Brevet FR2620208A1 — publié le 19890310

La présente invention concerne les appareils montés dans différents dispositifs séparateurs de vapeur, et notamment, les appareils échangeurs de chaleur. Il est très efficace d'appliquer la présente invention à l'industrie de production d'énergie thermique et électrique et,en particulier, aux centrales nucléaires, dans un système de séparation intermédiaire et de surchauffe de la vapeur de la turbine. L'invention peut également être utilisée dans les tech- niques cryogéniques et frigorifiques ainsi que dans d'autres branches de l'industrie dans lesquelles on a besoin de trans- mettre la chaleur d'un corps à un autre qui se trouve dans une phase gazeuse ou liquide. Il existe un appareil échangeur de chaleur (SU, A, 479942) comportant un corps abritant des tubes échangeurs de chaleur, fixés dans des plateaux perforés et assemblés en sections, formant un bloc de tubes, tandis que le corps est pourvu d'une tubulure d'entrée et d'une tubulure de sortie, auxquel- les se joignent les zones froide et chaude. La surface exté- rieure du bloc de tubes est dentée tandis que la surface intérieure du corps est cylindrique. Cette construction de l'appareil échangeur de chaleur dans laquelle il y a des canaux entre les zones froide et chaude, entre le bloc de tubes et le corps parce que la forme extérieure du bloc ne correspond pas à la forme de la surface intérieure du corps, n'assure pas un champ thermique régulier d'un courant à chauffer dans la tubulure de sortie. En conséquence, l'efficacité de l'échange de la chaleur se trouve diminuée. On connaît un appareil échangeur de chaleur (SU, A, 600352) comportant un corps dans lequel sont disposés des tubes, fixés dans des plateaux perforés et assemblés en sections, formant un bloc de tubes, chaque section étant liée aux collecteurs d'entrée et de sortie et le corps étant pourvu d'une tubulure d'entrée et d'une tubulure de sortie auxquelles se joignent les zones froide et chaude. La forme de la sur- face extérieure du bloc de tubes est dentée alors que la sur- face intérieure du corps est cylindrique. En conséquence, la surface extérieure du bloc de tubes et la surface inté- rieure du corps forment des canaux dans lesquels sont montés des expulseurs, avec un certain jeu. Cette construction de l'appareil échangeur de chaleur, dans laquelle les zones froide et chaude sont liées non seulement par le bloc de tubes mais aussi par les jeux formés entre les expulseurs et le bloc de tubes, n'assure pas un champ thermique régu- lier du courant à chauffer dans la tubulure de sortie. Ceci conduit à la réduction de l'efficacité de l'échange de la chaleur. En outre, le montage des expulseurs dans les canaux complique la technologie de la fabrication d'un appareil échangeur de chaleur et entraîne une augmentation de la quantité de métal consommé pour sa fabrication. On s'est donc proposé de mettre un appareil échangeur de chaleur au point, dans lequel la modification de la jonc- tion du bloc de tubes au corps permettrait d'assurer un champ thermique régulier du courant chauffé, dans la tubulure de sortie. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un appareil échangeur de chaleur comportant un corps dans lequel sont disposés des tubes échangeurs de chaleur, fixés dans des pla- teaux perforés et assemblés en sections, formant un bloc de tubes, chaque section étant liée à un collecteur d'admission et à un collecteur d'échappement et le corps étant pourvu d'une tubulure d'entrée et d'une tubulure de sortie auxquel- les se joignent les zones froide et chaude, caractérisé, selon l'invention, en ce que le bloc de tubes est logé dans une enveloppe, montée avec un espacement et réalisée de façon que sa surface intérieure épouse la surface extérieure du bloc de tubes et en ce qu'une cloison est montée entre le corps et l'enveloppe pour séparer les zones froide et chaude. Il est avantageux que la cloison comporte deux plaques, l'une desdites plaques étant annulaire et ayant section trans- versale en forme de cornière. Cette construction de l'appareil échangeur de chaleur, dans laquelle le bloc de tubes est disposé dans une enveloppe, dont la surface intérieure épouse la surface extérieure du bloc de tubes et o une cloison est prévue entre l'enveloppe et le corps pour partager les zones froide et chaude, assure un champ thermique régulier d'un courant dans la tubulure de sortie. Dans ce cas, on élève l'efficacité de l'échange de la chaleur. En outre, cette conception de l'appareil échangeur de chaleur simplifie la technologie et réduit la quantité de métal nécessaire à la fabrication. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente, d'une manière schématique, un appareil échangeur de chaleur, conforme à l'invention, en coupe longitudinale; - la figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure 1; - la figure 3 représente un ensemble A sur la figure 1, à échelle agrandie; et - la figure 4 représente un ensemble B sur la figure 2, à échelle agrandie. L'appareil échangeur de chaleur comporte un corps 1 (figures 1, 2) dans lequel sont disposés des tubes échan- geurs de chaleur 2 (figures 1, 4), fixés dans des plateaux perforés 3 (figure 1) et assemblés en sections 4 (figure 2), formant un bloc de tubes 5. Chaque section 4 est mise en communication par l'intermédiaire de tubes de distribution 6, avec un collecteur d'admission 7 et un collecteur d'échappement 8 (figure 1) et est installée sur une grille d'appui 9. Le corps 1 est pourvu d'une tubulure d'entrée 10 et d'une tubulure de sortie 11 auxquelles se joignent les zones froide et chaude 12, 13 respectivement. Le bloc 5 de tubes est logé dans une enveloppe 14. L'enveloppe 14 est montée dans le corps 1 avec un espacement 15. La surface intérieure de l'enveloppe 14 épouse la surface extérieure du bloc 5 de tubes. Une cloison 16 est prévue entre le corps 1 etl'enveloppe 14. Elle comporte deux plaques 17 et 18 (figure 3). La plaque 17 est annulaire et sa section trans- versale est en forme d'équerre. La cloison 16 (figure 1) sépare les zones froide et chaude 12, 13. Les tubes échan- geurs de chaleur 2 possède des ailettes 19 (figure 4). En disposant le bloc de tubes 5 (figures 1, 2) dans une enveloppe 14 et en montant une cloison 16 entre le corps 1 et l'enveloppe 14, on assure le déplacement d'un courant à chauffer uniquement à travers le bloc de tubes 5, obtenant ainsi un champ thermique régulier du courant à chauffer dans la tubulure de sortie 11. L'appareil échangeur de chaleur fonctionne de la manière suivante. Un courant à chauffer arrivant d'une source, par exem- ple, d'un cylindre à haute pression d'une turbine (non repré- senté sur le dessin), parvient, à travers la tubulure d'en- trée 10 (figure 1), dans la zone froide 12, puis arrive, de celle-ci, dans le bloc de tubes 5 o il se répartit parmis les sections 4. Ayant circulé par les tubes 2, le courant à chauffer est chauffé par la chaleur cédée. du courant chauf- fant au courant à chauffer et parvient dans la zone chaude 13. De la zone chaude 13, le courant est envoyé à travers la tubulure de sortie 11, vers un appareil consommateur, par exemple, un cylindre à basse pression de la turbine (non représenté sur le dessin). De la source (non représentée sur le dessin), le courant chauffant arrive dans le collec- teur d'échappement 7 et est véhiculé, par les tubes de distri- bution 6,vers les sections 4, o il est réparti suivant les tubes échangeurs de chaleur 2. Ayant passé par les tubes échangeurs de chaleur 2, le courant chauffant cède de la cha- leur au courant à chauffer et, ensuite, il parvient, à tra- vers les tubes de distribution 6, dans le collecteur d'échap- pement 8, et est envoyé de celui-ci vers un circuit du système thermique (non représenté sur le dessin). La cloison 16 empêche le courant à chauffer d'arriver de la zone froide 12 dans la zone chaude 13 à travers l'espacement 15. La com- pensation des allongements thermiques des tubes échangeurs de chaleur 2, de l'enveloppe 14 et du corps 1jest assurée grâce à la flexibilité de la plaque annulaire 17 (figure 3) de la cloison 16. Grace au champ thermique régulier du courant à chauf- fer dans la tubulure de sortie, l'utilisation de l'appareil échangeur de chaleur examiné ci-dessus permet d'améliorer l'efficacité de l'échange de la chaleur, les cotes d'encom- brement et la quantité de métal nécessaire à la fabrication étant réduites-et inférieures à celles d'un appareil connu. De plus, la variante examinée de réalisation de l'appareil échangeur de chaleur permet de simplifier la technologie de sa fabrication. REVENDICATIONS 1. Appareil échangeur de chaleur du type comportant un corps dans lequel sont logés des tubes échangeurs de chaleur, fixés dans des plateaux perforés et assemblés en sections formant un bloc de tubes, chaque section étant mise en com- munication avec des collecteurs d'admission et d'échappement et le corps étant pourvu des tubulures d'entrée et de sortie auxquelles se joignent les zones froide et chaude respective- ment, caractérisé en ce que le bloc de tubes (5) est logé dans une enveloppe (14) montée dans le corps (1) avec un espacement (15) et sa surface intérieure épouse la surface extérieure du bloc de tubes (5) et en ce qu'une cloison (16) est montée entre le corps (1) et l'enveloppe (14) pour sépa- rer les zones froide et chaude (12, 13). 2. Appareil échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison (16) comporte deux pla- ques (17, 18) dont l'une (17) est annulaire et sa section transversale est en forme d' équerre.