Brevet FR2499676A1 — publié le 19820813

Dispositif d'échange indirect de chaleur à boucles d'échange en parallèle La présente invention concerne un dispositif d'échange indirect de chaleur entre un métal alcalin liquide chaud et de l'eau à vaporiser et surchauffer, à boucles d'échange en parallèle, comprenant chacune des éléments d'échange de chaleur en parallèle, des collecteurs d'arrivée de l'eau à vaporiser et de sortie de la vapeur formée, un vase d'expansion du métal alcalin liquide chaud, une pompe de circulation du métal alcalin liquide refroidi et un ballon séparateur de l'eau et de la vapeur formée. On a déjà proposé des dispositifs de ce genre, en particulier pour l'échange de chaleur entre un circuit de métal alcalin liquide, généralement du sodium liquide, réchauffé par échange de chaleur avec un métal alcalin liquide chaud provenant d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides, et de l'veau à vaporiser et surchauffer, avant envoi de la vapeur formée dans des turbines de détente d'une centrale de production d'énergie électrique. De tels dispositifs nécessitent un volume très important, du fait du grand nombre d'organes annexes-collecteurs d'arrivée et d'évacuation du métal alcalin liquide, vase d'expansion sur l'arrivée de celui-ci, pompe sur son évacuation, collecteurs d'arrivée de l'eau et d'évacuation de la vapeur formée, séparateur de l'eau et de la vapeur.Ils comportent un nombre important de tuyauteries de liaison, d'une part avec le circuit de métal alcalin liquide, d'autre part avec le circuit d'alimentation des turbines de détente de la vapeur et de retour de l'eau condensée. On a proposé pour réduire l'encombrement du dispositif d'intégrer certains organes annexes, notamment les pompes, au dispositif d'échange de chaleur. Ceci crée des problèmes de résistance mécanique des éléments, du fait de la transmission à ceux-ci des vibrations des pompes. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et de procurer un dispositif d'échange indirect de chaleur du type ci-dessus défini qui soit moins encombrant et comprenne des tuyauteries moins complexes que les dispositifs connus. Le dispositif d'échange indirect de chaleur selon l'invention est caractérisé en ce que les boucles d'échange sont à des niveaux différents, et en ce qu'elles sont alternativement décalées, les boucles de rang impair étant dans une première position et les boucles de rang pair dans une seconde position déduite de la première par une translation, de façon que les collecteurs, vases d'expansion pompe et séparateur de chaque boucle ne se trouvent pas en vis-à-vis des organes correspondants d'une boucle adjacente. De préférence, les éléments d'échange de chaleur sont en forme de y , dont la branche centrale est de longueur double de celles des branches extrêmes, qui sont de pas double. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un dispositif d'échange de chaleur, généralement appelé générateur de vapeur, selon l'invention, destiné à assurer la vaporisation d'eau par échange de chaleur avec un circuit de sodium liquide chaud, comprenant quatre boucles d'échange en parallèle. La figure 1 représente une vue en élévation de face d'une boucle d'échange. La figure 2 représente la d sposition d'ensemble du générateur de vapeur à Il boucles. Dans la figure 1, la boucle d'échange représentée 1 comporte un circuit d'échange de chaleur à éléments en parallèle, dont deux seulement (11A, 11B) sont représentés, les autres étant cachés par eux. Les éléments comprennent un corps dans lequel circule le sodium liquide autour d'un faisceau de 28 tubes dans lesquels passe liteau à vaporiser. Le sodium liquide arrive par un collecteur d'introduction 12 et se trouve évacué par un collecteur de sortie 13. L'eau à vaporiser arrive par des collecteurs d'introduction 14, 16 et la vapeur formée est évacuée par des collecteurs de sortie 15, 17. L'ensemble de l'élément échangeur est contenu dans une enceinte calorifugée 18, percée des ouvertures appropriées pour les pénétrations des collecteurs. La figure 2 représente la disposition d'ensemble des boucles d'échange 1, 2, 3, 4. Les boucles 2 et 4 sont décalées latéralement par rapport aux boucles 1 et 3, de façon que les organes annexes d'une boucle, notamment ses collecteurs, ne se trouvent pas en visà-vis des organes annexes correspondants d'une boucle adjacente. Ceci permet de disposer les boucles d'échange plus près les unes des autres, et de réduire l'encombrement global du générateur de vapeur. Les figures 3 et 4 représentent un élément d'échange de chaleur 11A, en forme de 2 , relié aux collecteurs d'arrivée et d'évacuation de sodium liquide 12 et 13, et aux collecteurs d'arrivée d'eau 14 et d'évacuation de la vapeur 15. Sa branche centrale 20 est de longueur double de celles des branches extrêmes 21, 22, dont le pas est double du sien. Cet élément comporte, comme représenté en figure 4 par la coupe selon l'axe IV IV de la figure 3, une virole externe 82, comportant de place en place des supports tels que 83 des tubes d'échange, supportant le faisceau de tubes en quinconce tels que 84, 85. Une telle disposition assure une surface d'échange élevée par unité de volume. Bien que le dispositif d'échange indirect de chaleur qui vient d'être décrit en référence aux figures paraisse la forme de réalisation préférable de l'invention, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains de ses organes pouvant être remplacés par d'autres qui joueraient un rôle technique analogue. En particulier, le nombre de boucles pourrait être différent de quatre, et être pair ou impair. La forme des éléments d'échange pourrait être différente. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'échange indirect de chaleur entre un métal alcalin liquide chaud et de l'eau à vaporiser et surchauffer, à boucles d'échange en parallèle (1, 2, 3, 4, figure 2), comprenant chacune un certain nombre d'éléments d'échange en parallèle (17A, nib), des collecteurs d'arrivée de l'eau à vaporiser (14, 16) et de sortie de la vapeur formée (15, 17), un vase d'expansion du métal alcalin liquide chaud (140, figure 3), une pompe de circulation du métal alcalin liquide refroidi (19) et un ballon séparateur de l'eau et de la vapeur formée (72), caractérisé en ce que lesdites boucles d'échange sont à des niveaux différents, et en ce qu'elles sont alternativement décalées, les boucles de rang impair étant dans une première position et les boucles de rang pair dans une seconde position déduite de la première par une translation, de façon que les collecteurs, vase d'expansion, pompe et séparateur de chaque boucle ne se trouvent pas en vis-à-vis des organes correspondant d'une boucle adjacente. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'échange de chaleur (11, figure 4) sont en forme de L dont la branche centrale est de longueur double de celle des branches extremes, qui sont de pas double.