Brevet FR2539498A1 — publié le 19840720

La présente invention concerne un dispositif destiné à récupérer une partie de la chaleur contenue dans des gaz chauds évacués à l'atmosphère à température élevée. Il est connu de récupérer de la chaleur contenue dans les gaz chauds et tout particulièrement dans les fumées produites par les chaudières, notamment pour réchauffer l'eau qui fait retour au collecteur et l'air indispensable à la combustion. I1 s'agit, dans ce cas, de dispositifs conçus b la construction pour ameliorer le rendement de l'installation et dont les échangeurs sont constitues d'un faisceau de tubes. Le problème se pose différemment lorsqu'il s'agit d'adapter un dispositif de récupération de chaleur sur un conduit de gaz chaud existant, surtout lorsqu'on ne veut modifier ni son tracé, ni sa construction interne, ni l'équilibre thermique et aéraulique de la chaine. Différents dispositifs permettent de récupérer de la chaleur dans des gaz chauds circulant dans des conduits existants, ont été imaginés.Parmi ces dispositifs, on peut citer ceux décrits dans les brevets français FR-A-2.404.I88 et 2.45I.0I4, qui consistent respectivement en une surie d'ailettes radiales fixes à la cheminée, à l'intérieur d'un espace annulaire à double paroi formant chicane et en un tube métallique flexible, introduit dans le conduit d'évacua- tion des fumdes d'une chaumière de chauffage central, relit à une soufflerie. Les deux dispositifs évoqués ci-dessus présentent l'inconvénient: pour le premier, de modifier le oirouit de circulation des gaz et d' introduire des pertes de charge supplémentaires et,pour l'autre, de réduire la section de passage des gaz et, par conséquent, de réduire le tirage Le dispositif de réoupération de chaleur, selon l'invention, vi- se à remédier à ces inconvénients car,avec celui-ci, en effet, l'équilibre aéraulique et thermique de l'installation située en amont du conduit de gaz, n'est pas modifié, pas plus que le tracé du conduit ni sa construction interne.S'ajoute & cela que l'hélice discontinue utilisée pour assurer le guidage de l'air favorise la création d'un régime d'jcoulement turbulent facilitant l'échange thermique et am6- liorant, par conséquent, la récupération. Ce dispositif se caractérise principalement en ce qu'il est constitué d'une double enveloppe à l'intérieur de laquelle sont fixées des ailettes disposées selon une hélice de façon que chaque ailette couvre un angle de 600 et soit séparée de la précédente par un intervalle allant progressivement de 200 à 400 sur les deux premiers tours d'hélice, situés du côté de l'entrée des gaz froids, puis maintenu à 400 sur les tours suivants. Le pas de l'hélice est détermine en fonction de la vitesse moyenne d'écoulement et des températures respectives des gaz chauds et froids et du diamètre du conduit d'évacuation des gaz chauds. Le diamètre D, en millimètres, de la double enveloppe, par rap port à celui d, du conduit des gaz chauds, est donné par la formule s D &num; 2,3 d I0 000 Le rapport de la surface d'échange des ailettes à la surface d'échange totale est d'environ 0,25. Les ailettes sont fixées au conduit d'évacuation des gaz chauds par un moyen d'assemblage constituant un pont thermique tel qu'une soudure ou des demi-colliers, par exemple. L'air ou le gaz à réchauffer est introduit dans la double enveloppe par un conduit de section rectangulaire, disposé tangentiellement à celle-ci,afin d'8tre réchauffe par convection et conduction. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront dans la description qui va suivre d'un dispositif de récupération de chaleur réalisé selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, au regard du dessin annexé sur lequel : - La figure I représente une vue de face du dispositif. - La figure 2 représente une vue de dessus, en coupe, du dispositif. Le dispositif ci-dessous décrit, comporte une double enveloppe I à l'intérieur de laquelle sont fixées, sur le conduit 2, des ailettes 3, disposées selon une hélice. L'air à réchauffer est introduit par un conduit 4. Comme on le voit, en se repOrtant aux figures du dessin, l'air introduit à contre courant dans la double enveloppe I, par le conduit 4, est guidé de façon discontinue par l'hélice constituée des ailettes 3; cette disposition a pour effet d'engendrer un déplacement circulaire des gaz et un régime d'écoulement turbulent qui favorisent la récupération de chaleur0 Le transfert de chaleur par conduction du conduit 2 des gaz chauds vers les ailettes 3 est favorisé par l'existence d'un pont thermique obtenu, par exemple, par une soudure ou par un talon en matière conductrice plaqué contre la paroi du conduit 2 par l'intermédiaire d'un collier. Comme on le voit, ce dispositif n'entraine aucune modification du conduit 2, sur lequel il s'adapte par simple soudage ou tous autres moyens tels que des demi-colliers, par exemple, et ne perturbe pas l'équilibre aéraulique et thermique de l'installation, puisque rien n'est introduit à l'intérieur du conduit des gaz. Il est souhaitable que l'air t réchauffer soit prélevé à l'extérieur du bâtiment dans lequel se trouve l'installation thermique, car le rendement de la récupération de chaleur est plus favorable; De plus, il y a compensation des gaz évacués par la cheminée par de l'air neuf introduit dans le local après avoir été réchauffé en traversant le dispositif. Cet air chaud, ainsi récupéré, peut être aussi pulsé dans des locaux voisins en vue d'assurer leur chauffage, ou pour contribuer à des économies d'énergie au niveau du prooessus industriel. REVENDICATIONS I. Dispositif de récupération de chaleur contenue dans des gaz chauds évacués à l'atmosphère, caraotérisé en ce qu'il est constitué d'une double enveloppe (î) à l'intérieur de laquelle sont fixées, sur le conduit (2) des gaz chauds, des ailettes (3) disposées selon une hélice. 2. Dispositif de récupération de chaleur, selon la revendication I, caractérisé en ce que chaque ailette couvre un angle de 600 et est séparée de la précédente par un intervalle formant un angle allant progressivement de 20 à 400 pour les deux premiers tours d'hélice, puis maintenu à 400 pour les tours suivants. 3. Dispositif de récupération de chaleur, selon la revendication I, caractérisé en ce que le pas de l'hélice est déterminé en fonction de la vitesse moyenne d'écoulement et des températures respectives des gaz chauds et froids et du diamètre du conduit d'évacuation des gaz chauds. 4. Dispositif de récupération de chaleur, selon la revendication I, caractérisê en ce que le rapport de la surface d'échange des ailettes à la surface d'échange totale est d'environ 0,25. 5. Dispositif de récupération de chaleur, selon la revendication I, caractérisé en ce que le diamètre D, en millimètres, de la double enveloppe, par rapport au diamètre d, du conduit d'évacuation des gaz chauds est donné par la formule D &num; 2,3 d I0 000 6. Dispositif de récupération de chaleur, selon la revendication I, caractérisé en coque les ailettes sont fixées, avec pont thermique, sur le conduit d'évacuation (2) des gaz chauds. 7. Dispositif de récupération de chaleur, selon la revendication I, caractérisé en oe que le conduit (4) d'introduction d'air à réchauffer, est disposé tangentiellement à la double enveloppe. 8. Dispositif de récupération de chaleur, selon la revendication I, caractérisé en ce que les ailettes sont fixées sur le conduit (2) par soudure ou par demi-collier.