Brevet FR3131366A1 — publié le 20230630

Dispositif d’échange thermique et matériel comprenant le dispositif d’échange thermique L’invention se rapporte à un dispositif d’échange thermique (100) comprenant une boucle thermique (106) dans laquelle circule un fluide, la boucle thermique comprenant : un échangeur thermique (108) comprenant au moins deux tubes métalliques (102a, 102b) disposés parallèlement, le fluide circulant dans un premier sens dans un des deux tubes et dans un deuxième sens opposé au premier sens dans l’autre tube ; une semelle métallique (104) sur laquelle les deux tubes sont fixés ; une pompe (114) configurée pour faire circuler le fluide dans les deux tubes métalliques avec un débit ; et un condenseur (116) pour évacuer de la chaleur du fluide, où des conditions d’écoulement du fluide sont adaptées pour permettre au fluide d’être dans un état diphasique dans un des deux tubes, les conditions d’écoulement comprenant le débit du fluide et une dimension des tubes. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif d’échange thermique et matériel comprenant le dispositif d’échange thermique Cette invention concerne des dispositifs d’échange thermique, et en particulier, des dispositifs d’échange thermique comprenant des échangeurs thermiques. L’invention concerne également un matériel comprenant plusieurs équipements dissipatifs et un dispositif d’échange thermique permettant de les maintenir dans une plage de température donnée. ARRIÈRE-PLAN Les équipements dissipatifs pour les applications spatiales, tels que les antennes rayonnantes de satellite, ou les amplificateurs permettant d’amplifier des signaux émis ou reçu par des éléments rayonnants, nécessitent l’utilisation d’échangeurs thermiques permettant de récupérer la chaleur dissipée par les équipements et contrôler leur température. En particulier, les échangeurs thermiques comprennent un fluide circulant à proximité des équipements et récupérant la chaleur dissipée. Cependant, lorsque le fluide est à l’état liquide, le coefficient d’échange thermique est faible. Au contraire, un état diphasique du fluide permet de garantir un coefficient d’échange thermique élevé entre le fluide et les équipements dissipatifs. Ainsi, certains échangeurs nécessitent l’utilisation de réchauffeurs en entrée des échangeurs thermiques afin de garantir un écoulement diphasique dès l’entrée de l’échangeur thermique. Alternativement, certains échangeurs nécessitent un surdimensionnement du contrôle thermique afin de prendre en compte une perte de performance liée à un écoulement liquide en début d’échangeur. De plus, afin d’assurer l’homogénéité des caractéristiques des éléments rayonnants, il est important d’avoir une homogénéité thermique des éléments rayonnants. RÉSUMÉ Afin de pallier les inconvénients des dispositifs d’échange thermique, l’invention propose un système permettant de garantir au moins un canal ayant un écoulement diphasique à proximité d’équipements dissipatifs et assurant un coefficient d’échange thermique élevé sans avoir besoin d’un réchauffeur en entrée d’un échangeur thermique et sans avoir besoin de surdimensionner le contrôle thermique associé. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif d’échange thermique comprenant un échangeur thermique ayant un écoulement comprenant plusieurs canaux dans lesquels un fluide s’écoule en sens opposé et le fluide est à dans un état diphasique dans au moins un des canaux. L’invention vient à améliorer la situation en proposant un dispositif d’échange thermique comprenant une boucle thermique dans laquelle circule un fluide, la boucle thermique comprenant : un échangeur thermique comprenant au moins deux tubes métalliques disposés parallèlement, le fluide circulant dans un premier sens dans un des deux tubes et dans un deuxième sens opposé au premier sens dans l’autre tube ; une semelle métallique sur laquelle les deux tubes sont fixés ; une pompe configurée pour faire circuler le fluide dans les deux tubes métalliques avec un débit ; et un condenseur pour évacuer de la chaleur du fluide, où des conditions d’écoulement du fluide sont adaptées pour permettre au fluide d’être dans un état diphasique dans un des deux tubes, les conditions d’écoulement comprenant le débit du fluide et une dimension des tubes. Dans un mode de réalisation, les aux moins deux tubes métalliques sont connectés en série. Dans un mode de réalisation, les aux moins deux tubes métalliques sont connectés en parallèle. Dans un mode de réalisation, le dispositif d’échange thermique comprend un réchauffeur configuré pour transférer de l’énergie thermique d’un canal reliant une sortie de l’échangeur à une entrée du condenseur vers un canal reliant une sortie de la pompe vers une entrée de l’échangeur. Dans un mode de réalisation, le dispositif d’échange thermique comprend un premier capteur de température configuré pour mesurer une première température du fluide circulant entre la pompe et l’échangeur thermique. Dans un mode de réalisation, le dispositif d’échange thermique comprend un second capteur de température configuré pour mesurer une deuxième température du fluide circulant entre l’échangeur thermique et le condenseur. Dans un mode de réalisation, le fluide circule dans un état liquide dans la pompe. Dans un mode de réalisation, le fluide est de l’ammoniac. De plus, l’invention vient à améliorer la situation en proposant un matériel comprenant un dispositif d’échange thermique et plusieurs équipements dissipatifs disposés sur la semelle métallique, les équipements dissipatifs étant alignés avec les au moins deux tubes métalliques de façon à ce que chaque équipements dissipatifs échange de la chaleur avec le fluide circulant dans chacun des au moins deux tubes métalliques. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures parmi lesquelles : la illustre un exemple de dispositif d’échange thermique ; les figures 2 et 3 représentent un exemple d’antenne électronique à balayage équipée d’un dispositif d’échange thermique selon l’invention ; la illustre un autre exemple de dispositif d’échange thermique ; la illustre un autre exemple de dispositif d’échange thermique ; et la illustre un autre exemple de dispositif d’échange thermique. Dispositif d’échange thermique (100, 200, 300, 400) comprenant une boucle thermique (106) dans laquelle circule un fluide, la boucle thermique comprenant : un échangeur thermique (108) comprenant au moins deux tubes métalliques (102a, 102b) disposés parallèlement, le fluide circulant dans un premier sens dans un des deux tubes et dans un deuxième sens opposé au premier sens dans l’autre tube ; une semelle métallique (104) sur laquelle les deux tubes sont fixés ; une pompe (114) configurée pour faire circuler le fluide dans les deux tubes métalliques avec un débit ; et un condenseur (116) pour évacuer de la chaleur du fluide, où des conditions d’écoulement du fluide sont adaptées pour permettre au fluide d’être dans un état diphasique dans un des deux tubes, les conditions d’écoulement comprenant le débit du fluide et une dimension des tubes. Dispositif d’échange thermique selon la revendication 1, dans lequel les aux moins deux tubes métalliques sont connectés en série. Dispositif d’échange thermique selon la revendication 1, dans lequel les aux moins deux tubes métalliques sont connectés en parallèle. Dispositif d’échange thermique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d’échange thermique comprend un réchauffeur (130) configuré pour transférer de l’énergie thermique d’un canal reliant une sortie de l’échangeur à une entrée (126) du condenseur vers un canal reliant une sortie de la pompe vers une entrée (120a) de l’échangeur. Dispositif d’échange thermique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d’échange thermique comprend un premier capteur (112) de température configuré pour mesurer une première température du fluide circulant entre la pompe et l’échangeur thermique. Dispositif d’échange thermique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d’échange thermique comprend un second capteur (122) de température configuré pour mesurer une deuxième température du fluide circulant entre l’échangeur thermique et le condenseur. Dispositif d’échange thermique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le fluide circule dans un état liquide dans la pompe. Dispositif d’échange thermique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le fluide est de l’ammoniac. Matériel comprenant un dispositif d’échange thermique selon l’une des revendications précédentes et plusieurs équipements dissipatifs (110) disposés sur la semelle métallique (104), les équipements dissipatifs étant alignés avec les au moins deux tubes métalliques (102a, 102b) de façon à ce que chaque équipements dissipatifs échange de la chaleur avec le fluide circulant dans chacun des au moins deux tubes métalliques (102a, 102b).