Brevet FR2458783A1 — publié le 19810102

Tubes de transfert de chaleur comportant des moyens pour limiter le flux calorifique La présente invention se rapporte aux tubes de transfert de chaleur et concerne plus particulièrement des moyens pour limi- ter le flux calorifique ou de chaleur dans une partie des parois de tels tubes. Dans les échangeurs de chaleur, certaines conditions de fonc- tionnement peuvent se traduire par d'importantes différences de températures de part et d'autre des parois des tubes d'échange de chaleur. Ces grandes différences de températures ne posent pas de problème sauf si la résistance de transfert de chaleur de la paroi devait s'effondrer et si le flux calorifique devait augmenter considérablement de ce fait. Ceci peut se produire dans les générateurs de vapeur lorsque le côté eau passe de l'ébullition à film de contact liquide à l'ébullition avec film de vapeur (crise d'ébullition). Lorsque l'autre fluide est un métal liquide, le flux de chaleur peut devenir extrêmement élevé, en particulier dans les régions situées entre l'ébulli- tion et la surchauffe. Pour obtenir un temps de service d'une durée acceptable, c'est-à-dire entre environ 30 et 40 années, le niveau du flux calorifique doit 9tre maintenu à une valeur modérée. Pour obtenir ce résultat, on pourrait augmenter l'é- paisseur de la paroi des tubes afin d'augmenter ainsi la résis- tance à la circulation de la chaleur, mais il s'agit là d'une solution coûteuse car les tubes sont faits de matières qui coûtent relativement cher. En conséquence, le but principal de la présente invention est de fournir des tubes pour des générateurs de vapeur qui ne ris- quent pas d'être exposés à des flux de chaleur excessifs afin d'éviter des défaillances de ceux-ci. A cet effet l'invention, dans un tube d'échange de chaleur - 2 - dont certaines parties sont destinées à être exposées à des différences de températures élevées et à des conditions d'ébul- lition instables qui oscillent entre l'ébullition à film de contact liquide et l'ébullition avec film de vapeur, est carac- térisée en ce qu'au moins l'une des surfaces intérieures ou extérieures desdites parties est couverte d'une gaine thermo- résistante* D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans lequel: - la figure t est une vue en perspective d'un tube d'échange de chaleur conforme à l'invention, dont une partie de la gaine extérieure a été enlevée; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-Il de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1; - la figure 4 est une vue en élévation de chaleur conforme à l'invention; - la figure 5 est une vue en élévation réalisation de l'invention; - la figure 6 est une vue en élévation de réalisation de l'invention; et, - la figure 7 est une vue en élévation de réalisation. d'un autre tube d'échange d'un autre mode de d'une troisième variante d'une dernière variante En se référant au dessin et plus particulièrement aux figures 1 à 3, on voit un tube d'échangeur de chaleur 1 à double paroi dans lequel des rainures 3 ont été formées à l'interface entre les parois. À l'interface d'au moins une partie du tube des rainures supplémentaires ou des rainures agrandies 31 ont été formées, de préférence par élargissement, afin de réduire sen- siblement l'aire de contact à l'interface. De préférence, un gaz à faible conductivité, tel que l'azote, est introduit dans les rainures 3', mais il est bien évident que n'importe quel autre gaz ou mélange gazeux pourrait être utilisé pour augmen- ter la résistance thermique de la partie des tubes ayant les rainures élargies 3' afin de réduire le flux de chaleur dans cette partie du tube. La figure 4 représente un autre mode de réalisation dans lequel une partie du tube d'échange de chaleur 1 est couverte exté- rieurement d'un revêtement de céramique ou d'une autre matière de gainage 5 ayant une épaisseur d'environ 0,125 mm à 0,25 mm, De la porcelaine, un verre en nucérite et d'autres matières capables de supporter des températures élevées pourraient être utilisés comme matière de gainage 5. La figure 5 représente un tube d'échange de chaleur 1 dont une partie de la face intérieure est couverte d'une gaine de céra- mique ou d'une autre matière appropriée 7 ayant une épaisseur d'environ 0,125 à 0,25 mm. La figure 6 représente un tube d'échange de chaleur dont une partie de la surface intérieure est couverte d'une chemise 9 destinée à augmenter la résistance thermique de cette partie de celui-ci. De préférence, la chemise 9 est dilatée aux deux extrémités de façon à venir en contact avec la face intérieure du tube 1, tandis qu'un intervalle Il est ménagé entre le tube 1 et la chemise 9 entre les extrémités de cette dernière. L'intervalle 11 est, de préférence, rempli avec un gaz ou un mélange gazeux inerte et qui peut avoir une faible conducti- vité comme l'azote. -4- Comme représenté sur la figure 7, l'intervalle 11 pourrait être rempli avec une céramique ou une autre matière isolante 13. La gaine thermo-résistante décrite ci-dessus ne s'étend que sur une petite partie de la longueur du tube afin de réduire le flux de chaleur dans celle-ci et elle est plus particulière- ment destinée à couvrir la partie du tube qui est exposée à des oscillations entre une ébullition à film de contact liquide et une ébullition avec film de vapeur, et les autres parties qui sont exposées à des flux de chaleur élevés et/ou risquent de griller. -5- REVENDICATIONS 1. Tube d'échange de chaleur dont certaines parties sont desti- nées à tere exposées à des différences de températures élevées et à des conditions d'ébullition instable qui oscillent entre l'ébullition à film de contact liquide et l'ébullition avec film de vapeur, caractérisé en ce qu'au moins l'une des sur- faces intérieures ou extérieures desdites parties est couverte d'une gaine thermo-résistante. 2. Tube d'échange de chaleur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ladite gaine est en céramique. 3. Tube d'échange de chaleur selon la revendication 2, carac- térisé en ce que cette céramique fait partie du groupe des matières comprenant la porcelaine et un verre en nucérite. 4. Tube d'échange de chaleur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la gaine est disposée sur la face inté- rieure du tube. 5. Tube d'échange de chaleur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé par l'existence de zones d'inter- valle entre la gaine et le tube. 6. Tube d'échange de chaleur selon la revendication 1, compor- tant une double paroi avec des rainures formées à l'interface des parois, caractérisé en ce que les parties exposées à des différences de températures élevées et à une ébullition insta- ble ont des rainures sensiblement plus grandes afin de réduire l'aire de contact entre les parois intérieure et extérieure du tube. 7. Tube d'échange de chaleur selon la revendication b, carac- térisé en ce que les rainures sont remplies avec un gaz. À 6 *2458783 - 6 - 8. Tube d'échange de chaleur selon la revendication 7, carac- térisé en ce que le gaz est l'azote.