Brevet FR3126152A1 — publié le 20230217

Procédé de refroidissement mettant en œuvre un échangeur (1) de chaleur, le procédé étant destiné à refroidir un premier fluide au moyen d’un deuxième fluide, procédé dans lequel le premier fluide sort et entre de l’échangeur (1) de chaleur à plusieurs reprises de sorte à échanger avec lui-même et avec le deuxième fluide, par contact indirect Figure pour l'abrégé : Figure 1 Procédé de refroidissement mettant en œuvre un échangeur de chaleur et un tel échangeur de chaleur Domaine technique de l'invention L'invention appartient au domaine technique des échangeurs de chaleurs. L’invention concerne plus précisément un procédé de refroidissement mettant en œuvre un échangeur de chaleur. En particulier le procédé met en œuvre du dioxyde de carbone en phase supercritique. L’invention concerne par ailleurs un échangeur de chaleur. Arrière-plan technique Les échangeurs de chaleurs industriels sont utilisés dans diverses industries. En particulier, l’industrie de la production d’électricité d’origine nucléaire, utilise des échangeurs de chaleur. Les échangeurs de chaleur utilisés dans les centrales nucléaires sont soumis à une règlementation exigeante, spécifique à ce secteur d’activité. A cette règlementation s’ajoute des exigences techniques particulières. Dans le circuit secondaire d’une centrale nucléaire, la vapeur d’eau, après avoir traversée au moins une turbine permettant de produire de l’électricité, est refroidie dans un condenseur pour obtenir de l’eau en phase liquide. Le condenseur utilise un fluide de refroidissement extérieur, tel que de l’eau de mer ou d’un fleuve, c’est le circuit tertiaire. En cas de problème technique sur le circuit tertiaire, il est nécessaire de continuer à refroidir le circuit secondaire. Le refroidissement du circuit secondaire est alors pris en charge par un circuit de secours distinct du circuit tertiaire. Ce circuit de secours comporte, entre autres, un échangeur de chaleur qui doit pouvoir être agencé dans le bâtiment réacteur. En d’autres termes, l’échangeur doit pouvoir être agencé dans un espace exigu, et par conséquent avoir des dimensions réduites, tout en étant en mesure de refroidir la vapeur d’eau du circuit secondaire pour atteindre une température de consigne de sortie acceptable. Réduire les dimensions des échangeurs de chaleur a un impact immédiat sur les performances de l’échangeur de chaleur. La demanderesse s’est aperçue qu’en réduisant les dimensions de l’échangeur de chaleur, la différence de température entre le fluide froid et le fluide chaud était telle, qu’elle induisait des contraintes mécaniques susceptibles d’endommager l’échangeur de chaleur, rendant le circuit de secours inopérant et mettant en danger la centrale nucléaire. L’invention vise donc à proposer un procédé permettant de mettre en œuvre un échangeur de chaleur aux dimensions réduites, et qui assure le refroidissement d’un fluide chaud sans risque d’endommager ledit échangeur de chaleur en raison des écarts de températures trop importantes. A cet effet, il est proposé en premier lieu un procédé de refroidissement mettant en œuvre un échangeur de chaleur, le procédé étant destiné à refroidir un premier fluide au moyen d’un deuxième fluide, procédé dans lequel le premier fluide sort et entre de l’échangeur de chaleur à plusieurs reprises de sorte à échanger avec lui-même et avec le deuxième fluide, par contact indirect Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison : - le premier fluide entre et sort une première fois dans l’échangeur de chaleur et subit un abaissement de température sensiblement compris entre 100°C et 110°C ; - le premier fluide entre et sort une deuxième fois dans l’échangeur de chaleur et subit une augmentation de température sensiblement comprise entre 47°C et 57°C ; - le premier fluide entre et sort une troisième fois dans l’échangeur de chaleur et subit un abaissement de température sensiblement compris entre 70°C et 80°C ; - le premier fluide entre et sort une quatrième fois dans l’échangeur de chaleur et subit une augmentation de température sensiblement comprise entre 37°C et 47°C ; - le premier fluide entre et sort une cinquième fois dans l’échangeur de chaleur et subit un abaissement de température sensiblement compris entre 65°C et 75°C ; - le deuxième fluide entre et sort une fois de l’échangeur de chaleur ; - le deuxième fluide échange avec le premier fluide dans son cinquième passage dans l’échangeur de chaleur et subit une augmentation de température sensiblement comprise entre 15°C et 25°C ; - le deuxième fluide échange avec le premier fluide dans son troisième passage dans l’échangeur de chaleur et subit une augmentation de température sensiblement comprise entre 20°C et 30°C ; - le deuxième fluide échange avec le premier fluide dans son premier passage dans l’échangeur de chaleur et subit une augmentation de température sensiblement comprise entre 159°C et 169°C ; - le premier fluide lors de son premier passage échange successivement avec le premier fluide lors de son deuxième passage puis avec le premier fluide lors de son quatrième passage tout en échangeant avec le deuxième fluide ; - le premier fluide lors de son deuxième passage échange parallèlement avec le deuxième fluide et avec le premier fluide lors de son premier passage ; - le premier fluide lors de son troisième passage échange avec le deuxième fluide ; - le premier fluide lors de son quatrième passage échange parallèlement avec le premier fluide lors de son premier passage et avec le deuxième fluide ; - le premier fluide lors de son cinquième passage échange avec le deuxième fluide ; - le premier fluide est de la vapeur d’eau et le deuxième fluide est du dioxyde de carbone en phase supercritique. Il est proposé en deuxième lieu un échangeur de chaleur apte à mettre en œuvre un procédé tel que précédemment décrit, ledit échangeur de chaleur comprenant : - une première entrée d’un fluide chaud, - une première sortie dudit fluide chaud reliée fluidiquement à la première entrée à l’intérieur dudit échangeur de chaleur par un premier passage, - une deuxième entrée dudit fluide chaud, reliée à la première sortie par une première canalisation, - une deuxième sortie dudit fluide chaud reliée fluidiquement à la deuxième entrée à l’intérieur dudit échangeur de chaleur par un deuxième passage, - une troisième entrée dudit fluide chaud reliée à la deuxième sortie par une deuxième canalisation, - une troisième sortie dudit fluide chaud reliée fluidiquement à la troisième entrée à l’intérieur dudit échangeur de chaleur par un troisième passage, - une quatrième entrée dudit fluide chaud reliée à la troisième sortie par une troisième canalisation, - une quatrième sortie dudit fluide chaud reliée fluidiquement à la quatrième entrée à l’intérieur dudit échangeur de chaleur par un quatrième passage, - une cinquième entrée dudit fluide chaud reliée à la quatrième sortie par une quatrième canalisation, - une cinquième sortie dudit fluide chaud reliée fluidiquement à la cinquième entrée à l’intérieur dudit échangeur de chaleur par un cinquième passage. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dans lequel : La est une vue schématique d’un échangeur de chaleur dans laquelle le procédé selon l’invention est illustré. Procédé de refroidissement mettant en œuvre un échangeur (1) de chaleur, le procédé étant destiné à refroidir un premier fluide au moyen d’un deuxième fluide, procédé dans lequel le premier fluide sort et entre de l’échangeur (1) de chaleur à plusieurs reprises de sorte à échanger avec lui-même et avec le deuxième fluide, par contact indirect. Procédé selon la revendication 1 dans lequel, le premier fluide entre et sort une première fois dans l’échangeur (1) de chaleur et subit un abaissement de température sensiblement compris entre 100°C et 110°C. Procédé selon la revendication 2 dans lequel, le premier fluide entre et sort une deuxième fois dans l’échangeur (1) de chaleur et subit une augmentation de température sensiblement comprise entre 47°C et 57°C. Procédé selon la revendication 3 dans lequel, le premier fluide entre et sort une troisième fois dans l’échangeur (1) de chaleur et subit un abaissement de température sensiblement compris entre 70°C et 80°C. Procédé selon la revendication 4 dans lequel, le premier fluide entre et sort une quatrième fois dans l’échangeur (1) de chaleur et subit une augmentation de température sensiblement comprise entre 37°C et 47°C. Procédé selon la revendication 5 dans lequel, le premier fluide entre et sort une cinquième fois dans l’échangeur (1) de chaleur et subit un abaissement de température sensiblement compris entre 65°C et 75°C. Procédé selon la revendication 6 dans lequel, le deuxième fluide entre et sort une fois de l’échangeur (1) de chaleur. Procédé selon la revendication 7 dans lequel, le deuxième fluide échange avec le premier fluide dans son cinquième passage (20) dans l’échangeur (1) de chaleur et subit une augmentation de température sensiblement comprise entre 15°C et 25°C. Procédé selon la revendication 8 dans lequel, le deuxième fluide échange avec le premier fluide dans son troisième passage (14) dans l’échangeur (1) de chaleur et subit une augmentation de température sensiblement comprise entre 20°C et 30°C. Procédé selon la revendication 9 dans lequel, le deuxième fluide échange avec le premier fluide dans son premier passage (8) dans l’échangeur (1) de chaleur et subit une augmentation de température sensiblement comprise entre 159°C et 169°C. Procédé selon la revendication 10 dans lequel, le premier fluide lors de son premier passage (8) échange successivement avec le premier fluide lors de son deuxième passage (11) puis avec le premier fluide lors de son quatrième passage (17) tout en échangeant avec le deuxième fluide. Procédé selon la revendication 11 dans lequel, le premier fluide lors de son deuxième passage (11) échange parallèlement avec le deuxième fluide et avec le premier fluide lors de son premier passage (8). Procédé selon la revendication 12 dans lequel, le premier fluide lors de son troisième passage (14) échange avec le deuxième fluide. Procédé selon la revendication 13 dans lequel, le premier fluide lors de son quatrième passage (17) échange parallèlement avec le premier fluide lors de son premier passage (8) et avec le deuxième fluide. Procédé selon la revendication 14 dans lequel, le premier fluide lors de son cinquième passage (20) échange avec le deuxième fluide. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, le premier fluide est de la vapeur d’eau et le deuxième fluide est du dioxyde de carbone en phase supercritique. Echangeur (1) de chaleur apte à mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit échangeur (1) de chaleur comprenant : - une première entrée (6) d’un fluide chaud, - une première sortie (7) dudit fluide chaud reliée fluidiquement à la première entrée (6) à l’intérieur dudit échangeur (1) de chaleur par un premier passage (8), - une deuxième entrée (9) dudit fluide chaud, reliée à la première sortie (7) par une première canalisation (29), - une deuxième sortie (10) dudit fluide chaud reliée fluidiquement à la deuxième entrée (9) à l’intérieur dudit échangeur (1) de chaleur par un deuxième passage (11), - une troisième entrée (12) dudit fluide chaud reliée à la deuxième sortie (10) par une deuxième canalisation (21), - une troisième sortie (13) dudit fluide chaud reliée fluidiquement à la troisième entrée (12) à l’intérieur dudit échangeur (1) de chaleur par un troisième passage (14), - une quatrième entrée (15) dudit fluide chaud reliée à la troisième sortie (13) par une troisième canalisation (22), - une quatrième sortie (16) dudit fluide chaud reliée fluidiquement à la quatrième entrée (15) à l’intérieur dudit échangeur (1) de chaleur par un quatrième passage (17), - une cinquième entrée (18) dudit fluide chaud reliée à la quatrième sortie (16) par une quatrième canalisation (23), - une cinquième sortie (19) dudit fluide chaud reliée fluidiquement à la cinquième entrée (18) à l’intérieur dudit échangeur (1) de chaleur par un cinquième passage (20).