L'invention concerne un procédé et un dispositif d'échangethermique en particulier pour gaz de fumée. '
Elle s'applique par exemple à la récupération de la chaleur sensible des gaz de fumée produits dans des installations de chauf-r fe à tirage forcé.
Le procédé de 3'invention,dans lequel les gaz de fumée pas- ; sent dans un échangeur de chaleur parcouru par un fluide à réchauffer, se caractérise en ce qu'il consiste à
- diviser le courant de gaz de fumée en courants séparés dans la zone d'entrée de l'échangeur,
- refroidir un premier courant de gaz au contact du fluide à réchauffer, dans son parcours de la zone d'entrée vers la zone de sortie dans l'échangeur,
- dévier mécaniquement une partie du premier courant de gaz refroidis, dans la zone de sortie de l'échangeur, pour créer une turbulence et freiner l'écoulement des gaz de ce premier courant de gaz,
- amener un second courant de gaz de la zone d'entrée vers la zone de sortie, dans l'échangeur,
- dévier mécaniquement le second courant de gaz en direction du premier courant, et le mélanger à celui-ci dans la zone de sortie .de l'échangeur,
pour augmenter la turbulence, et
- évacuer les gaz dans la zone de sortie de l'échangeur.
Le dispositif de l'invention, qui comprend une enceinte fermée pourvue d'un orifice d'entrée des gaz de fumée et d'un orifice de sortie des gaz de fumée, enceinte dans laquelle est logé un serpentin parcouru par un fluide à réchauffer, se caractérise en ce qu'il comprend
- un organe de séparation tubulaire ouvert aux deux extrémités, disposé dans le sens longitudinal de l'enceinte et divisant l'espace interne de l'enceinte en un canal annulaire extérieur, dans lequel est logé le serpentin et un canal intérieur, le canal an-.
nulaire et le canal intérieur constituant deux conduits pour les gaz de fumée
- un organe de déviation du courant de gaz passant dans le canal annulaire, constitué par une paroi disposée à la partie aval de l'enceinte, par rapport au sens d'écoulement des gaz, dans le canal annulaire, en amont de l'orifice de sortie des gaz, et
- un organe de déviation du courant de gaz passant par le canal intérieur. D'autres aspects, caractéristiques et avantages de l'invention apparattront de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, et du dessin annexé sur lequel
- la figure unique est une vue en coupe partielle, schématique d'un échangeur de chaleur selon l'invention.
En se reportant au dessin, le dispositif de l'invention, désigné de façon générale par la référence 1, comprend une enceinte 2 pourvue d'un orifice 3 d'admission des gaz de fumée chauds, et d'un orifice 4 d'évacuation.des gaz de fumée refroidis.
L'espace interne de l'enceinte est divisé en deux zones, à savoir un canal annulaire 5 et un canal intérieur 6, par un élément de séparation t ubulaire 7 ouvert à ses deux extrémités, constitué d'un conduit 8 coiffé d'un élément tronconique 8' évasé vers le conduit, dont la petite base 9 constitue une ouverture de diamètre inférieur à celui du conduit 8. Le conduit 8 est disposé dans le sens longitudinal de l'enceinte, soit dans la direction générale d'écoulement des gaz de l'amont vers l'aval, tandis que l'élément tronconique 8' est disposé vers l'aval. Le diamètre de la grande base de l'élément tronconique 8' est supérieur au diamètre du conduit 8, de façon que l'élément tronconique déborde ce dernier et constitue déflecteur dans le canal annulai,re extérieur 5.
Des pattes d'attache 10 sont fixées, par exemple par soudure, respectivement au sommet de l'élément tronconique 8' et à la paroi supérieure de l'enceinte 2, tandis que le conduit 8 est fixé, par exemple par soudure, à l'élément tronconique 8' à sa jonction avec la paroi interne de celui-ci. Les pattes 10 assurent dès lors la fixation de l'élément de séparation 7 à l'état suspendu à l'intérieur de l'enceinte 2.
Un double serpentin constitué de deux enroulements concentriques il, 12 en série,est logé dans l'enceinte, dans le canal annulaire 5. Le fluide à réchauffer circule dans le serpentin dans le sens d'écoulement des gaz, parcourant successivement l'enroulement 12 et l'enroulement 11 de bas en haut au dessin.
Comme on l'a représenté au dessin, l'enceinte 2 est constituée de deux parties 2', 2" qui s'emboîtent l'une dans l'autre, de façon à en permettre l'ouverture pour l'inspection ou l'entretien.
D'autre part, l'ensemble est calorifugé au moyen d'une matière isolante 13 disposée entre la paroi de l'enceinte 2 et une enveloppe extérieure 14. Des entretoises d'écartement 15 maintiennent l'enceinte en position dans l'enveloppe extérieure 14, évitant des efforts de compression sur l'isolant 13.
Le dispositif de l'invention est destiné à être branché en série dans le circuit des gaz de fumée d'une installation de combustion à tirage forcé, en particulier une installation de chauffe, le serpentin 11, 12 étant raccordé dans un circuit de fluide, par exemple en parallèle sur le circuit de chauffage principal d'une installation de chauffage à eau chaude.
Après la mise à feu du brûleur, les gaz de combustion chauds sortant de l'installation de chauffe pénètrent dans l'enceinte de l'échangeur par l'orifice 3. Une partie des gaz s'écoule vers l'orifice de sortie 4 en passant par le canal annulaire extérieur 5 dans lequel est logé le serpentin 11, 12, tandis qu'une autre partie pénètre dans le conduit 8 et circule dans le canal intérieur 6.
Les gaz passant dans le canal,annulaire 5 se refroidissent au contact du serpentin et arrivent dans la zone de sortie de l'appareil, où ils sont déviés par la partie de l'élément tronconique 8' débordant du conduit 8, pour être renvoyés vers le bas, créant ainsi une turbulence qui freine l'écoulement et améliore l'échange thermique.
D'autre part, les gaz passant par le canal intérieur 6 sont freinés par le rétrécissement du passage offert par l'élément de séparation 7 au droit de l'élément tronconique 8', passent par l'ouverture 9 de diamètre réduit et frappent la paroi supérieure de l'enceinte 2 qui agit comme un déflecteur et les renvoie également vers le bas.
Le phénomène exact qui se produit lorsque les courants de gaz passant respectivement par le canal annulaire extérieur 5 et le canal intérieur 6 se rencontrent n'est pas complètement compris, mais il a été constaté expérimentalement que cette division du courant de gaz améliorait l'échange thermique entre les gaz et le fluide circulant dans le serpentin.
Finalement, les gaz refroidis passent par l'orifice de sortie 4 d'où ils sont conduits dans l'atmosphère.
Le circuit de fluide associé au serpentin peut être d'un type quelconque, et ne fait pas partie de l'invention. Il n'y a dès lors pas lieu de le décrire plus en détail ici.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation spécifique décrit et illustré, et des modifications de détail, rentrant dans le cadre de l'invention, apparaîtront facilement à l'homme du métier.
Ainsi, l'élément tronconique 8' de déviation et d'étranglement des courants de gaz a été choisi pour la facilité de la construction, et il peut être remplacé par des éléments équivalents distincts. Le freinage du courant de gaz dans le canal 6 formé par le conduit 8 peut ainsi être assuré par un rétrécissement du conduit, ou par une pièce annulaire fixée à sa partie supérieure. La déviation des gaz dans le canal annulaire 5 peut d'autre part être assurée par exemple par une pièce annulaire fixée à la partie supérieure du conduit 8, à l'extérieur de celui-ci, ou à la paroi latérale de l'enceinte, en dessous de l'orifice de sortie des gaz.
L'inclinaison vers le bas, ou l'amont par rapport au sens d'écoulement des gaz, de l'élément de déviation, tel que représenté au dessin, n'est enfin pas essentielle pour les buts de l'invention, bien qu'elle soit préférée.
REVENDICATIONS.
1. Procédé d'échange thermique, en particulier pour gaz de fumée produits par une installation de combustion à tirage forcé, dans lequel les gaz de fumée sont amenés à circuler dans un échangeur de chaleur parcouru par un fluide à réchauffer, caractérisé en ce qu'il consiste à
- diviser le courant de gaz de fumée en courants séparés dans la zone d'entrée de l'échangeur,
- refroidir un premier courant de gaz au contact du fluide à réchauffer, dans son parcours de la zone d'entrée vers la zone de sortie dans l'échangeur,
- dévier mécaniquement une partie du premier courant de gaz refroidis, dans la zone de sortie de l'échangeur, pour créer une turbulence et freiner l'écoulement des gaz de ce premier courant de gaz,
- amener un second courant de gaz de la zone d'entrée vers la zone de sortie, dans l'échangeur,
- dévier mécaniquement le second courant de gaz en direction du premier courant, et le mélanger à celui-ci dans la zone de sortie de l'échangeur, pour augmenter la turbulence dans l'échangeur, et
- évacuer les gaz dans la zone de sortie de l'échangeur.
2. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, qui comprend une enceinte fermée pourvue d'un orifice d'entrée des gaz de fumée et d'un orifice de sortie des gaz
de fumée, enceinte dans laquelle est logé un serpentin parcouru par un fluide à réchauffer, caractérisé en ce qu'il comprend <EMI ID=1.1> disposé dans le sens longitudinal de l'enceinte et divisant l'espace interne de l'enceinte en un canal annulaire extérieur, dans lequel est logé le serpentin et un canal intérieur, le canal annulaire et le canal intérieur constituant deux conduits pour les gaz de fumée
- un organe de déviation du courant de gaz passant dans le canal annulaire, constitué par une paroi disposée à la partie aval de l'enceinte, par rapport au sens d'écoulement des gaz, dans le canal annulaire, en amont de l'orifice de sortie des gaz, et
- un organe de déviation du courant de gaz passant par le canal intérieur.
The invention relates to a heat exchange method and device, in particular for flue gas. ''
It applies for example to the recovery of the sensible heat of the smoke gases produced in forced draft heating installations.
The process of the invention, in which the smoke gases do not; feels in a heat exchanger traversed by a fluid to be heated, is characterized in that it consists of
- divide the flue gas stream into separate streams in the inlet area of the exchanger,
- cooling a first stream of gas in contact with the fluid to be heated, in its course from the inlet zone to the outlet zone in the exchanger,
- mechanically deflecting part of the first stream of cooled gases, in the outlet area of the exchanger, to create turbulence and slow the flow of gases from this first stream of gas,
- bring a second stream of gas from the inlet area to the outlet area, in the exchanger,
- mechanically divert the second stream of gas towards the first stream, and mix it with the latter in the outlet area of the exchanger,
to increase turbulence, and
- evacuate the gases in the outlet area of the exchanger.
The device of the invention, which comprises a closed enclosure provided with an inlet opening for the flue gases and an outlet opening for the flue gases, enclosure in which is housed a coil traversed by a fluid to be heated, is characterized in that it includes
- a tubular separation member open at both ends, arranged in the longitudinal direction of the enclosure and dividing the internal space of the enclosure into an outer annular channel, in which is housed the coil and an inner channel, the an -.
ring and the inner channel constituting two flues for the flue gases
a member for deflecting the gas current passing through the annular channel, constituted by a wall disposed at the downstream part of the enclosure, with respect to the direction of flow of the gases, in the annular channel, upstream from the orifice gas outlet, and
- a device for deflecting the gas current passing through the internal channel. Other aspects, characteristics and advantages of the invention will emerge from the following detailed description of a preferred embodiment of the invention, and from the appended drawing in which
- The single figure is a partial sectional view, schematic of a heat exchanger according to the invention.
Referring to the drawing, the device of the invention, generally designated by the reference 1, comprises an enclosure 2 provided with an orifice 3 for admission of the hot smoke gases, and with an orifice 4 for evacuation .cooled flue gases.
The internal space of the enclosure is divided into two zones, namely an annular channel 5 and an internal channel 6, by a tubular separation element 7 open at its two ends, consisting of a conduit 8 capped with a frusto-conical element 8 'flared towards the duct, the small base 9 of which constitutes an opening with a diameter smaller than that of the duct 8. The duct 8 is arranged in the longitudinal direction of the enclosure, ie in the general direction of gas flow from upstream to downstream, while the frustoconical element 8 'is arranged downstream. The diameter of the large base of the frustoconical element 8 ′ is greater than the diameter of the duct 8, so that the frustoconical element projects beyond the latter and constitutes a deflector in the annular channel, external re 5.
Fastening lugs 10 are fixed, for example by welding, respectively to the top of the frustoconical element 8 'and to the upper wall of the enclosure 2, while the duct 8 is fixed, for example by welding, to the 'frustoconical element 8' at its junction with the internal wall thereof. The tabs 10 therefore secure the separation element 7 in the suspended state inside the enclosure 2.
A double coil consisting of two concentric windings il, 12 in series, is housed in the enclosure, in the annular channel 5. The fluid to be heated circulates in the coil in the direction of flow of the gases, successively traversing the winding 12 and the winding 11 from bottom to top in the drawing.
As shown in the drawing, the enclosure 2 consists of two parts 2 ′, 2 ″ which fit into one another, so as to allow opening for inspection or interview.
On the other hand, the assembly is insulated by means of an insulating material 13 disposed between the wall of the enclosure 2 and an outer casing 14. Spacers 15 keep the enclosure in position in the outer casing 14, avoiding compression forces on the insulator 13.
The device of the invention is intended to be connected in series in the flue gas circuit of a forced draft combustion installation, in particular a heating installation, the coil 11, 12 being connected in a fluid circuit, for example in parallel on the main heating circuit of a hot water heating installation.
After the burner has been ignited, the hot combustion gases leaving the heating installation penetrate into the enclosure of the exchanger through the orifice 3. A portion of the gases flows towards the outlet orifice 4 in passing through the outer annular channel 5 in which the coil 11, 12 is housed, while another part enters the duct 8 and circulates in the inner channel 6.
The gases passing through the annular channel 5 cool in contact with the coil and arrive in the outlet zone of the device, where they are deflected by the part of the frustoconical element 8 ′ projecting from the conduit 8, to be returned to bottom, creating turbulence which slows the flow and improves heat exchange.
On the other hand, the gases passing through the internal channel 6 are braked by the narrowing of the passage offered by the separating element 7 in line with the frustoconical element 8 ', pass through the opening 9 of reduced diameter and strike the upper wall of enclosure 2 which acts as a deflector and also returns them downwards.
The exact phenomenon which occurs when the gas streams passing respectively through the outer annular channel 5 and the inner channel 6 meet is not completely understood, but it has been found experimentally that this division of the gas stream improves the exchange between the gases and the fluid flowing in the coil.
Finally, the cooled gases pass through the outlet orifice 4 from where they are led into the atmosphere.
The fluid circuit associated with the coil can be of any type, and is not part of the invention. There is therefore no need to describe it in more detail here.
Of course, the invention is not limited to the specific embodiment described and illustrated, and modifications of detail, falling within the scope of the invention, will readily appear to those skilled in the art.
Thus, the frustoconical element 8 ′ for deflecting and throttling the gas streams was chosen for the ease of construction, and it can be replaced by separate equivalent elements. The braking of the gas current in the channel 6 formed by the conduit 8 can thus be ensured by a narrowing of the conduit, or by an annular part fixed to its upper part. The deflection of the gases in the annular channel 5 can on the other hand be ensured for example by an annular piece fixed to the upper part of the duct 8, outside of the latter, or to the side wall of the enclosure, below the gas outlet.
The inclination downward, or upstream relative to the direction of flow of the gases, of the deflection element, as shown in the drawing, is finally not essential for the purposes of the invention, although 'be preferred.
CLAIMS.
1. A heat exchange method, in particular for smoke gases produced by a forced draft combustion installation, in which the smoke gases are caused to circulate in a heat exchanger through which a fluid to be heated is characterized, characterized in that 'it consists of
- divide the flue gas stream into separate streams in the inlet area of the exchanger,
- cooling a first stream of gas in contact with the fluid to be heated, in its course from the inlet zone to the outlet zone in the exchanger,
- mechanically deflecting part of the first stream of cooled gases, in the outlet area of the exchanger, to create turbulence and slow the flow of gases from this first stream of gas,
- bring a second stream of gas from the inlet area to the outlet area, in the exchanger,
mechanically deflecting the second stream of gas towards the first stream, and mixing it with the latter in the outlet area of the exchanger, to increase the turbulence in the exchanger, and
- evacuate the gases in the outlet area of the exchanger.
2. Device for implementing the method according to claim 1, which comprises a closed enclosure provided with a smoke gas inlet port and a gas outlet port
smoke, enclosure in which is housed a coil traversed by a fluid to be heated, characterized in that it comprises <EMI ID = 1.1> arranged in the longitudinal direction of the enclosure and dividing the internal space of the enclosure into an outer annular channel, in which the coil is housed, and an inner channel, the annular channel and the inner channel constituting two conduits for the flue gases
a member for deflecting the gas current passing through the annular channel, constituted by a wall disposed at the downstream part of the enclosure, with respect to the direction of flow of the gases, in the annular channel, upstream from the orifice gas outlet, and
- a device for deflecting the gas current passing through the internal channel.