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.