Brevet FR2490801A1 — publié le 19820326

La présente invention concerne les éléments transmet- teurs de chaleur pour l'échange thermique par régéné- ration. L'invention procède des accumulateurs de chaleur la- tente connus couramment utilisés comme éléments à grande capacité calorifique. Ces accumulateurs de chaleur latente transmettent la chaleur de la zone chaude à la zone froide au moyen d'un agent indirect tel que des composés métalliques ou chimiques entrant en fusion dans la zone chaude et se solidifiant dans la zone froide. Les masses accumulatrices de chaleur latente connues se présentent sous la forme de plaques fixes ou -de récipients fixes. Dans de nombreux cas d'application technique, et en particulier pour l'échange de dhaleur entre des gaz à forte teneur en poussier et en suie ou des liquides pollués, il se forme à la surface des échangeurs de chaleur des appareils connus des incrustations très difficiles à éliminer La présente invention a pour objet de réaliser des éléments transmetteurs de chaleur permettant un échan- ge thermique intensif et impeccable et pouvant être nettoyés sans appareillage compliqué. Ce but est atteint, conformément àf l'invention, par un dispositif dans lequel les éléments ont la forme de sphères ou de polyèdres, creux et rigides, en matière résistant à la température et à la corrosion, dont l'espace interne libre est rempli d'une masse accumulatrice de chaleur latente. En outre, les éléments selon l'invention peuvent être utilisés sous forme de couches turbulentes ou de cou- ches simplement amoncelées Contrairement aux masses accumulatrices de chaleur connues, les éléments selon l'invention se déplacent, au cours du travail, en couches turbulentes ou sim- plement amoncelées La transmission de chaleur d'une zone chaude à une zone froide s'effectue par le transport cyclique des éléments entre les zones chaudes et froides. Dans l'espace chaud, l'accumulation de chaleur dans les éléments s'effectue par chauffage de leur paroi et de la masse accumulatrice latente (interne) mais également par fusion de la charge et chauffage de la- phase liquide après fusion de la masse accumulatrice latente Après transport des éléments dans l'espace froid, la cession de chaleur s'effectue par refroidissement de la paroi et de la phase liquide (interne) jusqu'à la température de solidification ainsi que par cession de la chaleur de solidification et de la chaleur de refroidissement de la masse accumulatrice latente en phase solide. 2490801 ? L'avantage décisif de l'invention réside dans le fait que les éléments selon l'invention sont faciles à net- toyer, se nettoyant d'eux-mêmes du fait qu'ils sont utilisés sous forme de couches turbulentes ou simple- ment amoncelées Les éléments selon l'invention fonctionnent de façon identique à la masse accumulatrice latente et possè- dent en outre un coefficient detransmission thermique élevé à la limite du gaz et de la surface de l'élément dans une couche turbulente et une capacité thermique élevée du fait de leur remplissage avec une masse accumulatrice latente L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à quelques exemples préférés, non limitatifs, de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une coupe diamétrale d'un élément selon l'invention, en forme de sphère creu- se; - les figures 2, 3, 4 et 5 représentent divers modes de disposition des éléments selon l'invention dans un échangeur de chaleur Ljungstrbm; la figure 6 représente l'emploi des éléments selon l'invention, sous forme de couche turbulente, dans un échangeur de chaleur à colonne, représenté en coupe verticale; et - la figure 7 représente la disposition des éléments selon l'invention, sous forme de couche statique, dans un échangeur de chaleur à colonne, représenté en coupe verticale. L'élément selon l'invention, représenté à la figure 1, se compose d'une sphère creuse 1 dont la face interne de la paroi 2 peut avoir, ou non, une structure capil- laire 5, et qui est emplie d'une masse accumulatrice latente 3 et, dans le cas o cette dernière ne remplit pas complètement la sphère, d'un gaz inerte 4 Cette masse accumulatrice latente peut être faite, soit d'un métal tel que le-natrium, l'aluminium ou, pour les températures élevées, l'argent, soit de com- posés chimiques tels que le LiH, le Li?, le MgF2 ou composés analogues la paroi 2 de la sphère peut Otre faite de matières métalliques ou non métalliques Les figures 2, 3 et 4 représentent le rotor d'un é- changeur de chaleur Ljungstrem 6 à axe vertical 7. Dans le cas de la figure 2, les éléments selon l'in- vention 1 sont placés en dessus de masses accumula- trices classiques 8. Dans le cas de la figure 3, ils sont placés en dessous. La figure 4 représente un échangeur de chaleur Ljungstrbm ne renfermant pas de masses accumulatrices classiques mais seulement les éléments selon l'invention 1. Dans les quatre cas des figures 2, 3, 4 et 5, le gaz froid pénètre en 9 et le gaz chaud en 10. Selon le sens dans lequel les éléments 1 sont balayés par les gaz, il se forme une couche statique ou une couche turbulente. La couche turbulente ne se forme donc que lorsque le courant gazeux est introduit d'en bas dans l'échangeur de chaleur. Si, par exemple, l'axe 7 du rotor 6 est horizontal (cas de la figure 5) et que les éléments 1 y soient donc disposés en couche statique, le nettoy- age des éléments s'effectue par leur révolution dans l'enceinte de chaque secteur, sans nécessiter de con- sommation supplémentaire d'énergie pour actionner une soufflante La figure 6 représente un échangeur de chaleur à co- lonne et couche turbulente dans lequel (comme dans le cas de la figure 7) le gaz chaud pénètre en 11, é- chauffe les éléments 1, et quitte la colonne en 12 tandis que le gaz froid pénètre en 13 et sort en 14. Les éléments échauffés descendent par un dispositif 15 jusque dans la partie inférieure de la colonne et sont ramenés dans la partie supérieure de celle-ci par un système transporteur pneumatique ou mécanique 16 non représenté en détail. La figure 7 représente une colonne d'échange thermique à couche statique dans laquelle les éléments échauffés 1 parviennent, par exemple par une vanne à roue cellu- laire 17, dans la partie inférieure de la colonne par charges séparées, y échauffent le gaz froid et sont ramenés à la partie supérieure de la colonne par le système transporteur 16. REVENDICATIONS 1. Eléments transmetteurs de chaleur pour l'échange thermique par régénération, caractérisés en ce que lesdits éléments (1) ont la forme de sphères creu- ses rigides ou de polyèdres creux dont l'espace interne libre est rempli partiellement ou totale- ment d'une masse accumulatrice latente (3), ou en outre partiellement d'un gas inerte (4). 2. À titre de procédé industriel nouveau, emploi des éléments selon la Revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments sont utilisés sous forme de couche turbulente et/ou de couche statique.