Brevet FR2414704A1 — publié le 19790810

La présente invention concerne une installation industrielle de réfrigération pour des fluides chauds et corrosifs comprenant des tubes à ailettes refroidis par une circulation d'air réalisée au moyen d'un groupe moto-ventilateur. La réfrigération par circulation d'air présente des avantages substantiels par rapport à la réfrigération au moyen de l'eau. Face aux besoins accrus d'eau, l'économie et une utilisation rationnelle des ressources d'eau s'imposent au monde industriel. L'intérêt du remplacement de l'eau par de l'air dans les procédés industriels de réfrigération est particulière- ment sensible dans les pays au climat aride. L'utilisation d'eau comme réfrigérant nécessite un recyclage d'eau dont le refroidissement, p.ex. dans des tours à contre-courant d'air, occasionne des pertes importantes par évaporation et par purge de déconcentration. En effet, la réfrigération en circuit fermé permet de réduire la consommation d'eau et de limiter les risques de pollution des ressources naturelles. Elle exige toutefois une dépense importante en matériel et en énergie et elle entraine des frais considérables d'entretien des inatallations. Lorsque les produits à réfrigérer sont des liquides corrosifs, la moindre fuite ou défaut d'étanchéité provoque une pollution de l'eau de réfrigération constituant un danger pour l'environnement et une cause de corrosion pour le matériel.Enfin, la formation du dépôt calcaire sur les surfaces d'échange de chaleur réduit le coefficient de transfert de chaleur et nuit à l'efficacité de l'opération. On connait des installations de réfrigération par circulation d'air, dans lesquelles le fluide à réfrigérer circule dans un faisceau de tubes munis d'ailettes. De tels tubes sont habituellement placés en grand nombre sur des supports horizontaux fixés à des poteaux verticaux et leur accès est malaisé. La durée de vie de tubes étant fonction de la nature du fluide à réfrigérer et des chocs thermiques subis, il est particulièrement important de pouvoir procéder au remplacement des tubes hors d'usage sans immobiliser l'installation entière et en économisant le temps d'intervention. Par ailleurs, les raccordements des tubes constituant l'endroit privilégié où se produisent des fuites, il est particulièrement intéressant de pouvoir vérifier visuellement à tout moment l'état d'étanchéité des raccords et d'y accéder aisément pour une intervention rapide et directe. Le but de la présente invention est de proposer une installation de réfrigération par circulation d'air ne présentant pas les incccvnients précités. Elle est caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité a 'une tés individuelles et démontables de tubes à ailettes parallèles reliés en série par des coudes de raccordement formant des nappes verticales reliées à un collecteur d'entrée et à un collecteur de sortie, diepo- sées côte à côte à l'intérieur d'un bâti de forme parallèlipipédique, dont chacune des deux faces frontales est constituée par au moins deux poteaux et une poutre horizontale formant un cadre portique, chaque unité de tubes étant supportée par des suspentes en forme de plaques verticales munies d'ouvertures et fixées de manière démontable à au moins une poutre horizontale du bâti, chaque tube reposant librement à ses deux extrémités à l'intérieur desdites ouvertures des suspentes, les coudes de raccordement étant placés à l'extérieur du bâti. L'invention a également pour l'objet une unité individuelle de tubes à ailettes pour des installations de réfrigération, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une pluralité de tubes à ailettes disposés parallèlement en nappe verticale reliés par des coudes de raccordement, et par deux plaques de suspente longitudinales disposées aux deux extrémités de tubes et munies d'ouvertures, à l'intérieur desquelles reposent lesdites extrémités de tubes1 les coudes de raccordement étant situés en dehors des plaques de suspente. Conformément au but proposé, chaque unité individuelle de tubes à ailettes peut être démontée séparément sans nécessiter des manipulations onéreuses des autres unités. Grâce au fait que l'unité n'est maintenue en place qu'au moyen de deux plaques de suspente placées aux deux extrémités des tubes appartenant à cette unité, il suffit de démonter les deux plaques pour libérer l'unité correspondante de tubes et pour procéder à son enlèvement en vue de réparation ou de remplacement. A cet effet, chaque plaque de suspente peut être munie à sa partie supérieure d'un organe de préhension tel qu'une anse ou un crochet que viendrait saisir un crochet de manipulation.La manipulation peut être effectuée ay moyen d'un dispositif de levage et, dans ce cas, une poutre supérieure ori- zontale est fixée au bâti sur laquelle est disposée un poulie à posi- tion réglable le long de la poutre et munie d'un câble belié au dispositif de levage, p.ex. un treuil fixé à un poteau vertici du bati. Une disposition des deux organes de levage à action simultanée et coordonnée agissant sur les deux suspentes supportant une même unité de tubes pernet un dégagement aisé de l'unité. Les plaques de suspente adjacentes forment les parois frontales de l'installation, de sorte que les raccords coudés reliant les tubes d'une azyme unité ee trouvent à l'extérieur du bâti exposés à l'air ambiant. Grâce à cette disposition, les joints ne subissent pas les mêmes effets thermiques que les tubes exposés au refroidissement par circulation forcee d'air et le risque d'endommagement est sérieusement réduit. Par ai heurs, chaque défaut d'étanchéité à cet endroit peut être détecté visu- ellement et l'accessibilité des joints permet une intervention direte.L La mode de support des tubes à l'intérieur des ouvertures des plaquer de suspente permet aux tubes de subir les variations linéaires sous l'effet de la chaleur sans déformation ni contrainte. Le groupe moto-ventilateur est placé de préférence au dessus des tubes à ailettes à l'abri des fuites éventuelles du produit à réfrigérer. D'autres avantages vont apparaitre à la lumière de l'exemple d'une insta dilation, dont la description suit, présenté à titre d'illustration d'un mode particulier de réalisation de l'invention. Aux dessins annexes, la figure 1 présente une vue de face et la figure 2 une vue de coté d'une installation de réfrigération d'acide sulfurique selon l'invention, la figure 3 montre en perspective une unité individuelle démontable de tubes, raccordée à un collecteur d'entrée et à un collecteur de sortie, appliquée dans cette installation. L'installation représentée est composée d'un bâti constitué par quatre poteaux verticaux 1 et par deux poutres horizontales 5. Les poteaux sont réalisés en profilés creux se terminant à ltextrémité inférieure par une platine d'assise 2 des cannes d'ancrage. Une plaque femelle 4 sert de plaque'd'assise au sol. Une poutre horizontale 5 et deux poteaux 1 constituent un cadre portique articulé à sa base. A l'intérieur du bâti est logé l'assemblage des unités individuelles démontables 20 représentées à la figure 3. Une unité 20 comprend une série de tubes à ailettes 21 disposés parallèlement et reliés deux à deux par des coudes 23 à 180 . Le mode de raccordement représenté est celui par brides 24, tout mode assurant une bonne étanchéité peut être appliqué. Les extrémités des tubes à ailettes 21 sont placées dans les ouvertures 25 ménagées dans des suspentes 6 qui peuvent être de simples fers plats. L'espacement des ouvertures voisines d'une plaque correspond à l1entra- ve des coudes 23. La largeur des suspentes peut être variable; c'est elle qui détermine l'espacement latéral des unités individuelles et peut varier entre une fois et deux fois le diamètre du tube à ailettes. Un organe de préhension 26 est fixé à l'extrémité supérieure de chaque suspente 6. La poutre horizontale 5 est percée de trous 27 au moyen desquels on fixe les suspentes verticales 6 par des boulons. Dans l'exemple repré senté la fixation des suspentes s'effectue par leurs extrémités supé rires sur la poutre horizontale 5 , tandis que les extrémités infé- rieures des suspentes sont engagées dans une autre poutre ou rail de guidage horizontal. L'ensemble des suspentes adjacentes 6 constitue les parois avant et ar trière d'une gaine qui forment avec les parois latérales en tôle d'acier ou plaques de matière plastique le passage pour l'air aspiré par un ou plusieurs groupes moto-ventilateurs 8 placés au dessus de l'assemblage des unités adjacentes 20 sur un caisson de répartition 9. Des collecteurs d'entrée et de sortie de fluide à réfrigérer sont pla cés sur une des faces de l'installation et sont supporté par le bâti. Chaque unité 20 est reliée au moyen de coudes à 900 27 par le tube supérieur au collecteur d'entrée 28 et par le tube inférieur au collecteur de sortie 29. Pour permettre le remplacement ou la réparation des tubes, un jeu de vannes sert à isoler,soit chaque unité séparément, soit plusieurs unités. La mise hors circuit d'une unité de tubes n'interrompt pas le fonctionnement des unités avoisinantes. Les moyens de levage des unités individuelles comprennent deux treuils 13 fixés sur des poteaux verticaux et actionnant des câbles 14. Chaque câble 14 passe sur une poulie fixe 12 portée par la poutre supérieure 10 supportée par les poteaux 1. Sur la poutre lt est placée une poulie mobile 11 que l'on peut déplacer le long de la poutre afin de la placer en regard de l'unité de tubes que l'on souhaite démonter. Le crochet 15 porté par une extrémité du câble 14 est destiné à saisir ltoeillet 26 de la suspente. Un ensemble des deux treuils, poulies, et câbles situés à l'avant et à l'arrière de l'installation permet, après accrochage des suspentes, de monter ou de démonter les unités individuelles. En fonctionnement, le démontage d'une unité de tubes est extrêmement aisé. Après avoir isolée l'unité de ses collecteurs d'entrée et de sortie par démontage des coudes 27 à 900, il suffit de dévisser les boulons fixant les suspentes 6 à la poutre horizontale 5 et de faire descen dre l'unité au moyen des deux treuils électriques dont l'action peut être commandée simultanément. L'installation selon l'invention peut trouver de nombreuses applications, notamment pour le refroIdissement de l'acide sulfurique qui atteint une température élevée lors de la dilution de l'acide concentré. Pour cette application, les tubes peuvent être en fonte avec des ailettes en spirale rapportées. Elle permet une grande souplesse de fonctionnement adapté au volume de calories à évacuer. C'est ainsi, que pour un refroidissement poussé, on pourra relier en série deux ou plusieurs unités indivIduelles de tubes, afin de prolonger le temps de passage du fluide dans l'installation. De même, on peut utiliser l'installation selon l'invention pour abaisser seulement de quelques degrés la température d'un fluide. Le refroidis ssement final, notamment lorsque celui-ci doit être poussé, s'effectue dans une installation classique utilisant l'eau. La durée de vie de l'installation réfrigérée par l'eau qui reçoit le fluide prerefroiài peut ainsi être prolongée. La chaleur absorbée par l'air de refroidissement peut être récupérée dans un échangeur de chaleur où l'air sortant de l'installation selon l'invention traverse p.ex. un faisceau à circulation d'eau. L'eau ainsi cnauffée peut être utilisée pour le chauffage de locaux ou pour l'alimer- tation d'une chaudière. On réalise de cette façon une utilisation optimale de la chaleur perdue et une grande économie d'énergie. L'invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation précités, elle est susceptible de nombreuses variantes portant p.ex. sur l'agencement et la disposition à l'intérieur du bâti des unités de tubes, sur le type de tubes à ailettes etc., sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS. 1. Installation de réfrigération pour des fluides chauds et corrosifs, pourvue de tubes à ailettes refroidis par une circulation d'air réa liane au moyen d'un groupe moto-ventilateur, comprenant une pluralité d'unités individuelles et démontables de tubes à ailettes parallèles reliés en série par des coudes de raccordement formant des nappes ver tismies reliées à un collecteur d'entrée et à un collecteur de sortie, disposées côte-à-côte à l'intérieur d'un bâti de forme parallèlipipé dique dont chacune des deux faces frontales est constituée par au moins deux poteaux et une poutre horizontale, caractérisée en ce que chaque unité de tubes est supportée par des suspentes en forme de plaques verticales munies d'ouvertures, chaque tube reposant librement à ses deux extrémités à l'intérieur desdites ouvertures des suspentes, les coudes de raccordement étant placés à l'extérieur du bâti1 les sus pentes étant fixées de façon démontable à au moins une poutre hori zontale du bâti qui forme avec au moins deux poteaux un cadre portique. 2. Installstlon selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque suspente est munie d'un organe de préhension. 3. Installation selon la revendication l, caractérisée en ce que chaque cadre portique porte une poutre horizontale supérieure sur laquelle est disposée une poulie à position réglable le long de la poutre et munie d'un câble relié à un dispositif de levage et portant un crochet ser vant à saisir l'organe de préhension de la suspente. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif de levage est un treuil fixé à un poteau vertical du bâti et que la poulie à position réglable reçoit le câble du treuil par l'intermédiaire d'une poulie fixe portée par la poutre supérieure. 5. Unité individuelle de tubes à ailettes pour des installations de réfri gération selon les revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une pluralité de tubes à ailettes disposés parallèlement en nappe verticale, reliés en série par des coudes de raccordement, et par deux plaques longitudinales de suspente disposées aux deux extré mités des tubes et munies d'ouvertures à l'intrieur desquelles reposent lesdites extrémités de tubes, les coudes de raccordement étant situés en dehors des plaques de suspente.