertures étant pratiquées dans ces chambres par la tranche dudit rand côté. Selon une réalisation particulièrement avantageuse de la présente invention, on réalise cinq chambres dont deux à l'une des extrémités du panneau sur chacune la moitie de la largeur du panneau et trois à l'autre extrémité dont une s'étendant du quart de la largeur du panneau aux trois quarts de sa largeur et les deux autres s'étendant rPspectivement de part et d'autre de celle-ci sur le reste de la largeur da panneau, l'une constituant une chambre d'entrée et l'autre une chambre de sortie, réalisant ainsi des allers et retours pour ledit fluide- à l'intérieur desdits canaux longitudinaux. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les c > ,tmbres autres que les chambres d'entrée et de sortie sont sensiblement circulaires. Avantageusement, les extrémités externes des chambres sont bouchées par thermo-soudage des deux bords des plaques planes parallèles, l'une contre l'autre. Avantageusement, les canaux longitudinaux ont me section de l'ordre de 4 a 50 tna2 et par exemple de 12 n'2. Afin d'améliorer les qualités d'échange thermique de la pla@ue d'échange de chaleur, on peut mélanger du noir de carbone à la natière plastique avant l'extrusion, on peut écalement ajouter des additifs tels que de la fibre de verre pour améliorer les qualités mécaniques ou un produit rendant le panneau autoextinguible. L'invention a @galement pour objet un@échangeur de @@aleur composé d'un assemblage de @ plaques d'@chan@e de c@aleur fabriqu@es par la . roc@@@ selon l?iflvention, caractérisé er. ce que chaque plaque d'échange est distante de la suivante d'un espace permettant le passage, perpendiculairement aux canaux longitudinaux et a contre courant, d'un second fluide, réalisant un module. Selon une autre caractéristique, on place parallèlement au sens de déplacement du second fluide, des entretoises fixant la valeur de l'espacement entre les plaques, le module étant fermé du côté de l'extrémité opposée aux entrée et sortie du fluide dans les canaux des plaques, par une plaque d'extrénité s'emboitant entre les plaques d'échange. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description d'un exemple de réalisation de l'invention, faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel La figure 1 montre en perspective un panneau en matière plastique extrudée la figure 2 montre.une plaque d'échange de chaleur selon l'invention, la figure 3 montre en perspective un module d'échange de chaleur selon l'invention composé d'un assemblage de n plaques cltéchanges. La figure I montre un panneau en matière plastique extrudée tel que sortant de l'extrudeuse, il se présente sous forme de deux plaques T et 2 séparées de trois millimètres l'une de l'autre, et entre les deux plaques des cloisons-3 formant des canaux 4, les cloisons 3 sont séparées l'une de l'autre d'environ quatre millimètres, la section de canaux étant donc de douze millime- tres carrés environ, la largeur du panneau est de 0,60 m ou'de 1, 20 m mais toutes ces dimensions peuvent évidemment être différentes sàns aucune difficulté de fabrication.On utilise, entre autre;. actuellement de telles plaques pour faire des boites qui remplacent certaines boites en carton. On les utilise également pour faire des échangeurs de chaleur en faisant passer un fluide dans les canaux 4 d'une extrémité à l'autre en une seule passe, et un autre fluide passe perpendiculairement au sens des canaux entre une série de plaques mises les unes à côté des autres avec un certain espace pour le passage de ce fluide. Outre que, étant donné le passage en une seule passe du fluide dans les canaux, la répartition des températures n'est pas bonne, il est nécessairè de placer en bout des plaques, des boîtes à eau qui réduisent en bonne partie l'économie réalisée en utilisant des plaques en matière plastique venues d'une seule pièce par extrusion. La figure 2 montre à titre d'exemple non limitatif, une plaque d'échange de chaleur 5 air-eau dans laquelle on a réalisé des passes multiples pour l'eau dans les canaux 4. On a par exemple choisi une plaque de 1,20 m de large et de 10 m de longueur avec des canaux de 12 mm2 de section. Cette figure montre quatre passes pour l'eau : deux allers et deux retours. Les sens de circulation de l'eau sont indiqués par des flèches A et le sens de circulation de l'air par des flèches B. Pour réaliser ces passes multiples, on a réalisé cinq chambres 6, 7, 9; 9 et 10 dont une chambre d'entrée de l'eau 8-et une chambre de sortie de l'eau 10.Pour réaliser ces chambres, on a coupé entre les deux plaques I et 2 les cloisons 3 sur une certaine profondeur en gardant toujours intacte-une cloison de séparation entre deux chambres : par exemple la cloison 3a entre les chambres 6 et 7. On voit que les chambres, autres que les chambres d'entrée et de sortie 8 et 10, sont sensiblement en forts de demi cercle. Les chambres sont fermées à leurs extrémités extérieures Il et 12 en soudant-par simple pression et chauffage les extrériités des plaques I et 2 l'une contre l'autre. On peut également souder ces extrémités par ultra-sons. Latéralement, on a réalisé une ouverture 13 d'entrée de l'eau dans la chambre d'entrée 8 et une ouverture 24 de sortie de l'eau de la chambre de sortie 10 ; à ces ouvertures, sont raccordés respectivement un distributeur 15 et un collecteur 16 qui sont d'ailleurs ainsi raccordés à toute une série de plaques identiques pour former un module d'échange comme on le voit sur la figure 3. Cette construction est tres simple et très économique puisqu'elle permet d'économiser des boîtes a éau. Par ailleurs la disposition en multi-passes par plaques. assure une bien meilleure répartition des températures. La température moyenne de liteau dans une section de la plaque estb dans chaque section, ce qui veut dire que l'air passant par exemple à 110C ressortira par exemple a 220C uniformément sur toute la longueur de la plaque d'échange. Encore une fois les dimensions du panneau de hase peuvent être choisies a volonté. La figure 3 montre un module d'échange de chaleur compose d'un assemblage de n plaques d'échange 5. On laisse entre les plaques un espace 17 qui est environ de 20 mm dans l'exemple choisi. En bout de module, du côté opposé a l'entrée et à la sortie de l'eau, est placée une plaque d'extrémité 18 qui s'embote entre les plaques 5. Cette plaque maintient l'espacement entre les plaques et permet de compenser la perte de résistances des plaques a cet endroit cause des chambres 6.et 7. Cette figure montre également des, entretoises d'espacement 19 des plaques 5, le distributeur d'entrée 15 et le collecteur de sortie 16. Sur cette figure, le sens de passage de l'air est également indiqué par des fleches R. REVENDICATIONS 1/ Procédé de falîrication d'une plaque d'échange de chaleur a partir de matière plastique extrudée présentant deux faces planes parallèles séparées l'une de l'autre par des cloisons longitudinales réalisant des 'canaux dans le sens de l'avancement de la plaque sortant de l'extrudeuse, la plaque étant co@pée perpendiculairement @ la sortie de l'extrudeuse de façon former un panneau re@tangulaire, caractérisé en ce qu'on aménage dans le panneau ainsi formé une entrée et une-sortie pour un fluide et en ce qu'on prévoit des moyens aux extrémités de la plaque pour réaliser à l'intérieur du panneau un passage pour le fluide comportant plusieurs canaux en parallèle, mis en série avec d'autres canaux en paralleles pour former des passes nultiples, en série parallèle, du fluide dans le panneau. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens prévus aux extrémités du panneau sont des chambres, situes dans l'épaisseur de la tranche des extrémités, petits côtés, du panneau, réalisée de la façon suivante : on supprime sur une certaine profondeur entre les deux faces. planes dudit.panneau, lesdites cloisons longitudinales, lesdites chambres s'étendant aux deux extrémités du panneau, sur tcute sa largeur, on bouche les extrénités externes des chambres d'une façon quelconque. 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2. caractérisé en ce que lesdites ouvertures d'entrée et de sortie sont pratiquées respectivement dans deux chambres situées d'une façon adjacente à un grand côté de panneau, lesdites ouvertures étant pratiquées dans ces chambres par la tranche dudit grand côté. 4/ Prbcédé- selon la revendication 3, Caractérisé eii ce que l'on réalise cinq chambres dont deux à l'une des extrémités du panneau sur chacune la moitié de la largeur du panneau et trois S l'autre extrémitédont une s'étendant du quart de la largeur du panneau trois quarts de sa largeur et les deux autres s'étendant respectivement de part et d'autre de celle-ci sur le reste de la largeur de panneau, l'une constituant une chambre d'entrée et l'autre une chambre de sortie, réalisant ainsi deux allers et retours pour ledit fluide à l'intérieur desdits canaux longitudinaux. 5/ Procédé selon l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les chambres autres que les chambres d'entrée et de sortie sont sensiblement @@ circulaires. 6/ Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le bouchage des extrémités externes des chambres est réalisé par thermo-soudage des deux bords'des plaques-planes parallèles l'une contre L'autre. - 7/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce que lesdits canaux longitudinaux ont une section de l'ordre de 4 à 50 mm2. 8/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu on mélange du noir de carbone à la matière plastique avant son extrusion. 9/ Procédé selon l'une des revendications précédentes. caractérisé en ce que l'on mélange à la natière plastique avant son extrusion, un additif rendant le panneau - autoextinguible. 10/ Procédé selon l'une des revendiàations précédentes, caractérisé-en ce qu'on mélange à la matiere plastique avant son extrusion, des fibres de verre. 11/ Echangeur de chaleur composé d'un assemblage de n plaques d'échange de chaleur-.fabriquées par.le procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque plaque d'échange est distante de la suivante d'un espace permettant le passage, perpendiculairement aux canaux longitudinaux et s contre courant, d'un second fluide, réalisant un nodule. 32/ Echangeur selon la revendication 11, caracterise en ce que parallèlement au sens de déplacement du second fluide, sont placéesdes entretoises fixant la valeur de ltespacement entre les-plaques et en ce que l'extrémité du module opposé aux entrées et sorties du fluide dans les canaux des plaques est fermée par une plaque d'extrémité s'emboîtant entre les plaques d'échange.