Brevet FR2502765A1 — publié le 19821001

i L'invention concerne un récipient de traitement, notamment pour génie chimique ou analogue, ce récipient comportant une paroi qui est aménagée en échangeur de chaleur et qui est constituéed'une t3le de paroi et d'au moins un demi-tube échangeur de chaleur qui est rapporté par soudage sur la face externe de cette tele sur laquelle il suit un tracé hélicoïdal. De tels récipients sont utilisés comme enceintes de malaxage, colonnes, allonges, récipients de stockage, ou appareils analogues dans lesquels se déroulent des réactions chimiques ou dans lesquels des produits sont chauffés ou refroidis. Ce récipient peut être du type avec pression,ou sans pression, et peut être muni ou non muni d'un couvercle (le mot récipient doit donc être pris au sens large de "enceinte"). Un unique demi-tube échangeur de chaleur peut être appliqué, selon un tracé en hélice, sur la paroi du récipient. Toutefois, on peut aussi prévoir plusieurs demi-tubes disposés à peu près comme les filets d'une vis à plusieurs filets. Dans ce qui suit, pour simplifier la terminologie, on ne considère qu'un seul demi-tube échangeur de chaleur à la fois, étant entencduque les transpositions sont possibles avec plusieurs tels demi-tubes. Dans les récipients du genre considéré connus dans la pratique, le demitube échangeur possède une section en forme de demi-cerce. Il est formé par cintrage d'une bande de tale de largeur prédéterminée. L'intervalle entre spires est choisi en tenant compte des données techniques de l'échange de chaleur à réaliser, et de façon que, lors du soudage du demitube sur la t8le de paroi, les opérations de soudage puissent être exécutéessans difficultés. De cela, et d'autres paramètres structurels et thermodynamiques, il résulte un rendement d'échange de dhaleur déterminé, propre au récipient de traitement. Ce rendement d'échange des récipients du genre considéré est meilleur que celui des récipients usuels à double paroi, bien que ces derniers soient plus simples pour ce qui est de la matière à mettre en oeuvre et soient moins onéreux, car le coût des récipients à demi-tube hélicoïdal rapporté est très fortement influencé par la longueur du cordon de soudage à réaliser lors du soudage du demi-tube. Ltinvention a pour but d'améliorer un récipient du genre précité, de façon à permettre de réduire la matière utilisée et le coût de fabrication. Pour attendre ce but, l'invention préconise que le demi-tube échangeur de chaleur présente une section ayant la forme de la moitié d'une ellipse ayant un rapport "grand axe sur petit axen compris dans la plage allant de à 4, de préférence de 2,5 à 3,5, et que le petit axe soit sensiblement perpendiculaire à la t8le de paroi. L'invention part de la reconnaissance du fait que d'importantes économies de matière et de travail de fabrication peuvent être réalisées (notamment sur la longueur de la soudure), dans le cas d'un récipient de traitement du genre considéré dont le ou les demi-tubes échangeurs sont formés par cintrage-roulage d'une bande de t8le de largeur donnée, si cette bande est cintrée non pas en demi-cercle donnant une section semi-circulaire, mais en moitié d'ellipse correspondant à une section semi- elliptique. Si l'ellipse complète (dont cette section représente la moitié) présente le rapport d'axes indiqué, et si la demi-ellipse est disposée de façon que le petit axe soit orthogonal à la t8le de paroi, le rendement d'échange thermique peut alors être - à conditions structurelles et thermodynamiques inchangées - non seulement conservé mais encore, de façon surprenante, amélioré. Les conditions sont particulièrement favorables lorsque le rapport "grand axe sur petit axe" est de l'ordre de 3. La description qui va suivre, en regard du dessin Do annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une représentation partielle, en coupe longitudinale, d'un récipient de traitement connu avec paroi aménagée en échangeur de chaleur. La figure 2 représente, dans leeonditions de la figure 1, un récipient de traitement selon l'invention. Les figures 3a à 3e correspondent chacune à une vue agrandie du détail A de la figure 2 et montrent diverses sections en demi-ellipse possibles pour un demi-tube échangeur de chaleur d'un récipient selon l'invention. Les récipients de traitement 1 représentés partielle- ment et en coupe sur les figures sont destinés au génie chimique et aux domaines analogues. Ils possèdent une paroi 2,3 aménagée en échangeur de chaleur. Cette paroi 2,3 est elle-même constituée d'une t8le de paroi, 2, et - dans cet exemple - d'un demi-tube échangeur 3 qui est rapporté par soudage sur la face externe de la t8le. Ce demi-tube échangeur de chaleur 3 suit un tracé hélicoïdal. La forme de réalisation selon la figure 1 correspond à un récipient construit selon l'art antérieur. On peut voir que le demi-tube 3 présente une section en forme de demi- cercle. Par contre, sur la figure 2, on peut voir que le demi-tube présente une section en forme de demi-ellipse, c'est-à-dire ayant la forme de la moitié d'une ellipse. L'agencement est tel que le petit axe te" de cette ellipse soit orthogonal à la t8le de paroi 2. Si l'on considère en outre les figures 3a, 3b et 3c on peut voir que le rapport du grand axe "f" au petit axe "e", c'est-à-dire le rapport f/e, est compris dans une plage de 2 à 4. Sur la figure 3a, ce rapport est égal à 2. Sur les figures 3b et 3c, il est respectivement égal à 5 et 4. On travaille de préférence avec un rapport f/e de l'ordre de 3. Un examen comparatif des figures 1 et 2 fait immédiatement apparattre que, pour un mime intervalle "m" entre spires du demi-tube 3 rapporté (en hélice) par soudage sur la t8le de paroi 2, on obtient une réduction notable de la longueur du cordon de soudure. Si la valeur du rapport "grand axe sur petit axe", c'est-à-dire f/e, est de l'ordre de 2 (figure 3A), la diminution de longueur du cordon de soudure est d'environ 20%. Avec un rapport f/e égal à 3, la diminution est d'environ 25%. Si f/e est de l'ordre de 4, la longueur du cordon de soudure est réduite d'environ 30. On réduit en même temps notablement la quantité de matière mise en oeuvre, notamment par racourcis- sement de la bande de tôle à partir de laquelle le demi-tube est formé par cintrage. En outre, on obtient aussi, de façon surprenante, une amélioration du coefficient de conductibilité calorifique qui, pour un rapport d'axes f/e = 3, et à vitesse d'écoulement du fluide caloporteur égale à ce qu'elle serait avec la même section de forme seit- circulaire, est amélioré de 11%. En même temps, le débit du caloporteur est réduit de 34%, avec ce rapport d'axes. REVENDICATIONS 1.- Récipient de traitement, notamment pour génie chimique ou analogue, ce récipient comportant une paroi qui est aménagée en échangeur de chaleur et qui est constituée d'une t8le de paroi et d'au moins un demi- tube échangeur de chaleur qui est rapporté par soudage sur la face externe de cette tale sur laquelle il suit un tracé hélicoïdal, ce récipient étant caractérisé par le fait que le demi-tube (3) échangeur de chaleur présente une section ayant la forme de la moitié d'une ellipse ayant un rapport "grand axe sur petit axe" (f/e) compris dans la plage allant de 2 à 4, de préférence de 2,5 à 3,5, et par le fait que le petit axe (e) est orthogonal à la t8îe de paroi (2). 2.- Récipient selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport "grand axe sur petit axe" (f/e) est de l'ordre de 3.