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ECHANGEUR;DE ;GHALEUR: A PLAQUES.
Pour assurer un bon transfert de chaleur par l'intermédiaire d' une paroi séparant un milieu émetteur de chaleur et un milieu récepteur de chaleur dans un pasteuriseur ou autre échangeur de chaleur,il est impor- tant de maintenir les milieux de part et d'autre de la paroi, en mouvement vigoureux, de façon que toutes les particules des deux milieux viennent en contact avec la paroi. Il est, dès lors, souhaitable de produire un courant turbulent dans le passage formé par deux plaques adjacentes qui constituent lesdites parois de séparation. Afin de créer de la turbulence, la vitesse de circulation doit, toutefois, excéder une certaine valeuro Mais un mouve- ment turbulent est également favorisé en conformant de manière appropriée le passage susdit.
Si sa forme est telle que de fréquents changements sont causés dans la direction d'écoulement, la tendance à la turbulence est-accrue et ceci est également le cas, lorsque la section transversale du passage va- rie rapidement dans la direction de la circulation.
La valeur moyenne de la section transversale du passage dépend de la distance moyenne entre les plaques. adjacentes et une limite inférieure pour la distance moyenne en question est déterminée par le calibre du joint d'étanchéité marginal. Pour assurer une étanchéité et pour d'autres raisons, ' le joint d'étanchéité doit avoir une certaine valeur minimum, qui n'est gé- néralement pas¯inférieure à 4 - 5 mm. D'autre part, pour produire le tourbil- lonnement désiré, les plaques ne doivent, de préférence, pas être écartées de plus de 2 mm. Il est, dès lors,-important de conférer aux plaques une for- me telle qu'une turbulence maximum'soit assurée à une épaisseur moyenne don- née de la veine liquide.
On a tenté de satisfaire à cette condition en ondu- lant les plaques ou en leur conférant une autre forme telle qu'elles forment entre elles des chambres relativement larges communiquant entre elles par des passages relativement étroits. Ceci améliore les conditions de turbulence, mais la forme des canaux et. passages n'est pas indifférente.
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Suivant l'invention, les plaques formant les parcours de circu- lation sont ondulées de manière à former entre elles des espaces sensiblemént triangulaires. Ces espaces communiquent entre eux par des passages qui, à l'endroit où leur section transversale est minimum, sont limités, d'un côté, par une paroi plane et, de l'autre côté, par une paroi brisée par les on- dulations, l'arête d'ondulation délimitant la section transversale minimum.
Grâce à cette conformation des parcours de circulation, la vitesse d'écoule- ment variera considérablement, tandis que des tourbillons ou remous se for- meront dans les espaces triangulaires, ce qui donnera un bon transfert de chaleur. En outre, l'ondulation des plaques est simple et permet un nettoya- ge aisé. Les espaces de circulation ou d'écoulement de section triangulaire, peuvent être formés en pliant simplement les plaques en zigzag. Deux types de plaques sont nécessaires, ces plaques présentant des ondulations quel- que peu différentes, ou du moins, les ondulations doivent être décalées l' une par rapport à l'autre, dans une mesure appropriée, le long de la plaque.
Comme variante, on peut faire usage d'une plaque unitaire, renversée bout pour bout de 180 . Une forme convenable d'ondulation est celle dans laquel- le les ondulations affectent la forme d'escaliers, dont chaque marche pré- sente un côté deux fois aussi long que l'autre côté. Lorsque deux arêtes con- sécutives d'une plaque ondulée de cette manière sont reliées par une ligne droite, un triangle rectangle est formé, dont un des côtés perpendiculaires entre eux est deux fois aussi long que l'autre.
En juxtaposant deux plaques ondulées de telle manière que les longs côtés des marches d'une plaque soient inclinés dans un sens, par exemple, vers la gauche, et de telle manière que les longs côtés oorrespondants des marches de l'autre plaque soient inclinés en direction opposée, par exemple vers la droite, on obtient une forme trian- gulaire appropriée des espaces de circulation avec des passages appropriés entre ces espaces. Le rapport entre les longueurs des deux côtés des marches peut varier dans de larges limites et l'angle entre les deux côtés des mar- ches peut aussi varier. En choisissant et en combinant, de façon convenable, ces facteurs, on peut former des espaces d'écoulement affectant, en section, la forme de triangles isocèles ou équilatéraux.
En ce qui concerne la direction d'écoulement des deux veines li- quides adjacentes, les deux courants peuvent circuler soit en direction op- posée soit dans la même direction. La direction principale d'écoulement peut, de préférence, être perpendiculaire aux ondulations des plaques, mais elle peut aussi être plus ou moins oblique par rapport aux dites ondulations.
Une forme d'exécution de l'invention est représentée, à titre d'exemple, sur le dessin ci-annexé. Les plaques 1, 2 et 3 forment ensemble deux espaces de circulation juxtaposés pour des fluides d'échange de chaleur.
De chaque côté des plaques se trouvent d'autres plaques identiques (non re- présentées), formant avec celles illustrées sur le dessin une série de pla- ques dans un échangeur de chaleur. Les deux fluides circulent dans les es- paces entre plaques dans les directions indiquées par les flèches. Le des- sin montre les plaques en coupe perpendiculairement aux lignes le long desquel- les les ondulations sont formées. La plaque 1 est ondulée de manière à former des marches, dont un côté 4 est, en coupe, deux fois aussi long que l'autre côté 5. En conséquence, les plaques ondulées ont, en coupe, une forme en zigzag, les côtés des marches ou ressauts étant sensiblement perpendicu- laires entre eux.
Les ondulations de la plaque 3 sont identiques à celles de la plaque 1, tandis que la plaque 2 est similairement ondulée, mais a ses ondulations décalées verticalement par rapport à celles des plaques 1 et 3, ladite plaque 2 présentant des longs côtés 4 et des courts côtés 5 inclinés dans des directions opposées par rapport aux côtés correspondants des pla- ques 1 et 3 adjacentes.
Sur le dessin, on a supposé que les arêtes d'ondulation entre les marches sont droites. Il est, toutefois, parfois recommandable de for- mer des bossages ou de petites ondulations dans la matière constituant les plaques dans ou au voisinage des lignes d'ondulation, car la turbulence est
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alors encore augmentée.
En conformant les plaques conformément à l'invention,, il devient possible de les faire plus large que précédemment, car la conformation pro- posée des plaques donne lieu à une considérable réduction de la vitesse moy- enne d'écoulement dans les canaux entre les plaques, par comparaison avec les agencements traditionnels. A un débit donné c'est-à-dire pour une quantité donnée de fluide traversant, par unité de temps, le canal, ceci signifie que le canal ou espace d'écoulement peut être rendu plus large dans une mesu- re correspondante, ce qui entraîne une augmentation de surface chauffante pour une longueur donnée de canal.Comme la superficie totale de la surface chauffante est prédéterminée, ceci implique que, pour une longueur maximum donnée des canaux, une plus grande largeur que précédemment peut être appli- quée et qu.e,
par conséquente le nombre de plaques d'échange de chaleur dans le pasteuriseur ou autre appareil peut être réduit. Ceci est important sur- tout aux petits débits, car une plaque de construction conventionnelle est très étroite,, ce qui signifie que les joints d'étanchéité marginaux et les renforcements prévus le long des bords occupent un pourcentage considérable de la surface de la plaque et ainsi également de la matière formant la pla- que. Comme les parties marginales de la plaque ne participent pas à l'échan- ge de chaleur, il est évidemment avantageux d'être à même de les faire aussi petites que possible et ainsi d'économiser de la matière. L'invention per- met une meilleure économie de matière qu'il n'était possible précédemment.
REVENDICATIONS
1. Echangeur de chaleur à plaques, caractérisé en ce que les plaques formant les parcours de circulation sont ondulées de manière à for- mer entre elles des espaces sensi.blement triangulaires, ces espaces commu- niquant entre eux par des passages qui, à l'endroit où leur section transver- sale est minimum, sont limités, d'un côté, par une paroi plane et, de l'autre côtépar une paro brisée par les ondulations)) à l'endroit où l'arête d'on- dulation délimite la section transversale minimum.