Brevet FR2472155A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne un échangeur de chaleur à régénération. Les échangeurs de chaleur à régénération connus, tels que ceux fonctionnant conformément au principe Ljung- str'ém, sont équipés de masses accumulatrices de cha- leur très volumineuses constituées par des t8les, des plaques de matière céramique, ou des éléments de di- verses autres matières constitutives. L'accumulation de chaleur de la masse du rotor s'effec- tue dans le courant de gaz chaud (air secondaire). La rotation du rotor produit la transmission de chaleur au courant de gaz froid (air primaire), l'écoulement des gaz d'arrivée s'effectuast parallèlement à l'arbre du rotor. Dans de nombreux cas, en particulier dans les échan- geurs de chaleur entre gaz à forte teneur en poussiè- res et gaz à une température inférieure au point de rosée, il se forme, dans la masse accumulatrice des échangeurs de chaleur connus, des incrustations et des dép8ts difficiles à éliminer par la suite. Ces dép8ts posent des problèmes pour l'échange de chaleur et en- traînent une augmentation de la chute de pression dans le courant de gaz traversant la masse accumulatrice. Pour cette raison, les échangeurs de chaleur à régéné- ration sont équipés de dispositifs épurateurs chassant ces dép8ts par soufflage de vapeur ou d'air. La présente invention a pour objet de réaliser un é- changeur de chaleur à régénération permettant un échange thermique intensif entre les courants de gaz secondaire et primaire ainsi qu'une épuration automa- tique parfaite de la masse accumulatrice sans équipe- ment épurateur auxiliaire-. Ce but est atteint, conformément à l'invention, au moyen d'un dispositif dans lequel le rotor est cons- titué par un corps annulaire fait d'une pluralité de chambres symétriques par rapport à l'axe de rotation, séparées les unes des autres par des cloisons, les cloisons séparatrices parallèles à l'arbre du rotor étant perméables à l'agent gazeux émettant ou absor- bant la chaleur, tandis que les cloisons séparatrices radiales lui seront imperméables, lesdites chambres renfermant des éléments transmetteurs de chaleur assu- rant l'échange thermique par régénération en engen- drant une couche turbulente lorsque le dispositif fonctionne Conformément à l'invention, les chambres sont parcou- rues par le courant gazeux dans le sens radial. L'invention est décrite ci-après en détail en se réfé- rant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisa- tion représenté sur le dessin annexé dont la figure unique est une vue perspective, partiellement en coupe, d'un échangeur de chaleur à régénération selon l'inven- tion L'échangeur de chaleur conforme à l'invention, repré- senté sur le dessin, se compose d'un corps annulaire 1 conformé en rotor, subdivisé en- chambres 2 délimitées 4: 2 4 7 2 1 5 5 par les cloisons 3 et 4 et remplies des éléments trans- metteurs de chaleur 5 Le rotor est fixé à un plateau rotatif 6 calé sur l'arbre de rotation 7. A la partie inférieure de l'échangeur de chaleur se trouve le conduit d'entrée 8 par lequel le gaz 9 (par exemple le gaz secondaire) accède radialement au rotor qu'il quitte par le conduit de sortie 10 après avoir cédé sa chaleur aux éléments 5 constitués en masse ac- cumulatrice. La partie supérieure de l'échangeur de chaleur est symétrique, dans sa forme, àla partie in- férieure, seuls les conduits ayant des fonctions inver- sées, le conduit d'entrée du gaz secondaire étant iden- tique au conduit de sortie du gaz primaire. Le côté gaz chauds et le côté gaz froids de l'échangeur de chaleur à régénération sont séparés l'un de l'autre par les éléments d'étanchéisation 11 et la plaque de guidage 12 Les éléments 5, constituant la masse à couche turbu- lente, pourront avoir la forme de sphères creuses ou de polyèdres creux dont le vide intérieur sera par- tiellement rempli d'un liquide conducteur de chaleur ou d'une vapeur d'un tel liquide. Dans les échangeurs de chaleur à régénération à axe de rotation vertical et circulation des gaz à contre-cou- rant, il est impossible d'engendrer une couche turbu- lente des deux côtés dans la masse accumulatrice. i. 4 7 2 1 5 5 C'est pour cette raison que l'invention réalise un échangeur de chaleur à axe de rotation horizontal et arrivée radiale d'air primaire et secondaire. Le ro- tor 1 y a la forme d'une couronne et est divisé en secteurs radiaux et en zones concentriques formant les chambres 2 destinées à contenir la masse accumulatrice 5. Les cloisons 3, parallèles à l'axe de rotation, sont perméables à l'agent gazeux émettant ou absorbant la chaleur, tandis que les cloisons radiales 5 lui sont imperméables. Les gaz primaire et secondaire parcourent le rotor annulaire 1 selon le principe du - - contre-courant, à cavoir un courant allant de l'inté-. rieur vers l'extérieur, tandis que le second courant L va de l'extérieur vers l'intérieur du rotor L'avantage primordial de l'invention réside dans le fait que l'échangeur de chaleur à masse accumulatrice à couche turbulente selon l'invention est insensible C aux impuretés des gaz Le coefficient de transmission de chaleur fourni par l'excellente conductibilité thermique des éléments des diverses chambres est très élevé et la vitesse de ro- tation du rotor peut, du fait du faible poids des élé- ments, être plus élevée que dans les échangeurs de cha- leur classiques 2472 155 REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur à régénération caractérisé en ce qu'il comporte un rotor constitué par un corps annulaire (1) fait d'une pluralité de chambres (2) symétriques par rapport à l'axe de rotation, sépa- rées les unes des autres par des cloisons (3, 4), les cloisons séparatrices (3) parallèles à l'arbre du rotor étant perméables à l'agent gazeux émettant ou absorbant la chaleur, tandis que les cloisons séparatrices radiales (4) lui sont imperméables, lesdites chambres (2) renfermant des éléments trans- metteurs de chaleur (5) assurant l'échange thermique par régénération en engendrant une couche turbulente pendant le fonctionnement du dispositif. 2. Echangeur de chaleurà régénération selon la Reven- dication 1, caractérisé en ce que les chambres (2) sont parcourues par le courant gazeux dans le sens radial.