Brevet FR2483797A1 — publié le 19811211

A areil pour la distribution d'un liquide sous forme pelliculaire sur les arois intérieures de tubes verticLaux La présente invention concerne des perfectionnements dans l'appareil pour la distribution d'un liquide sous forme pelliculaire sur les parois intérieures de tubes verticaux, ledit appareil étant le sujet de la demande de brevet français de la demanderesse No 79 30799. On sait qu'un des problèmes les plus importants dans l'utilisation des échangeurs à film est celui d'obtenir la distribution la plus satisfai- sante possible du liquide le long de la paroi intérieure des tubes verti- caux constituant l'échangeur et, pour réaliser cet objet, de nombreux types de distributeurs ont été utilisés qui ont été prévus pour l'alimentation du liquide à l'intérieur desdits tubes afin de favoriser la formation d'un film liquide adhérant aux parois intérieures des tubes concernés. L'appareil qui est l'objet de la demande de brevet mentionnée ci-dessus est constitué par un corps cylindrique plein comportant un rebord en forme d'anneau à son extrémité supérieure, un espace creux circulaire formé sur sa base inférieure et des rainures hélico!dales sur sa surface extérieure, Le corps cylindriqueo distributeurainsi obtenu est introduit pratiquement à la façon d'un bouchon dans le bord supérieur de chaque tubes, en correspondance avec la plaque tubulaire du faisceau de tubes qui constitue l'échangeur à film. Le liquide qui doit entrer dans les tubes doit s'écouler le long des rainures hélicoïdales formées sur les surfaces extérieures des bouchons cylindriques restant ainsi adhérant aux parois intérieures des tubes. Ces bouchons cylindriques ou distributeurs, quand ils ne sont pas perforés à leurs sommets me ea-ocit qeo des fentes périphériques à travers lesquelles le liquide peut entrer dans Ies rainures hélico!dales, contraignent les vapeurs qui se dégagent du film liquide pendant que se déroule l'échange de chaleur, à descendre en équicma,,t avec le liquide qui doit en être séparé dans le bac placé au-dessous du faisceau de tubes. De même, on sait que lorsque les échangeurs à film sont utilisés dans les installations de dessalement et, plus généralement, quand des volumes considérables de liquide contenant des quantités importantes de sel faiblement solubles s'écoulent à travers ces échangeurs, des dépôts solides sont fomés à l'intérieur des tubes, lesdits dépôts étant essentiellement dus à la précipi- tation de carbonates de calcium, de sulfates de calcium, de sels de magnésium 24'e37q7 -2- et d'aitres sels analogues, provoquant ainsi une diminution de l'échange de cbaleur ou, dans les cas extrêmes, même le colmatage des tubes, entralnant ainsi i'arrat du fonctionnement de L'installation afin que l'on puisse pro- céder au nettoyage des tubes soit par des moyens mécaniques, soit par des moyens chiniques. Par exemple, dans les installations de desslement de l'eau de mer, des arrêts sont nécessaires tous les six mois au maxii afin que l'on puisse procéder au nettoyage. Afin de pouvoir prévenir le dépOt de sels insolubles sur la paroi intérieure des tubes, il est nécessaire de favoriser la formation d'un film homogène sur toute la longueur de la paroi du tube, parce que si de petits filets quelconques sont formés, un dépôt non contrôlé des sels insolubles contenus dans le liquide qui est en train de se concentrer de plus en plus pourrait se produire. Les distributeurs révélés dans la demande de brevet mentionnée ci-desaus, bien qu'ils distribuent le liquide sur les parois intérieures des tubes d'une façon tout à fait satisfaisante, ne permettent pas de résoudre d'une façon appropriée le problème de la formation des incrustations. L'auteur de la présente invention a maintenant découvert qu'en faisant légèrement tourner lesdits distributeurs, les incrustations à l'in- tèriee dm tsM1es sont considérablement diminuées et que, pour communiquer une telle rotation, il suffit de donner une très légère conicité dirigée vers le bas au corps cylindrique du distributeur, afin que ce dernier entre dans le tube sans trop de frottement. Copte tenu de tous ces facteurs, l'objet de la présente invention est la fourniture d'un appareil pour la distribution d'un liquide sous la forme d'un film mince à l'intérieur de tubes verticaux, du type constitué' par un corps cylindrique plein muni d'un rebord annulaire à son extrémité supérieure et d'un espace creux circulaire sur sa base et des rainures héli- coldales sur sa surface extérieure, ledit appareil étant caractérisé par le fait que ledit corps cylindrique plein a une conicité dirigée vers le bas de 1 degré à 2 degrés et peut être introduit dans les tubes sans trop de frottement, c'est-à-dire sans interférence. Dans la mesure oh un tel appareil n'a pas de perforations dans sa partie supérieure, il est adapté pour être utilisé dans des procédés: . courant liquide-vapeur. Pour les procédés à contre-courant liquide-vapeur, le corps 3- cylindrique a un trou le long de son axe central qui communique à sa partie supérieure avec un tube d'évent borgne équipé de perforations latérales à travers lesquelles les vapeurs peuvent s'échappero La figure 1 sur les dessins ci-joints montre un appareil du premier type, qui est constitué par un corps cylindrique peInc. i ?p.%;. @-2Ma sxs la forme d'un anneau, de l'espace creux 3 formé à travers le fond et de rai- nures hélicoïdales 4o Ledit corps cylindrique présente une légère conicité dirigée vers le bas et est glissé dans le tube 5. La figure 2 montre le corps cylindrique vu en plan de dessus, La figure 3 montre un appareil du second type, qui est constitué par un corps cylindrique ?L.:: 1 comportant un rebord annulaire 2, les rai- nures hélicoïdales 3, da trou cylindrique 4 relié au tube d'évent 5, ce dernier étant fermé à son sommet et muni de perforations latérales 6. Le corps cylin. drique 1 a une légère conicité dirigée vers b bas et est glissé dans un tube 7 de l'échangeur à film. La figure 4 montre une vue en plan de dessus du corps cylindrique 1. Le fonctionnement d'un appareil du premier type a été contrôlé dans les échangeurs à film d'un système de des:lement d'eau de mer conçu par la Snamprogetti SpA, qui est la demanderesse de la présente demande. Le procédé réalisé par ledit système est celui connu sous le terme"évaporation à multiples effets et est utilisé dans les évaporateurs film-liquide à effets séparéî3 dans lesquelo la vapeur dégagée pendant la distillation s'écoule en équi- courant avec le liquide descendant le long de l paroi intérieure des tubes. Le système a été mis en route et au bout d'environ un an de fonction.- nement, il a été arrêté pour 8tre examiné étant 2_..: -: e,. to. túi surprenante, aucun signe de diminution du rendementtou d'un mauvais échange de chaleur n'avait été remarqué. Pendant l'examen, il a été constaté que les tubes des échangers à film étaient propres et seuls 7 tubes sur un total de 1248 tubes montraient des incrustations qui étaient dues à une distribution non satisfaisante de la saumure par suite d'un colmatage des fentes des distributeurs par des matières étrangères. Un examen soigneux des tubes propres et des distributeurs respectifs a conduit à la conclusion que, d'une façon tout à fait surprenante, l'absence d'incrustations était due à une légère rotation des distributeurs produite par le liquide qui, en descendant le long des rainures hélicoïdales, amorçait la réaction provoquant la rotation,,.. r.e 1{Ve _ - he:'),r! e ? d' Meo t -4- entre le distributeur et la paroi du tube. En fait, le liquide s'infiltrant à travers cet espace a une action lubrifiante qui facilite la rotation. Un tel effet rotatif a été vérifié également expérimentalement. La vitesse de rotation estimée est d'environ d'un demi-tour par heure. Les rainures hélicoidales ont une largeur de 1 mn et une pente de degrés par rapport h l'axe vertical. Le distributeur a été conaçu pour alimenter avec un débit de 130 litres à l'heure un tube ayant un diamètre intérieur de 20 mm et la pression en coloene d'eau du liquide au-dessus du distributeur est d'environ 80 mmo Afin que la vitesse de rotation puisse être augmentée, il est possible de prévoir la pente des rainures plus accentuée et d'augmenter la vitesse d'écoulement du liquide à travera elles. Le procédé inverse peut tre adopté si une diminution de la vitesse de rotation est au contraire désirée. -5 - REVENDICATIONS 1. Appareil pour la distribution d'un liquide sous forme paioulare à l'intérieur de tubes verticaux avec un échange liquide-vapeur à contre- courant ou en équi-courant, du type comprenant un corps cylindrique plain équipé d'un rebord annulaire à son extrémité supérieure, d'un espace creux circulaire sur le fond et de rainures hélicotdales sur sa surface extérieure, caractérisé par le fait que ledit corps cylindrique présente une conicité dirigée vers le bas ayant un angle de 1 à 2 degrés et qu'il peut être introduit dans les tubes des échangeurs à fila sans interférence. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit corps cylindrique comporte un trou le long de son axe central, ledit trou communiquant à sa partie supérieure avec un tube évent borgne équipé de perforations latérales, pour être utilisé dans le cas d'un écoulement liquide- vapeur à contre-courant.