Brevet FR2377597A1 — publié le 19780811

La présente invention se rapporte aux appareils d'échange de chaleur entre gaz et liquides et, plus particuliè- rement, aux réfrigérants atmosphériques Le refroidissement d'installations telles que des centrales classiques ou nucléaires est, dans la majorité des cas, assuré par des réfrigérants atmosphériques équipés de dispositifs échangeurs du type humide, c'est-à-dire dans lesquels de 1 air, aspiré par tirage naturel dans une cheminée ou déplacé par des ventilateurs, traverse des zones dans lesquelles de l'eau est dispersée en gouttelettes, l'échange de chaleur s'ef- fectuant par contact direct entre l'eau et l'air.Ce type de réfrigération a pour inconvénient, d'une part, la production d'un panache de buée et, d'autre part, une consommaticn importante d'eau. Pour remédier à cela, on a proposé d'équiper les réfrigérants atmosphériques de dispositifs échangeurs du type sec, dans lesquels l'air traverse des zones équipées de tubes que parcourt l'eau à refroidir. L'air sort sec de l'appareil. L'échange s'effectuant sans contact entre le gaz et le liquide, il n'y a pas de pertes d'eau mais l'énergie dépensée est relativement importante et donc, le prit de revient est élevé. la présente invention a essentiellement pour objectif de créer un appareil d'échange de chaleur entre gaz et'liquide qui permet de bénéficier en partie des avantages des deux types d'appareils précités, tout en diminuant la consommation d'énergie et le prix de revient. À cet effet, selon l'invention, on équipe l'appareil d'échange de. chaleur de dispositifs échangeurs des deux types précités, disposés en nombre équivalent au même niveau et de préférence alternés, de telle sorte que l'air y circule en parallèle et que les flux gazeux des divers dispositifs se mélangent. Avantageusement, les dispositifs des deux types ont mtme hauteur, leum largeum étant calculées de façon à donner à leurs débita respectifs la valeur voulue, par exemple des valeurs analogues. Ils peuvent entre installés en une seule rangée horizontale ou en plusieurs rangées superposées, le cas échéant avec disposition en quinconce. L'invention peut être appliquée aux réfrigérants à à tirage naturel, à circulation forcée ou induite, ou encore mixtes et, de préférence, les dispositifs secs et humides sont répartis à la périphérie de l'infrastructure du réfrigérant. La disposition en parallèle des courants d'air permet de diminuer les pertes de charge d'où la puissance des ventilateurs ou la hauteur de cheminée. le mélange des flux d'air sortant des deux types de dispositifs échangeurs peut être favorisé par des moyens appropriés, par exemple au moyen de déflecteurs, disposés à la sortie desdits dispositifs, de séparateurs de gouttes donnant une direction privilégiée au flux d'air sortant des dispositifs humides, par une disposition convergente des ventilateurs assurant un mélange des flux avant leur sortie de l'appareil, par une disposition convenable des dispositifs secs, etc. La disposition alternée des dispositifs échangeurs des deux types permet de fractionner les débits d 'air pour obtenir un mélange efficace et d'assurer une alimentation uniforme du ou des bassins de répartition d'eau entre les dispositifs humides au moyen de l'eau qui sort des dispositifs secs. En disposant les divers dispositifs sur plusieurs niveaux, on peut diminuer la hauteur de pompage, celle-ci étant déterminée par la hauteur des dispositifs humides. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention est réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. La figure 1 est une vue schématique, en élévation, d'une tour perfectionnée selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique en plan d'une tour à disposition circulaire. La figure 3 montre, de même, une tour à disposition en ligne. Les figures 4 à 6 illustrent, en élévation partielle, diverses possibilités de disposition des éléments échangeurs. La figure 1 représente une tour, par exemple un réfrigérant atmosphérique, comportant une infrastructure I, qui peut entre surmontée d'une coque 2 formant cheminée, dans le cas d'un réfrigérant à tirage naturel ou équipée de tuyères 3, en traits interrompus, associées à des ventilateurs, s'il s'agit d'un réfrigérant à tirage induit. Selon une variante, ces ventilateurs peuvent etre obliques, comme figuré en 30 sur le dessin, afin d'assurer une convergence de flux et donc un mélange avant la sortie par les tuyères. La tour peut aussi être mixte; on y retrouve alors à la fois une coque 2 et des ventilateurs. L'infrastructure 1 comporte la combinaison de dispositifs d'échange de chaleur secs 4 et de dispositifs 5 du type humide. L'eau à refroidir pénètre en 6 dans les dispositifs secs, sort par des conduites 7 pour parvenir aux dispositifs humides et ressort froide en 8. D'air qui entre latéralement dans la tour, comme indiqué par les flèches, sort par la cheminée 2 ou par les tuyères 3, le cas échéant par les deux. Les dispositifs secs 4 et les dispositifs humides 5 sont alternés et ils fonctionnent en parallèle, en ce qui concerne le passage de ltair. les dispositifs secs comportent, par exemple, un faisceau tubulaire sensiblement vertical 40 formé de tubes aiietés disposés selon des plans parallèles et équidistants entre des collecteurs inférieur et supérieur 41 et 42, raccordés respectivement aux conduites 6 et 7. Les dispositifs humides 5 comportent un bassin supérieur 50, desservi selon la présente invention par les conduites 7 provenant des dispositifs 4; une garniture 51 d'éléments. de dispersion (par exemple des lamelles horizontales), disposée obliquement vers l'intérieur et vers le bas au-dessus d'un bassin inférieur 52, d'où partent les conduites 8 raccordées par ailleurs à un collecteur 80; une persienne d'entrée 53 pèrmettant de régler l'entrée d'air et qui peut s'étendre sur tout ou partie de leur section d'entrée et un séparateur de gouttelettes 54 à la sortie du dispositif. les séparateurs de gouttelettes peuvent être agencas pour dévier latéralement le flux de sortie en vue de favoriser le mélange des flux des dispossitifs des deux types. Les dispositifs 4 et 5 peuvent avoir même hauteur ou des hauteurs différentes, La figure 2 montre une disposition alternée et circulaire dans laquelle les deux types de dispositifs sont répartis à la périphérie de l'infrastructure 1 de la tour. Ouest une disposition que lon adopte de préférence pour des tours à tirage naturel ou mixte (comportant, dans ce dernier cas, à la fois une cheminée 2 et des ventilateurs 30 - en traits mixtes sur la figure). Des déflecteurs 43 peuvent dtre prévus à la sortie des dispositifs secs, par exemple, pour favoriser le mélange des flux. Les dispositifs 4 pourraient étre disposés sensiblement à la sortie des dispositifs humides, par exemple sous forme divergente, comme représenté en 44 sur la figure 2, de façon à favoriser le mélange des flux des deux types d'échangeurs. Sur la figure 3, les dispositifs secs et humides sont alternés mais disposés en lignes sur les caltés longitudinaux de la tour. Ils sont décalés d'un pas d'un côté à l'autre, ce qui favorise encore le mélange des flux. La disposition en ligne est parfois adoptée pour les tours à tirage forcé ou induit. les dispositifs secs et humides peuvent avoir même largeur, comme représenté sur le dessin. Ils peuvent aussi avoir des largeurs différentes, des essais en maquettes permettant, notamment, de trouver la meilleure solution. La disposition fractionnée favorise d'une manière générale le mélange des flux d'air sec et humide sortant des dispositifs respectifs et diminue l'effet de panache. La figure 4 montre une tour à tirage induit dans laquelle les dispositifs secs 4 et les dispositifs humides 5 sont simples et s'étendent sur toute la hauteur de l'infrastructure 1. On voit que la conduite de sortie 7 de chacun des dispositifs secs 4 débouche dans le bassin supérieur 50 qui alimente les appareils de pulvérisation 55 des dispositifs humides. Sur les figures 5 et 6, les dispositifs 4 et 5 sont doubles, c'est-à-dire formés chacun de deux dispositifs élémentaires 4a, 4b ou Sa, 5b superposés, séparés par des bassins intermédiaires 9a, 9b. Cette disposition réduit la puissance de pompage qui dépend de la hauteur des dispositifs. Selon la figure 5, les deux dispositifs secs 4a, 4b sont directement superposés, ainsi que leurs homoLogues humides 5a, 5b. La figure 6 montre une disposition selon laquelle les dispositifs 4a, Sa sont en quinconce avec les dispositifs 4b, 5b. Il va de soi que les modes de réalisation décrits n'ont été donnés qu'à titre d'exemples et qu'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Appareil d'échange de chaleur entre gaz et liquide comportant des dispositifs échangeurs secs et humides caractérisé en ce que les dispositifs échangeurs des deux types sont disposés encombre équivalent au même niveau et en parallèle en ce qui concerne le passage du gaz, de telle sorte que leurs flux de sortie se mélangent. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs secs et humides sont alternés. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dispositifs secs et humides sont disposés selon des niveaux superposés. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dispositifs secs et humides sont disposés en quinconce d'un niveau à l'autre. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liquide est envoyé d'abord dans des dispositifs secs puis sort de ceux-ci vers le bassin d'alimentation de dispositifs humides. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par des moyens pour favoriser le mélange des flux des dispositifs échangeurs. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les dispositifs humides sont munis de séparateurs de gouttes dirigeant le flux desdits appareils vers celui des échangeurs secs. 8. Appareil selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par des déflecteurs agissant sur le flux de sortie de certains au moins des dispositifs échangeurs. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, comportant des ventilateurs, caractérisé en ce que ces derniers sont agencés pour produire une convergence de leurs flux vers la sortie. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les dispositifs échangeurs secs sont situés sensiblement à la sortie des dispositifs échangeurs humides et agencés de façon à produire un flux divergent.