EP0035444A1 - Process and installation for reheating a cold fluid - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method and an installation for heating a cryogenic fluid by heat exchange with a circulating fluid whose solidification temperature is higher than the temperature of the cryogenic fluid before its final heating.
- the object of the present invention is to make it possible to use water or other fluid at a temperature that is relatively cold while avoiding any risk of solidification of the circulating fluid).
- French patent n ° 70 26.212 describes a process for heating natural gas by countercurrent exchange in a plurality of vertical tubes mounted in parallel, the natural gas always circulating in an upward direction inside the tubes and the circulating water flowing naturally by gravity on the outside of these tubes which are provided with longitudinal fins.
- an internal section of tube is provided for the passage natural gas which is increasingly reduced, which leads to successive increases in the speed of natural gas flowing in the tubes.
- Japanese Patent No. 54,7403 describes the heating of natural gas by first co-current exchange with natural gas flowing from bottom to top in a tube bundle and water flowing from bottom to top in a calender according to a flow forced, then an exchange against the current with the gas flowing from top to bottom in another tube bundle and the water flowing from bottom to top in the corresponding grille. This is enough complex and leads to significant deterioration, in particular calenders in the event of accidental freezing of the warming water.
- Japanese patent n ° 52 144.006 describes a heating comprising a first section in countercurrent exchange with the natural gas flowing from bottom to top in a first plurality of tubes and the water naturally flowing outside, then a second section also in countercurrent exchange, the natural gas flowing from bottom to top in a second plurality of tubes and the water naturally flowing outside, with the particularity that the second plurality of tubes offers a passage section for natural gas lower than the first plurality.
- This arrangement also does not fulfill the objective of the present invention.
- the essential characteristic of the invention is, in a heating process in which the cryogenic fluid is led in a plurality of elements of vertical tubes with fins, connected in series, firstly co-current with the circulating fluid flowing at the periphery of said tube elements, then against the flow of said circulating fluid, to provide that the circulating fluid flows by gravity along said tube elements and that each tube element most upstream is supplied with cryogenic fluid at its upper end.
- the critical temperature of natural gas is generally close to - 60 ° C, its density in the vicinity of this temperature varies rapidly with temperature, even under a pressure higher than the critical pressure (6 kg / m3 / ° C under 75 bars).
- the flow rate of natural gas in the second tube element is still necessarily low at this temperature to avoid setting in external ice. Under these conditions, a "downward" flow of natural gas would lead to flow disturbances due to the untimely influence of gravity and generating thermodynamic irreversibilities.
- an upward flow in the second element leads to a natural stratification according to the density and the temperature of the natural gas which therefore does not create any disturbance of flow.
- the intermediate temperature between the first and second tube elements is close to the critical temperature, it is therefore preferable to provide for an upward circulation of natural gas in the second tube element in order to ensure a final heating of the natural gas. without untimely irreversibilities, which should then be compensated for by a noticeable increase in the exchange surface.
- the present invention also relates to an installation for heating a cold fluid by heat exchange with a hot liquid, of the type comprising heat exchange passages with substantially vertical extension with means for distributing a runoff liquid to the high end of the passages and this installation is characterized in that said passages comprise at least one module with at least one first tube element or head element, connected at its lower end to the lower end of at least one second element of tube, and means for supplying fluid to be heated at the end su of each head tube element.
- an installation comprises a plurality of heating tubes 1 forming heat exchange passages, made of aluminum, each consisting of a tube element “upstream” or head 2 and of a "downstream” tube element 3, connected by a lower bend 4.
- the head tube element 2 is connected to a pipe 5 to a source of cryogenic fluid to be heated by means of a box of connection 10, while the "downstream” tube element 3 is connected directly to a pipe 6 for withdrawing heated fluid: the tube elements 2 and 3 are suspended so as to extend substantially vertically, and all around and along these tube elements, which have external fins 7, flow streams of heating liquid in the form of sheets 8 and 9 which are previously formed by upper distribution devices 11.
- connection box 10 here comprises (see FIG. 2) welded as an extension of the head element 2, an envelope tube 12 having a constant wall thickness in a lower section 12 ′ and increasing radially in a middle portion 12 ′′, with a constant internal diameter, at the upper end, this casing 12 extends at 13 to a connection end 14 of the pipe 5 for the cryogenic fluid. All of these parts are made of aluminum to be suitably welded between - They and with the heat exchange tube element 1.
- the end piece 14 has an internal bore of small diameter 16 in which is welded a conduit element 17 leading largely inside the tubular head element 2. Between the conduit element 17 on the one hand and on the other hand the casing 13 - 12 and the upper part of the 'tube element 2 is placed a thermal insulation product 18.
- the assembly which has just been described is housed inside a distribution well 20 having a ring of perforations 21.
- This well 20 is fixed on the distribution device 11 enveloping at a short distance the tube element 2 with its fins 7 and the perforations 21 are located at the upper level of the portion 12 "of oversized thickness.
- the liquid runoff caloric which is intended to flow in layers such as 8 and 9 along the tube elements "upstream '2 and" downstream "3, comes from a general reserve of liquid 25, which itself is supplied by a 25 'source.
- the runoff caloric liquid is transferred into a lower part of the distribution well 20 in the form of a plurality of veins or liquid jets 26 coming from the reserve 25 and formed from the perforations 21.
- the cryogenic fluid which circulates inside the pipe 5 and the tube 17 to reach the head tube element 2 is radially isolated from the outside by the insulating body 18.
- the significant longitudinal refrigeration flow which essentially arises, c8té "upstream", at the level of the end piece 14 and which propagates downstream along the tube-envelope 13 - 12 towards the tube element 2, is substantially derived radially outward at the location of the envelope tube 12 with a progressively increasing wall thickness upstream.
- This arrangement therefore allows a diversion towards the liquid jets 26 of a substantial part of the refrigerating flow with longitudinal propagation, which thereby alleviates the residual refrigerating flow thereby continuing its longitudinal propagation in the weaker walled portion 12 ′ and especially towards the upper part 2 ′ of the head element 2 which is immersed in an individual reserve of distribution water 29 of a substantially stagnant nature, therefore with a low coefficient of heat exchange with the wall of the tube element 2.
- the runoff water forms in a runoff layer on the finned external wall of the upstream tube element 2 and gradually cools down to the lower end of this tube element.
- "upstream" 2 where the runoff water is then evacuated at 30 with, moreover, that which comes from the runoff against the current on the "downstream” tube element 3.
- the risks of freezing the runoff liquid are significantly reduced, the fluid being heated
- the temperature flowing in the tube 1 has seen its temperature increase until it is close to that of the runoff liquid, so that the evacuation of the heated fluid from the "downstream” tube element 3 can be carried out, without setting in use of a connection box as described with reference to FIG. 2, by a simple draw-off line 6, with, however, of course, the distribution device 11 allowing the formation of a uniform run-off ply 9, such as shown in Figure 3.
- a plurality of "upstream” tube elements 42a, 42b, ... 42n are all connected between an upper distribution manifold 50 and a lower connection manifold 51 supplying another plurality 43a, 43b ... 43n of "downstream” tube elements thus forming a first multi-tubular module whose upper end is connected by a manifold 52 to a second multi-tubular module made up of another plurality of "upstream” tube elements 44a, 44b ... 44g, the final module having a plurality of "upstream” tube elements 45a, 45b ... 45r and a plurality of "downstream” tube elements 46a, 46b. .. 46s, delivering the heated liquid to a 52 "final manifold.
- a bundle of tube elements is formed of a first set of lines 81a, 81b, 81c (for example three in number) consisting of a multi-tubular module (or several multi-tubular modules in series) between a supply collector 83 and an intermediate collector 84 which supplies a second set of lines 82a and 82b (for example two) between this intermediate collector 84 and the final withdrawal collector 85.
- a first set of a plurality of lines 91a, 91b, 91c (for example three) supplied by a supply collector 93 and withdrawn by a withdrawal collector 95a is connected via a pipe. 96 with expansion valve 97 to a second set of another plurality of lines 92a, 92b connected between a supply manifold 95b and a withdrawal manifold 94.
- This arrangement can be used for example if the network is at 40 bars and the gas available under higher pressure, for example 80 bars, and it is noted that this delayed expansion which causes refrigeration release is not detrimental to the pipes, since the natural gas is then in the already partially heated state.
- a separator can be placed at the outlet of the expansion valve 97 for withdrawing and removing the heaviest condensates, such as ethane, propane or butane, while the gaseous fraction is only warmed up.
- the invention is particularly applicable to the heating and re-vaporization of liquefied natural gas.
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Abstract
L'invention concerne le réchauffage d'un fluide froid par échange thermique avec un liquide chaud, généralement de l'eau. Le fluide froid circule d'abord dans un tube descendant (2) puis dans un tube ascendant (3), tandis que l'eau ruisselle le long des tubes (2) et (3) depuis une réserve d'alimentations supérieure jusqu'à un collecteur de fond 28. Application notamment au réchauffement et à la revaporisation de gaz naturel liquéfié.The invention relates to the heating of a cold fluid by heat exchange with a hot liquid, generally water. The cold fluid first circulates in a downward tube (2) then in an upward tube (3), while the water flows along the tubes (2) and (3) from an upper supply reserve up to a bottom collector 28. Application in particular to the heating and re-vaporization of liquefied natural gas.
Description
La présente invention concerne un procédé et une installation de réchauffement d'un fluide cryogénique par échange thermique avec un fluide calorigène dont la température de solidification est supérieure à la température du fluide cryogénique avant son réchauffement final.The present invention relates to a method and an installation for heating a cryogenic fluid by heat exchange with a circulating fluid whose solidification temperature is higher than the temperature of the cryogenic fluid before its final heating.
Elle s'applique particulièrement au réchauffement du gaz naturel liquéfié avec de l'eau disponible en grande quantité (rivière, mer...).It is particularly applicable to the heating of liquefied natural gas with water available in large quantities (river, sea ...).
Le but de la présente invention est de faire en sorte qu'on puisse utiliser de l'eau ou autre fluide à température ralati- vement froide tout en évitant tout risque de solidification du fluide calorigène).The object of the present invention is to make it possible to use water or other fluid at a temperature that is relatively cold while avoiding any risk of solidification of the circulating fluid).
On a déjà proposé diverses solutions dont aucune ne permet d'aboutir à ce résultat.Various solutions have already been proposed, none of which allows this result to be achieved.
Le brevet français n° 70 26.212 décrit un procédé de réchauffement de gaz naturel par échange à contrecourant dans une pluralité de tubes verticaux montés en parallèle, le gaz naturel circulant toujours en sens ascendant à l'intérieur des tubes et l'eau calorigène ruisselant naturellement par gravité à l'extérieur de ces tubes qui sont munis d'ailettes longitudinales. Afin d'optimiser l'échange thermique, c'est-à-dire de rendre maximum le flux thermique tout en évitant une prise en glace de l'eau à la périphérie externe des tubes, on prévoit une section interne de tube pour le passage du gaz naturel qui est de plus en plus réduite, ce qui conduit à des augmentations successives de la vitesse du gaz naturel circulant dans les tubes. Ces diminutions successives de section de passage ont notamment été réalisées par la mise en place d'un garnissage interne constitué par un tube borgne à section variable, ce qui constitue une technologie assez complexe.French patent n ° 70 26.212 describes a process for heating natural gas by countercurrent exchange in a plurality of vertical tubes mounted in parallel, the natural gas always circulating in an upward direction inside the tubes and the circulating water flowing naturally by gravity on the outside of these tubes which are provided with longitudinal fins. In order to optimize the heat exchange, that is to say to maximize the heat flow while avoiding icing of the water at the external periphery of the tubes, an internal section of tube is provided for the passage natural gas which is increasingly reduced, which leads to successive increases in the speed of natural gas flowing in the tubes. These successive decreases in cross-section have in particular been achieved by the installation of an internal lining constituted by a blind tube with variable section, which constitutes a fairly complex technology.
Le brevet japonais n° 54 7403 décrit le réchauffement de gaz naturel par échange d'abord à co-courant avec le gaz naturel circulant de bas en haut dans un faisceau tubulaire et l'eau circulant de bas en haut dans une calandre selon un écoulement forcé,puis un échange à contre-courant avec le gaz circulant de haut en bas dans un autre faisceau tubulaire et l'eau circulant de bas en haut dans la calandre correspondante. Cette façon de faire est assez complexe et conduit à des détériorations importantes, notamment des calandres en cas de prise en glace accidentelle de l'eau de réchauffement.Japanese Patent No. 54,7403 describes the heating of natural gas by first co-current exchange with natural gas flowing from bottom to top in a tube bundle and water flowing from bottom to top in a calender according to a flow forced, then an exchange against the current with the gas flowing from top to bottom in another tube bundle and the water flowing from bottom to top in the corresponding grille. This is enough complex and leads to significant deterioration, in particular calenders in the event of accidental freezing of the warming water.
Le brevet japonais n° 52 144.006 décrit un réchauffement comprenant une première section à échange à contre-courant avec le gaz naturel circulant de bas en haut dans une première pluralité de tubes et l'eau ruisselant naturellement à l'extérieur, puis une deuxième section à échange à contre-courant également,le gaz naturel circulant de bas en haut dans une deuxième pluralité de tubes et l'eau ruisselant naturellement à l'extérieur, avec cette particularité que la deuxième pluralité de tubes offre une section de passage au gaz naturel plus faible que la première pluralité. Cet agencement ne permet pas non plus de remplir l'objectif de la présente invention.Japanese patent n ° 52 144.006 describes a heating comprising a first section in countercurrent exchange with the natural gas flowing from bottom to top in a first plurality of tubes and the water naturally flowing outside, then a second section also in countercurrent exchange, the natural gas flowing from bottom to top in a second plurality of tubes and the water naturally flowing outside, with the particularity that the second plurality of tubes offers a passage section for natural gas lower than the first plurality. This arrangement also does not fulfill the objective of the present invention.
La caractéristique essentielle de l'invention est, dans un procédé de réchauffement où le fluide cryogénique est conduit dans une pluralité d'éléments de tubes verticaux à ailettes, branchés en série, d'abord à co-courant du fluide calorigène s'écoulant à la périphérie des dits éléments de tube, puis à contre- courant dudit fluide calorigène, de prévoir que le fluide calorigène ruisselle par gravité le long des dits éléments de tube et que chaque élément de tube le plus en amont est alimenté en fluide cryogénique à son extrémité supérieure.The essential characteristic of the invention is, in a heating process in which the cryogenic fluid is led in a plurality of elements of vertical tubes with fins, connected in series, firstly co-current with the circulating fluid flowing at the periphery of said tube elements, then against the flow of said circulating fluid, to provide that the circulating fluid flows by gravity along said tube elements and that each tube element most upstream is supplied with cryogenic fluid at its upper end.
Les avantages de l'invention s'expliquent de la façon suivante :
- D'une part, l'existence d'un premier échange à co-courant est décisive en raison de la limitation du flux thermique pour éviter la prise en glace externe. En effet, si la température de l'eau à l'entrée, c'est-à-dire à l'extrémité supérieure de l'élément de tête par exemple est de + 4°c et de + 2°C à la sortie, c'est-à-dire à l'extrémité inférieure de ce même élément de tube, le débit de gaz naturel liquéfié à une température de - 160°C pouvant entrer dans un tube fonctionnant à co-courant est plus de deux fois supérieur à celui qui peut entrer dans ce même tube fonctionnant à contre-courant.
- On the one hand, the existence of a first co-current exchange is decisive due to the limitation of the heat flow to avoid setting in external ice. Indeed, if the water temperature at the inlet, i.e. at the upper end of the head element for example is + 4 ° c and + 2 ° C at the outlet , i.e. at the lower end of this same tube element, the flow rate of liquefied natural gas at a temperature of - 160 ° C which can enter a co-current tube is more than twice as high to one who can enter this same tube operating against the current.
L'existence d'au moins un deuxième échange thermique à contre-courant est également décisive en raison du faible écart de température entre le gaz naturel sortant du second élément et l'eau refroidissant ce second élément. En effet, si la température de l'eau à l'extrémité supérieure, c'est-à-dire, à la sortie supérieure de ce second élément est de + 4°C et de + 2°C à l'entrée inférieure, la longueur de ce second élément fonctionnant à contre- courant est de 30 % inférieure à celle qui serait nécessaire pour un fonctionnement similaire à co-courant.The existence of at least a second countercurrent heat exchange is also decisive due to the small temperature difference between the natural gas leaving the second element and the water. cooling this second element. Indeed, if the temperature of the water at the upper end, that is to say, at the upper outlet of this second element is + 4 ° C and + 2 ° C at the lower inlet, the length of this second element operating against the current is 30% less than that which would be necessary for a similar operation at the co-current.
D'autre part, comme la température critique du gaz naturel est généralement voisine de - 60°C, sa masse volumique au voisinage de cette température varie rapidement avec la température, même sous une pression supérieure à la pression critique ( 6 kg/m3/°C sous 75 bars). Or, la vitesse d'écoulement du gaz naturel dans le second élément de tube est encore nécessairement faible à cette température pour éviter la prise en glace externe. Dans ces conditions, un écoulement "descendant" du gaz naturel conduirait à des perturbations d'écoulement dues à l'influence intempestive de la gravité et génératrice d'irréversibilités thermodynamiques. Par contre et selon l'invention, un écoulement ascendant dans le second élément conduit à une stratification naturelle selon la masse volumique et la température du gaz naturel qui ne crée donc aucune perturbation d'écoulement. Etant donné que la température intermédiaire entre le premier et le deuxième éléments de tube est voisine de la température critique, il est donc préférable de prévoir une circulation ascendante du gaz naturel dans le deuxième élément de tube afin d'assurer un réchauffage final du gaz naturel sans irréversibilités intempestives, qui devraient être alors compensées par une augmentation notoire de la surface d'échange.On the other hand, as the critical temperature of natural gas is generally close to - 60 ° C, its density in the vicinity of this temperature varies rapidly with temperature, even under a pressure higher than the critical pressure (6 kg / m3 / ° C under 75 bars). However, the flow rate of natural gas in the second tube element is still necessarily low at this temperature to avoid setting in external ice. Under these conditions, a "downward" flow of natural gas would lead to flow disturbances due to the untimely influence of gravity and generating thermodynamic irreversibilities. On the other hand and according to the invention, an upward flow in the second element leads to a natural stratification according to the density and the temperature of the natural gas which therefore does not create any disturbance of flow. Since the intermediate temperature between the first and second tube elements is close to the critical temperature, it is therefore preferable to provide for an upward circulation of natural gas in the second tube element in order to ensure a final heating of the natural gas. without untimely irreversibilities, which should then be compensated for by a noticeable increase in the exchange surface.
La présente invention a également pour objet une installation de réchauffement d'un fluide froid par échange thermique avec un liquide chaud, du genre comprenant des passages d'échange thermique à extension substantiellement verticale avec des moyens de distribution d'un liquide de ruissellement à l'extrémité haute des passages et cette installation se caractérise en ce que lesdits passages comprennent au moins un module avec au moins un premier élément de tube ou élément de tête, relié à son extrémité inférieure à l'extrémité inférieure d'au moins un second élément de tube, et des moyens d'alimentation en fluide à réchauffer à l'extrémité supérieure de chaque élément de tube de tête.The present invention also relates to an installation for heating a cold fluid by heat exchange with a hot liquid, of the type comprising heat exchange passages with substantially vertical extension with means for distributing a runoff liquid to the high end of the passages and this installation is characterized in that said passages comprise at least one module with at least one first tube element or head element, connected at its lower end to the lower end of at least one second element of tube, and means for supplying fluid to be heated at the end su of each head tube element.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- - la figure 1 est une vue partielle en coupe verticale d'une installation de réchauffement de liquide cryogénique selon l'invention;
- - la figure 2 est un détail, à échelle agrandie, d'une partie de la figure 1 ;
- - la figure 3 est une vue, à échelle agrandie, en coupe selon la ligne III-III de la figure 2;
- - les figures 4 - 5 - 6 - 7 - 8 et 9 sont des variantes de réalisation d'une installation selon l'invention.
- - Figure 1 is a partial view in vertical section of a cryogenic liquid heating installation according to the invention;
- - Figure 2 is a detail, on an enlarged scale, of a part of Figure 1;
- - Figure 3 is a view, on an enlarged scale, in section along the line III-III of Figure 2;
- - Figures 4 - 5 - 6 - 7 - 8 and 9 are alternative embodiments of an installation according to the invention.
En se référant aux figures 1 à 3, on voit qu'une installation comprend une pluralité de tubes de réchauffement 1 formant passages d'échange thermique, réalisés en aluminium, chacun constitué d'un élément de tube'amont'ou de tête 2 et d'un élément de tube "aval" 3, raccordés par un coude inférieur 4..L'élément de tube de tête 2 est branché à une canalisation 5 à une source de fluide cryogénique à réchauffer par l'intermédiaire d'une boîte de raccordement 10, tandis que l'élément de tube "aval" 3 est branché directement à une conduite 6 de soutirage de fluide réchauffé : les éléments de tube 2 et 3 sont suspendus de façon à s'étendre de façon substantiellement verticale, et tout autour et le long de ces éléments de tube, qui présentent des ailettes extérieures 7, ruissellent des courants de liquide de réchauffement sous forme de nappes 8 et 9 qui sont préalablement formées par des dispositifs de répartition supérieurs 11.With reference to FIGS. 1 to 3, it can be seen that an installation comprises a plurality of heating tubes 1 forming heat exchange passages, made of aluminum, each consisting of a tube element “upstream” or
La boîte de raccordement 10 comprend ici (voir figure 2) soudés en prolongement de l'élément de tête 2, un tube-enveloppe 12 ayant une épaisseur de paroi constante dans une section basse 12' et croissante radialement dans une partie médiane 12", avec un diamètre intérieur constant; à l'extrémité supérieure, ce tube-enveloppe 12 se prolonge en 13 jusqu'à un embout de raccordement 14 de la canalisation 5 pour le fluide cryogénique. Toutes ces pièces sont réalisées en aluminium pour être convenablement soudées entre- elles et avec l'élément de tube d'échange thermique 1. L'embout 14 présente un alésage interne de faible diamètre 16 dans lequel est soudé un élément de conduit 17 aboutissant largement à l'intérieur de l'élément tubulaire de tête 2. Entre l'élément de conduit 17 d'une part et d'autre part le tube-enveloppe 13 - 12 et la partie supérieure de l'élément de tube 2 est placé un produit d'isolation thermique 18. L'ensemble qui vient d'être décrit est logé à l'intérieur d'un puits de répartition 20 présentant une couronne de perforations 21. Ce puits 20 est fixé sur le dispositif de répartition 11 enveloppant à faible distance l'élément de tube 2 avec ses ailettes 7 et les perforations 21 se situent au niveau supérieur de la partie 12" à épaisseur surdimensionnée. En pratique, et comme on le note aux dessins, le liquide calorique de ruissellement, qui est destiné à s'écouler en nappes telles que 8 et 9 le long des éléments de tube "amont' 2 et "aval" 3, provient d'une réserve générale de liquide 25, qui elle-même est alimentée par une source 25'.The
En fonctionnement, le liquide calorique de ruissellement est transféré dans une partie inférieure du puits de répartition 20 sous forme d'une pluralité de veines ou jets liquides 26 provenant de la réserve 25 et formées à partir des perforations 21. Grâce à la disposition qui vient d'être décrite, le fluide cryogénique qui circule à l'intérieur de la canalisation 5 et du tube 17 pour aboutir à l'élément de tube de tête 2 est radialement isolé de l'extérieur par le corps isolant 18. En outre, le flux frigorifique longitudinal important, qui prend essentiellement naissance, c8té "amont", au niveau de l'embout 14 et qui se propage vers l'aval le long du tube-enveloppe 13 - 12 vers l'élément de tube 2, est substantiellement dérivé radialement vers l'extérieur à l'endroit du tube-enveloppe 12 à épaisseur de paroi progressivement croissante vers l'amont. En effet, dans la partie médiane de forte épaisseur 12" du tube-enveloppe 12, le flux frigorifique longitudinal se transfère au maximum vers l'eau qui se présente sous forme de jets 26 en écoulement gravifique libre et rapide. Cet effet maximum de transfert thermique radialement vers l'extérieur résulte d'une part de la disposition, au niveau des jets 26, d'une surépaisseur importante de paroi de la partie 12" du tube-enveloppe 12, qui offre une conductance thermique accrue dans le sens radial, d'autre part d'un écoulement rapide de l'eau en chute libre, ce qui a pour effet de porter à sa valeur maximale le coefficient d'échange thermique. Cette disposition permet donc une dérivation vers les jets liquides 26 d'une part substantielle du flux frigorifique à propagation longitudinale, ce qui allège d'autant le flux frigorifique résiduel poursuivant sa propagation longitudinale dans la partie à paroi plus faible 12' et surtout vers la partie haute 2' de l'élément de tête 2 qui baigne dans une réserve individuelle d'eau de répartition 29 de nature substantiellement stagnante, donc à faible coefficient d'échange thermique avec la paroi de l'élément de tube 2. Sans la disposition décrite plus haut, on asssisterait à l'arrivée d'un flux frigorifique important à propagation longitudinale de paroi au niveau de la partie 2' de l'élément de tube 2, enveloppé d'une réserve d'eau stagnante 29, ce qui ne manquerait pas de provoquer des solidifications superficielles préjudiciables de l'eau au niveau de la partie 2' puisque ces solidifications, en se propageant radialement, pourraient atteindre toute la réserve d'eau 29 et rendre ainsi inopérant l'échange thermique du tube 2 - 3. Au contraire, grâce à la disposition décrite, on peut contrôler de façon très précise le flux thermique qui parvient au niveau de la partie 2' de l'élément de tête 2, puisque ce flux thermique est la somme d'un flux thermique résiduel à propagation longitudinale et d'un flux thermique à propagation radiale qui est lui-même faible grâce à l'interposition du produit isolant 18. D'ailleurs, dans certains cas, on peut au contraire accroître légèrement le coefficient d'échange thermique entre la partie 2' de l'élément de tube 2 avec la réserve d'eau 29 en conférant à celle-ci un certain mouvement de convection grâce à la présence de perforations de dégagement 21' pratiquées en position basse dans la cheminée distributrice 20, favorisant ainsi une certaine admission complémentaire d'eau en provenance directe de la réserve principale 25.In operation, the runoff caloric liquid is transferred into a lower part of the distribution well 20 in the form of a plurality of veins or
Ainsi qu'il a été expliqué précédemment, l'eau de ruissellement se forme en une nappe de ruissellement sur la paroi externe ailetée de l'élément de tube amont 2 et se refroidit progressivement jusqu'à l'extrémité inférieure de cet élément de tube "amont" 2, où l'eau de ruissellement est ensuite évacuée en 30 avec d'ailleurs celle qui provient du ruissellement à contre-courant sur l'élément de tube "aval" 3. On note qu'au niveau de cet élément de tube "aval" 3, les risques de congélation du liquide de ruissellement sont nettement amoindris, le fluide en cours de réchauffement circulant dans le tube 1 a vu sa température augmenter jusqu'à être voisine de celle du liquide de ruissellement, en sorte que l'évacuation du fluide réchauffé hors de l'élément de tube "aval" 3 peut s'effectuer, sans mise en oeuvre d'un boîtier de raccordement tel que décrit en référence à la figure 2, par une simple canalisation de soutirage 6, avec toutefois, bien entendu, le dispositif de répartition 11 permettant la formation d'une nappe de ruissellement uniforme 9, tel que représenté à la figure 3.As explained above, the runoff water forms in a runoff layer on the finned external wall of the
Au lieu d'utiliser un tube de réchauffement dont l'extrémité d'admission "amont" reçoit le fluide brut à réchauffer et dont l'extrémité aval délivre le fluide à la température désirée de réchauffement (ou plus précisément une pluralité de tels tubes agencés en parallèle et branchés directement sur des collecteurs d'admission 30 et de soutirage 31), il est possible d'agencer les éléments de tube'amont' et les éléments de tube "aval" en un certain nombre de combinaisons.Instead of using a heating tube whose inlet end "upstream" receives the raw fluid to be heated and whose downstream end delivers the fluid to the desired temperature of heating (or more precisely a plurality of such tubes arranged in parallel and connected directly to
En se référant à la figure 4, on voit qu'une pluralité d'éléments de tube "amont" 42a, 42b,... 42n sont tous branchés entre un collecteur supérieur de distribution 50 et un collecteur de raccordement inférieur 51 alimentant une autre pluralité 43a, 43b ... 43n d'éléments de tube "aval" formant ainsi un premier module multi-tubulaire dont l'extrémité supérieure est raccordée par un collecteur 52 à un second module multi-tubulaire constitué d'une autre pluralité d'éléments de tube "amont" 44a, 44b ...44g, le module final ayant une pluralité d'éléments de tube "amont" 45a, 45b ... 45r et une pluralité d'éléments de tube "aval" 46a, 46b ... 46s, délivrant le liquide réchauffé dans un collecteur final 52".Referring to FIG. 4, it can be seen that a plurality of "upstream"
Selon la figure 5, des modules monotubulaires tels que décrits en référence à la figure 1, constitué chacun d'un élément de tube amont (54a, 54b, etc...) sont alimentés à leur extrémité supérieure par un collecteur d'alimentation commun 55, et sont raccordés par des raccords individuels 58a, 58b ... à un élément de tube aval (56a, 56b, etc...), eux-mêmes raccordés à leur extrémité supérieure à un collecteur de soutirage commun 57.According to FIG. 5, monotubular modules as described with reference to FIG. 1, each consisting of an upstream tube element (54a, 54b, etc.) are supplied at their upper end by a
Selon la figure 6, plusieurs lignes 61 et 62, telles que celles décrites à la figure 4, c'est-à-dire incorporant chacune plusieurs modules multi-tubulaires en série 63, 64 ... 63', 64'... sont branchés en parallèle entre un collecteur principal d'admission 68 et un collecteur principal de soutirage 69.According to FIG. 6,
Selon la figure 7, plusieurs lignes 70, 71, constituées chacune de plusieurs modules multi-tubulaires 72, 73, ..., 72',73'.. sont non seulement branchées entre un collecteur principal d'alimentation 74 et un collecteur principal de soutirage 75, mais des collecteurs intermédiaires d'égalisation 77 relient les modules homologues de plusieurs lignes en parallèle.According to FIG. 7,
Selon la figure 8, un faisceau d'éléments de tube est formé d'un premier jeu de lignes 81a, 81b, 81c (par exemple au nombre de trois) constitués d'un module multi-tubulaire (ou plusieurs modules multi-tubulaires en série) entre un collecteur d'alimentation 83 et un collecteur intermédiaire 84 qui alimente un second jeu de lignes 82a et 82b (par exemple deux) entre ce collecteur intermédiaire 84 et le collecteur final de soutirage 85.According to FIG. 8, a bundle of tube elements is formed of a first set of
Selon la figure 9, un premier jeu d'une pluralité de lignes 91a, 91b, 91c (par exemple trois) alimentées par un collecteur d'alimentation 93 et soutirées par un collecteur de soutirage 95a est raccordé par l'intermédiaire d'une conduite 96 à vanne de détente 97 à un second jeu d'une autre pluralité de lignes 92a, 92b branchées entre un collecteur d'alimentation 95b et un collecteur de soutirage 94. Cet arrangement peut être utilisé par exemple si le réseau est à 40 bars et le gaz disponible sous pression plus élevée, par exemple 80 bars, et l'on note que cette détente différée qui provoque un dégagement frigorifique n'est pas préjudiciable aux conduites, puisque le gaz naturel est alors à l'état déjà partiellement réchauffé. Le cas échéant, on peut placer à la sortie de la vanne de détente 97, un séparateur permettant de soutirer et d'éliminer les condensats les plus lourds, tels l'éthane, le propane ou le butane, tandis que la fraction gazeuse est seule réchauffée.According to FIG. 9, a first set of a plurality of
L'invention s'applique notamment au réchauffement et à la revaporisation de gaz naturel liquéfié.The invention is particularly applicable to the heating and re-vaporization of liquefied natural gas.
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