Brevet FR2456929A1 — publié le 19801212

La présente invention concerne les échangeurs de chaleur et a de préférence pour objet un échangeur de chaleur utilisé poux le chauffage par flamme des caloporteurs liquides à hautes temperatures-dans les industries chimique, pétrolière, dans la pétrochimie ainsi que dans d'autres branches de l'industrie. A l'heure actuelle, il existe des échangeurs de chaleur Ccf. par exemple, le brevet dtinvention des Etats-Unis d'Amérique, N 2348512, cl. 122-250) dans le corps creux desquels sont placés des serpentins tubulaires constituant des surfaces de chauffage par rayonnement et par convection, disposés soit en série, soit en parallèle. En raison de la haute température des fumées qui baignent les surfaces de chauffage, le corps de ces échangeurs de chaleur est revêtu extérieurement d'une maçonnerie. Dans le but d'abaisser la température des fummés, le corps est conçu avec une chambre annulaire dans laquelle sont places les tubes échangeurs de chaleur, de la manière exposée dans le brevet dtinvention des Etats-Unis d'Amerique, N 2823652. Dans cet échangeur de chaleur, les gaz ayant passe suivant la surface de chauffage par rayonnement constituée par les serpentins, arrivent dans la chambre annulaire-formee par le corps et une cloison montée paralielement audit corps, dans sa cavité, usqu'à la moitie ou un peu plus bas que ltendroit où est place le serpentin de rayonnement.Dans la chambre annulair les fumees entrent en contact avec les tubes ecnangeurs de chaleur et stéchappent dans la cheminez. Afin d'augmenter la surface de ltêchangeur de chaleur, on augmente le nombre de filets des surfaces des~serpentins, ce qui, toutefois, présente un certain nombre de difficultés pendant le montage et la fabrication des sections supplénentaires des serpentins, De plus, la température des fumées baignant les surfaces de convectiOn de l'échangeur de chaleur disposées dans la chambre annulaire du corps est relativement elevee (elle ntest pas inférieure 2 la température du fluide en circulation). Il en résulte de grandes pertes de chaleur à la suite de la grande quantité de chaleur évacuée par les gaz d'ehappement et, par consequent, du bas rendement de ltechangeur de chaleur. Il convient de noter que la haute température des fumees entrant en contact avec la surface extérieure du corps nécessite une maçonne-~3 lourde et chère. On stest donc propose de mettre au point un échangeur de chaleur dont le corps -serait réalisé de fasn a perr,ettre de baisser nctablement ts température des fumées et de simplifier la conception de ltensemble de l'échangeur. Ce probléme est résolu du fait que ltéchangeur de chaleur du type comportant des surfaces de chauffage constituées par des serpentins et disposées dans la cavité d'un corps possédant une chambre annulaire renfermant les tubes échangeurs de chaleur, est caractérisé, suivant l'invention, en ce que ledit corps est constitue par des sections, que sa chanbre annulaire est separee de la cavité dudit corps et reliée à un dispositif connu en soi qui amène le fluide à chauffer dans cette cavité et que les tubes échangeurs de chaleur placés dans ladite chambre sont relies à la cavité dudit corps. Ene telleconception de l'échangeur de chaleur permet de baisser la température des fumées grâce au chauffage du fluide amene dans la chambre annulaire et d'élever par conséquent le rendement de ltéchangeur de chalet De plus, la paroi extérieure de la chambre annulaire, qui entre en contact avec le fluide à chauffer, possède une basse temperature, ce qui permet de la protéger par une maçorLnerie légère. I1 est avantageux en outre que les sections du corps soient en forme d'.arc, ce qui permet de simplifier la fabrication et le tontage de l'échar de chaleur et d'augmenter sa capacité en cas de necessite De la sorte, la conception proposée de l'échangeur le chaleur perme de simplifier sa réalisation, d'élever son rendement et de lui donner une forme ramassée. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantage de celle-ci apparaltront mieux à la lumière de-la description explicative qui va suivre de différents modes de realisation donnes uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annex dans lesquels : : - la figure 1 représente d'une manière schématique ltéchangeur de chaleur conforme à l'invention (en coupe longitudinale) - la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure I - la figure 3 est une vue en coupe, avec arrachement partiel, du corp de l'échangeur de chaleur - la figure 4 illustre une variante de réalisation de l'échangeur de chaleur, dont la capacité est double de celle du precedent (en coupe longitudinale) - la figure 5 est une vue en coupe suivant V-V de la figure 4 , - la figure 6 est une section intermediaire, avec arrachement partiel, du corps de ltechangeur de chaleur - la figure 7 illustre encore une variante de réalisation de l'echangeur de chaleur, dont la capacité est triple de celle du premier échangeur (vue en coupe transversale) - la figure 8 illustre encore une variante de réalisation de ltechangeur de chaleur de triple capacité (vue en coupe transversale). L'échangeur de chaleur conforme à la figure 1 comporte un corps creux 1 dans la cavité 2 duquel sont logées les surfaces de chauffage constituées par des serpentins tubulaires de rayonnement 3 et des serpentins de convection 4, relies respectivement à un dispositif, connu en soi, pour la circulation du caloporteur (non représenté sur la figure ). A la partie supérieure de l'echangeur de chaleur, est place un dispositif brûleur 5 d'un type connu quelconque, et des conduits de fumees 6 relies à la cheminée (non representee sur la figure). Le corps 1 est constitue par des sections 7 (figure 2) assemblées l'une à l'autre d'une façon étanche pour former un corps étanche d'une manière connue en soi. Chaque section 7 (figure 3) est eonstituee par deux parois concentriques extérieure et intérieure 8 et 9, respectivement, de façon à former entre elles une chambre annulaire 10 (figures 1 et 4). La paroi intérieure 9 est plus courte que la paroi extérieure 8. De ce fait, dans la partie inférieure de ltechangeur de chaleur, entre son embase et ltextremite de la paroi intérieure 9, est forme un espace annulaire 11. Dans la chambre annulaire 10 sont disposes, verticalement ou avec une certaine inclinaison par rapport à la verticale, des tubes d'echange de chaleur 12 ouverts à leurs deux extremites et dont les extrémités inférieures se trouvent dans ltespace annulaire et sont relies par celui-ci à la cavité 2 du corps 1. Dans la chambre annulaire 10, dans la zone où les tubes échangeurs de chaleur 12 communiquent avec la cavité 2 du corps, est placée une cloison transversale 13 séparant la cavité 2 du corps de sa chambre annulaire 10. La chambre annulaire 10 comporte des tubulures 14 et 15, et est reliée par la tubulure 14 à un dispositif connu en soi (non représenté sur la figure) amenant dans la chambre annulaire le fluide à chauffer, par exemple de l'air froid. La tubulure 15 est destinee à évacuer le fluide chauffe de la chambre annulaire 10. Pour exclure le melange des fumées sortant des tubes 12 avec le fluide chauffe dans la chambre annulaire 10, il est prévu dans celle-ci encore une cloison transversale 16, comme montre sur les figures 1 et 4. Les sections 7 du corps 1 sont en forme d'are comme montre sur les figures 2 et 3, de sorte que le corps de l'eehangeur de chaleur a une forme cylindrique. Si l'éehangeur de chaleur comporte deux systèmes de surfaces de chauffage constituées par des serpentins, comme montre sur Les figures 4 et 5, pour unifier la fabrication des échangeurs de chaleur on place entre les sections 7 des sections intermédiaires 17 executees sous forme de deux ares de eireonferenee successifs relies entre eux comme montre sur la figure 6. Dans ce cas, les tubes échangeurs de chaleur 12 et les cloisons 13 et 16 sont disposes dans les sections intermédiaires 17 de la même manière que dans les sections 7. Les sections 7 et 17 ayant la forme representee sur les figures 3 et 6 permettent de constituer aisément et d'une manière simple les corps de divers échangeurs de chaleur tels que ceux représentés sur les figures 7 et 8, et par conséquent de monter de tels échangeurs de chaleur d'une manière compacte ce qui permet d'élever davantage le rendement de ltechangeur de chaleur grâce à la réduction des pertes de chaleur dans le milieu environnant. L'échangeur ua chaleur propose fonctionne de la manière suivante. Les ùmees résultant de la combustion d'une substance (telle qu'un combustible)dans Ledispositifà brûleur 5 se trouvant à la partie supérieure de ltechangeur de chaleur, baignent les serpentins de rayonnement 3 et de convection 4, en chauffant le caloporteur circulant dans lesdits serpentin Ensuite les fumées passent par ltespace annulaire 11 et arrivent dans les tubes échangeurs de chaleur 12 disposes verticalement, où elles se refroidissent en cedant leur chaleur au fluide (par exemple à l'air froid) circulant à travers la chambre annulaire 10 et qui peut ensuite être envoyé à travers la tubulure 15 dans le dispositif à brûleur 5. Les fumées refroidies se trouvant dans les tubes d'échange de chaleur 12 s'échappent l'air libre en passant par les conduites de fumée 6 et la cheminée. Bien entendu, l'invention n'est nullement limité aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont executees suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur comportant des sufaces de chauffe constituées par des serpentins tubulaires et disposées dans la cavite d'un corps possédant une chambre annulaire dans laquelle sont places des tubes d'échange de chaleur, caractérisé en ce que ledit corps est constitué par des sections, que sa chambre annulaire est separee de la cavité dudit corps et mise en communication avec un dispositif connu en soi servant à amener dans ladite chambre annulaire le fluide à chauffer, et que les tubes d'eehange de chaleur places dans ladite chambre sont disposes sensiblement verticalement et sont relies à la cavité dudit corps. 2. Echangeur de chaleur conforme a la revendication 1, caractérisé en ce que les sections dudit corps sont en forme d'are.