Brevet FR2452688A1 — publié le 19801024

La présente invention concerne les échangeurs de chaleur utilisés pour transférer de la chaleur d'un fluide chaud à un fluide froid au moyen d'un fluide intermédiaire qui est soumis à un cycle vaporisation~condensation au cours duquel il emprunte de la chaleur au fluide chaud et la restitue au fluide froid. Les échangeurs de ce type sont constitués par une enveloppe allongée, disposée horizontalement et partiellement remplie d'un liquide constituant le fluide intermediaire et au moins deux tubes disposés longitudinalement dans 1tenveloppe et dont les ex trémies débouchent à l'extôrieur de celle-ci, lun de ces tubes, où circule le fluide chaud, étant placé dans la partie inférieure de l'enveloppe et noyé dans le liquide qu'elle contient tandis que l'autre tube, où circule le fluide froid est placé dans la partie supérieure de ltenveloppe, au dessus du niveau du liquide. Lors de la mise en route dtun échangeur de ce type, le tube où circule le fluide chaud est porté brutalement à une tem pérature élevée et à cause-de l'inertie thermique de ltéchangeur on constate entre les températures des deux tubes et de-ltenve- loppe des différences importantes engendrant des contraintes mécaniques élevées. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient en équipant 11échangeur d'un dispositif de chauffage auxiliaire permettant de chauffer 11échangeur avant sa mise en route. Ce dispositif peut être constitué, par exemple, par un ou plusieurs tubes noyés dans le liquide contenu dans 11 enveloppe et parcourus par un fluide chauffant, notamment de la vapeur. Lorsque les fluides circulant dans les tubes sont corrosifs ou chargés de matières abrasives, il peut être avantageus de former un revêtement protecteur à l'intérieur des tubes. Ce revêtement peut etre déposé par voie chimique (par exemple nickelage auto-catalytque) ou par voie ôlectrolytique (par exemple oxydation anodique d'alliage léger). Le dispositif de chauffage auxiliaire peut alors être utilisé soit pour réchanfferX soit pour refroidir les tubes de façon a permettre ou favoriser la mise en oeuvre du traitement. Conformément a une autre caractéristique de ltinvention, ce traitement est effectué après assemblage des tubes, de lten- veloppe et du dispositif de chauffage et remplissage de l'en- veloppe par un fluide approprié 5 en utilisant le dispositif de chauffage auxiliaire pour porter les tubes à la température con venable. D'autres caractéristiques de ltinvention apparaitront à la lecture de la description qui suit et se réfère au dessin l'ac compagnant qui montre, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention et sur lequel La figure 1 est une coupe longitudinale d'un échangeur réalisé conformément à l'invention ; et La figure 2 est une coupe transversale de l'échangeur de la figure 1. Ltéchangeur représenté sur les dessins est constitué par une enveloppe tubulaire 10, à axe horizontal et par quatre tubes 12 disposés à l'intérieur de l'enveloppe parallèlement à son axe. Les extrémités des tubes traversent les fonds de l'enveloppe et sont munies de brides permettant de les raccorder à des tuyauteries d'amenée et dtévacuation des fluides froid et chaud. Les tubes sont soudés sur les fonds pour assurer ltétanchéité. Les deux tubes supérieurs sont placés au même niveau, ainsi que les deux tubes inférieurs et un espace est ménagé entre les tubes supérieurs et inférieurs. Entre les deux tubes inférieurs est placé un élément chauffant 14 en forme d'épingle à cheveux qui est constitué par un tube destiné à être parcouru par un fluide chauffant, par exemple de la vapeur. La partie inférieure de l'enveloppe est remplie d'un liquide 16, qui peut être de l'eau,-introduit par un orifice 19 qui est ensuite obturé; le niveau 18 du liquide est choisi pour que les tubes 12 inférieurs de l'élément chauffant soient totalement immergés dans ce liquide et que les tubes 12 supérieurs ne soient pas en contact avec le liquide. Préalablement au remplissage, l'enveloppe est mise sous vide pour éyacuer les gaz incondensables. En fonctionnement, le fluide froid circule dans les tubes 12 supérieurs dans le sens indiqué par les flèches sur la figure t, tandis que le fluide chaud circule dans les tubes 12 inféu rieurs, en sens inverse, comme indiqué par les flèches. Le fluide chaud cède de la chaleur au liquide 16 qui se vaporise. L'enve- loppe 10 est étanche et la pression intérieure ainsi que la nature du liquide sont choisies pour que ltévaporation ait lieu sur toute la longueur de l'échangeur y compris dans les zones les plus froides. La vapeur produite se dégage du liquide et vient se condenser sur les tubes 12 supérieurs en cédant de la chaleur au fluide froid qui y circule.Le condensat formé retombe par gravité dans la partie inférieure de l'enveloppe. On réalise ainsi un échange méthodique, à contre-courant, entre le fluide froid et le fluide chaud. L'élément chauffant est utilisé comme dispositif de chauffage auxiliaire, avant la mise en circulation des fluides chaud et froid, pour chauffer lréchangeur et éviter les chocs thermiques. Lorsque les fluides circulant dans les tubes 12 sont corrosifs ou chargés de matières abrasives, il peut être nécessaire de former un revêtement de protection sur les surfaces intérieur res des tubes. Ce revêtement peut être formé par exemple par nickelage chimique, en faisant circuler une solution de nickelage dans les tubes portés à une température convenable. Cette opération est effectuée après assemblage et remplissage de Itéchangeur, le chauffage étant réalisé au moyen de vapeur à'eau circulant dans le tube 14. Dans le cas de tubes en alliage d'aluminium, le revêtement peut être formé par oxydation anodique; dans ce cas, les tubes doivent être refroidis énergiquement pendant le traitement. Le mode de réalisation décrit ci-dessus n'est nullement limitatif et des modifications, notamment en ce qui concerne la forme de l'enveloppe et de ltélément chauffant et le nombre des tubes, peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATI~ONS Echangeur de chaleur caractérisé en ce qutil comporte en combinaison une enveloppe allongée, disposée horizontalement et dont la partie inférieure est remplie d1un liquide vapori sable, au moins deux tubes disposés longitudinalement dans l'enveloppe et dont les extrémités débouchent à 11 extérieur de celle-ci, ltun de ces tubes étant noyé dans ledit liquide tandis que l'autre tube est placé au-dessus du niveau du li quideRet un élément chauffant noyé dans ledit liquide. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication l, caractéri sé en ce que la surface intérieure des tubes est revêtue d'une couche de protection. 3. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur selon les revendications l et 2, consistant à assembler l'enveloppe, les tubes et l'élément chauffant, à remplir l'enveloppe dtun fluide approprié, à porter le fluide à une température conve nable au moyen de ltélément chauffant et à former ladite couche de protection en faisant circuler une solution appro priée dans les tubes.