Brevet FR2552536A1 — publié le 19850329

La présente invention se rapporte à un procédé de transfert indirect de calories entre au moins deux fluides de températures différentes, à travers une ou plusieurs surfaces d'échange de chaleur. La présente invention a trait également à un échangeur de chaleur, en particulier un évaporateur à flot tombant, spécialement conçu pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que, dans les échangeurs de chaleur indirects, le transfert de calories au niveau de la surface d'échange ne se fait pas avec un rendement optimal. En ce qui concerne plus précisément les évaporateurs à flot tombant, la vapeur de chauffage, injectée dans le corps de chauffe, se condense sur les parois extérieures des tubes dans lesquels circule le liquide à concentrer, et le film de condensat ainsi formé constitue un obstacle au contact direct de la vapeur de chauffage avec les parois des tubes à travers lesquelles doit se faire le transfert de calories. Le coefficient de transfert de calories s'en trouve donc d'autant affecté. La présente invention se propose de remédier à cet inconvénient, et, pour ce faire, elle a pour objet un procédé de transfert indirect de calories, du type spécifié en préambule,qui se caractérise en ce qu'il consiste à soumettre l'un au moins des deux fluides à l'influence d'ondes ultra-sonores. Le ou les fluides, ainsi soyas aux cndes ultra-szxres, subissent un effet de ku;bu- lence qui a pour conséquence d'augsenter, au niveau de la surface d'échange, le ccefficient de transfert de calories entre les deux fluides. La bK ence peut ésaloet etre transmse au fluide à concentrer par I 'inter & iaire de la paroi constituant la surface d d'écha . Un échangeur de chaleur spécialement conçu selon l'invention, pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprend une enceinte fermée divisée, par au moins une surface d'échange de chaleur, en au moins deux chambres respectivement traversées par les deux fluides, et se caractérise en ce que la paroi de l'une au moins des deux chambres porte, intérieurement ou extérieurement, un générateur d'ondes ultra-sonores émettant en direction de cette paroi. L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans un évaporateur à flot tombant, du type comprenant un corps de chauffe dans lequel s'étend, selon une direction verticale, un faisceau de tubes dont les parois constituent des surfaces d'échange de calories entre un liquide à concentrer circulant dans les tubes et une vapeur de chauffage injectée dans le corps de chauffe. Selon l'invention, cet évaporateur à flot tombant se caractérise en ce que le générateur d'ondes ultra-sonores est fixé sur la face extérieure de la paroi du corps de chauffe, à hauteur de la base de ce dernier. Ainsi, dans llévaporateur selon l'invention, les condensats qui remplissent le fond du corps de chauffe sont directement soumis à l'action des ondes ultra-sonores émises par le générateur et les transmettent aux films de condensats qui ruissellent sur les parois des tubes. Ceux-ci sont alors mis en turbulence ce qui a pour effet de grandement favoriser le passage des bulles de vapeur chaude à travers les films de condensat et donc d'augmenter le coefficient de transfert de calories entre cette vapeur de chauffage et le liquide à concentrer circulant dans les tubes. La présente invention va maintenant être décrite sans aucun caractère limitatif en référence au dessin annexé dans lequel - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique dlun échangeur de chaleur conforme à l'invention, et - La figure 2 illustre l'application des principes de l'invention à un évaporateur à flot tombant représenté en eoupe longitudinale schématique. Dans sa conception la plus simple représentée sur la figure 1, l'échangeur de chaleur selon l'invention comprend de manière connue en soi, une enceinte fermée 1 divisée en deux chambres 2 et 3 par une plaque fermée Il constituant une surface d'échange de calories. Un fluide chaud, en général une vapeur, est injecté, par un conduit d'admission 5, dans l1une des deux chambres 2 d'où il s'échappe par un conduit d'évacuation 6 après avoir cédé une partie de ses calories, à travers la surface d'échange 4, à un fluide plus froid circulant, en général à contre-courant, dans la deuxième chambre 3. Selon l'invention, la paroi 7 de la chambre 2 porte sur sa face extérieure un générateur d'ondes ultra-sonores 8 émettant en direction de cette paroi 7. Les ondes ultra-sonores émises par le générateur 8 sont transmises au fluide chaud circulant à travers la chambre 2. Le fluide chaud entre ainsi en turbulence, ce qui a pour effet de favoriser le transfert de calories entre le fluide froid et le fluide chaud, au niveau de la surface d'échange 4. En variante, le générateur d'ondes ultra-sonores 8 peut être monté sur la paroi de la deuxième chambre 3 définissant la surface d'échange 4. On peut même prévoir un générateur d'ondes ultra-sonores sur chacune des parois 4 et 7 des deux chambres 2 et 3 de l'échangeur de chaleur. La figure 2 montre un évaporateur à flot tombant conçu selon les principes de l'invention. De manière connue en soi, cet évaporateur comprend un corps de chauffe 9 alimenté par de la vapeur V. Le corps de chauffe est traversé par un faisceau de tubes verticaux 10 qui communiquent, dans la chambre d'alimentation 11 de l'évaporateur, avec le conduit d'amenée 12 du liquide froid à concentrer L. A la base de l'évaporateur, les tubes 10 débouchent dans une chambre de réception 13 du produit de la concentration qui est évacué par une pompe d'extraction 14. La chambre de réception 13 est en outre reliée à l'entrée d'un séparateur liquide-gaz 15 d'où la vapeur d'évaporation est extraite en 16 en vue d'etre éventuellement réutilisée dans le circuit de l'évaporateur. Selon l'invention, un générateur d'ondes ultra-sonores 17 est fixé sur la face extérieure de la paroi 18 du corps de chauffe 9, à hauteur de la base de ce dernier, de telle façon à émettre en direction de la paroi 18. Les ondes ultra-sonores émises par le générateur 17 sont transmises par les condensats C remplissant le fond du corps de chauffe 9, aux films de condensat ruisselant sur les parois des tubes 10, créant ainsi sur ces derniers une turbulence qui favorise le transfert de calories entre la vapeur V et le liquide à concentrer L qui peut également être soumis à l'effet des vibrations transmises par les parois du tube. REVENDICATIONS 1. Procédé de transfert indirect de calories entre au moins deux fluides de températures différentes à travers une ou plusieurs surfaces d'échange de chaleur, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre l'un au moins des deux fluides à l'influence d'ondes ultra-sonores. 2. Echangeur de chaleur pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, du type comprenant une enceinte fermée (1) divisée, par au moins une surface d'échange de chaleur (4), en au moins deux chambres (2, 3) respectivement traversées par les deux fluides, caractérisé en ce que la paroi (7) de l'une au moins des deux chambres porte, intérieurement ou extérieurement, un générateur d'ondes ultra-sonores (8), émettant en direction de cette paroi. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, réalisé sous la forme d'un évaporateur à flot tombant, pourvu d'une admission de vapeur (V) et dans lequel s'étend selon une direction verticale, un faisceau de tubes (10) dont les parois constituent lesdites surfaces d'échange, ces tubes étant traversés par un liquide à concentrer (L) plus froid que la vapeur, caractérisé en ce que le générateur d'ondes ultra-sonores (17) est fixé sur la face extérieure de la paroi du corps de chauffe, à hauteur de la base de ce dernier.