Brevet FR2581172A1 — publié le 19861031

Condenseurs de vapeurs à refroidissement par air La présente invention concerne des améliorations apportées aux condenseurs de vapeurs à refroidissement par air, dans lesquels la vapeur, par exemple la vapeur d'eau, traverse les tubes d'un ou de plusieurs faisceaux de tubes disposés en travers d'une extrémité d'un carter annulaire d'un ventilateur à flux axial pour provoquer la condensation de la vapeur lorsque l'air soufflé par le ventilateur traverse les faisceaux de tubes. Dans la plupart de ces condenseurs, le ventilateur O10 est supporté avec son axe de rotation perpendiculaire à l'horizontale et les axes des tubes du ou des faisceaux sont inclinés sur l'horizontale de façon qu'une de leurs extrémités se trouve plus haute que l'autre afin que le condensat puisse s'y écouler vers le bas. Deux tels faisceaux peuvent être disposés bout à bout et s'étendre dans des directions opposées pour former ensemble un "V". Par exemple, les faisceaux peuvent être disposés sous la forme d'un "V" inversé au-dessus d'un ventilateur soufflant, la vapeur étant introduite dans les extrémités supérieures des tubes au niveau du sommet du "V" et le condensat étant évacué de leurs extrémités inférieures. Chaque faisceau comprend habituellement deux ou plusieurs rangées parallèles de tubes avec des collecteurs à chacune de leurs extrémités, ce qui procure des arrivées de vapeur communes et des sorties de condensat communes. Toutefois, comme il est décrit dans le brevet U.S. n 4 168 742, chaque faisceau peut ne comporter qu'une seule rangée de tubes, chaque tube ayant la forme d'un "caisson" allongé ayant des parois latérales parallèles s'étendant dans la direction du courant passant à travers et qui sont considérablement plus longues que la largeur du tube. Il est également de pratique normale d'équiper ces tubes d'ailettes qui augmentent leurs surfaces extérieures et qui, de ce fait, accroissent leur capacité d'échange thermique, c'est-à-dire leur aptitude à refroidir la vapeur. Ces ailettes peuvent être indépendantes, au sens que chaque tube a ses propres ailettes; ou bien les ailettes sont constituées par des plaques communes aux tubes qui les traversent; ou bien, comme il est représenté dans le brevet précité, les ailettes peuvent s'étendre entre les parois latérales de tubes adjacents et être ainsi communes à ces tubes, qu'elles se présentent sous la forme d'ailettes individuelles, de plaques ou de tôles repliées en accordéon entre les tubes. Dans tous les cas, les ailettes s'étendent habi- tuellement perpendiculairement aux axes des tubes, ce qui facilite bien entendu le montage d'ailettes indivi- duelles entourant chaque tube ou qui sont extrudées de la surface des tubes ou qui sont constituées par des disques ou des plaques perforées, qui sont glissés sur le tube et fixes ensuite autour de lui. Quand, toutefois, des faisceaux de tels tubes à ailettes sont montés dans un condenseur de vapeur à refoidissement par air du type décrit ci-dessus, l'air en provenance du ventilateur doit changer de direction ou s'incurver pour circuler entre les ailettes et au droit des tubes. Il en résulte la nécessité de fournir au ventilateur une énergie ou une puissance considérable, notamment lorsque, comme c'est normalement le cas, les ailettes sont inclinées de 60 ou plus sur la verticale et sont aussi rapprochées que deux millimètres. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exem- ples seulement, de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint sur lequel: la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un condenseur de vapeurs à refoidissement par air réalisé selon la présente invention, prise dans le plan indiqué par la ligne en trait mixte 1-1 de la figure 2; la figure 2 est une vue latérale du condenseur de vapeurs de la figure 1, en regardant des lignes en trait mixte 2-2 de la figure 1; et les figures 3, 4 et 5 sont des vues en perspective à grande échelle de portions de faisceau de tubes d'un condenseur avec des ailettes réalisées selon des variantes de la présente invention. Le condenseur de vapeurs, représenté sur la figure 1 et repéré dans son ensemble en 10, comporte un carter annulaire de ventilateur 11, ouvert à ses deux extrémités et adapté pour être disposé sensiblement horizontalement. Un ventilateur 12 est monté sur un arbre 13 pour tourner autour d'un axe sensiblement vertical, ses pales étant agencées pour déplacer l'air vers le haut à travers le carter de ventilateur, comme l'indiquent les flèches sur la figure 1. Deux faisceaux de tubes 14 sont montés bout à bout en travers de l'extrémité ouverte supérieure du carter annulaire de ventilateur, par exemple au moyen d'une chambre collectrice 17, ce qui permet à l'air provenant du ventilateur de passer à travers ces fais- ceaux. Comme précédemment décrit, chaque tel faisceau 14 comporte une seule rangée de tubes 15, lesquels ont leurs axes disposés à l'intérieur d'un plan incliné sur l'hori- zontale et, de ce fait, sur la direction du;courant d'air. De façon plus particulière, dans la réalisation préférée de l'invention, les tubes des faisceaux sont inclinés dans des directions opposées et forment ensemble un "V" inversé. Comme on le voit, la vapeur, par exemple de la vapeur d'eau, est amenée à un collecteur 16 s'étendant sur la longueur des faisceaux et commun aux extrémités supé- rieures des tubes des deux faisceaux. Le condensat en provenance des tubes des faisceaux s'évacue dans des collecteurs 18 dont chacun est commun aux tubes d'un faisceau. Comme il est décrit précédemment et comme il il est bien connu dans la technique, lorsque le courant d'air passe au droit des tubes, la vapeur se condense à l'intérieur de ceux-ci et s'en évacue vers le bas dans les collecteurs 18. Comme on le voit et comme il a été mentionné précédemment, chaque faisceau 14 ne comporte qu'une seule rangée de tubes, et les tubes ont une forme de caisson allongé ayant des parois latérales parallèles 19 qui s'étendent dans la direction du courant d'air qui les longe et qui sont considérablement plus longues que la largeur du tube. L'avantage des faisceaux ayant une seule rangée de tubes ainsi réalisés est connu dans la technique, notamment indiqué dans le brevet U.S. 4 168 742 précité, et de ce fait il n'est pas nécessaire de détailler ici la structure intérieure des tubes. Dans la réalisation du condenseur de vapeurs représenté sur les figures 1 et 2, les tubes 15 s'étendent à travers des trous ménagés dans des ailettes plates 20 espacées les unes des autres. Toutefois, dans des variantes de l'invention, les ailettes peuvent être constituées par des tôles 21 qui, comme le montre la figure 4, sont repliées en accordéon entre les côtés de tubes adjacents, les coudes entre les plis étant soudés ou fixés de toute autre façon sur les parois latérales des tubes. Dans une autre réali- sation de l'invention, les ailettes peuvent être des feuilles ou des bandes individuelles 22 s'étendant entre les parois latérales de tubes adjacents et soudées à celles-ci au niveau de leurs extrémités opposées. Dans chaque cas, toutefois, les ailettes, qu'elles soient sous forme de plaques, de plissés ou de bandes individuelles, s'étendent autrement que perpendiculairement à l'axe des tubes, comme il est usuel dans la technique; de façon plus particulière, elles s'étendent parallèlement à la direction du courant d'air en provenance du ventila- teur 12. De ce fait et comme décrit précédemment, l'air peut circuler entre les ailettes sans changer de direction et de ce fait son écoulement n'exige qu'un minimum de puissance. Ceci est particulièrement avantageux lorsque, comme précédemment décrit, les faisceaux de tubes sont inclinés sur l'horizontale d'un angle d'environ soixante degrés de sorte que, si les ailettes étaient perpendicu- laires à l'axe des tubes, il faudrait que l'air en prove- nance du ventilateur s'incurve à un angle complémentaire, soit environ cent vingt degrés. Ceci résulte, bien entendu, du fait que les ailettes sont relativement proches les unes des autres, éventuellement séparées seulement de deux millimètres, de sorte qu'aucun volume d'air ne peut passer entre elles sans changer notablement de direction. REVENDICATIONS 1. Condenseur de vapeurs à refoidissement par air (10), caractérisé en ce qu'il comprend un carter annulaire de ventilateur (11), un ventilateur à flux axial (12) adapté pour tourner à l'intérieur du carter (11) autour d'un axe (13) pratiquement vertical, un faisceau (14) comportant au moins une rangée de tubes (15) monté en travers d'une extrémité du carter annulaire de ventila- teur avec l'axe des tubes incliné sur l'horizontale de façon qu'une de leurs extrémités se trouve plus hauteque l'autre, des moyens (16) pour introduire la vapeur dans les extrémités supérieures des tubes et des moyens (18) pour évacuer le condensat de leurs extrémités inférieures, et en ce que des ailettes (20, 21, 22) sont prévues sur les tubes pour s'étendre parallèlement à l'axe de rota- tion (13) du ventilateur (12). 2. Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu deux faisceaux (14) avec les axes des tubes des faisceaux s'étendant dans des directions opposées pour former ensemble un "V". 3. Condenseur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que chaque faisceau comporte une seule rangée de tubes et que chaque tube a des parois latérales parallèles (19) qui s'étendent dans la direction du courant d'air qui les longe et qui sont considérablement plus longues que la largeur des tubes. 4. Condenseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ailettes sont des tôles (22) qui s'étendent entre les parois latérales de tubes adjacents. 5. Condenseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ailettes sont des plaques (20) à travers lesquelles s'étendent les tubes de chaque rangée. 6. Condenseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ailettes sont des tôles (21) repliées en accordéon entre les parois latérales de tubes adjacents. 7. Faisceau de tubes, caractérisé en ce qu'il com- porte au moins une rangée de tubes ayant leurs axes disposés dans un plan, des moyens grâce auxquels de la vapeur peut être introduite dans une extrémité des tubes et des moyens grâce auxquels le condensat peut être évacué de leurs autres extrémités, et en ce que des ailettes sont montées sur les tubes et s'étendent autre- ment que perpendiculairement au plan. 8. Faisceau de tubes selon la revendication 7, qui ne comporte qu'une seule rangée de tubes, caractérisé en ce que chaque tube a des parois latérales parallèles qui sont considérablement plus longues que sa largeur. 9. Faisceau de tubes selon la revendication 8, caractérisé en ce que les ailettes sont des tôles qui s'étendent entre les parois latérales de tubes adjacents. 10. Faisceau de tubes selon la revendication 8, caractérisé en ce que les ailettes sont des plaques à travers lesquelles s'étendent les tubes de chaque rangée. 11. Faisceau de tubes selon la revendication 8, caractérisé en ce que les ailettes sont des tôles repliées en accordéon entre les parois latérales de tubes adjacents. 12. Faisceau de tubes à travers lesquels peut passer la vapeur et sur lesquels peut circuler l'air, caractérisé en ce que des ailettes sont montées sur les tubes et s'étendent autrement que perpendiculairement à l'axe des tubes. 13. Faisceau de tubes selon la revendication 12, caractérisé en ce que le tube a des parois latérales parallèles qui sont considérablement plus longues que sa largeur.