EP0354892B1 - Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide à pouvoir d'échange thermique élevé - Google Patents

Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide à pouvoir d'échange thermique élevé Download PDF

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EP0354892B1
EP0354892B1 EP19890870108 EP89870108A EP0354892B1 EP 0354892 B1 EP0354892 B1 EP 0354892B1 EP 19890870108 EP19890870108 EP 19890870108 EP 89870108 A EP89870108 A EP 89870108A EP 0354892 B1 EP0354892 B1 EP 0354892B1
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EP
European Patent Office
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gas
tubes
fluid
heat exchanger
grids
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP19890870108
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German (de)
English (en)
Other versions
EP0354892A1 (fr
Inventor
Vincent Thillaye Du Boullay
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SOCIETE ANONYME ECONERGIE
Original Assignee
Econergie SA
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from BE8900622A external-priority patent/BE1004276A6/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/122—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and being formed of wires

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1.
  • a heat exchanger is known according to FR-A-793 344.
  • the present invention effectively uses a well-known physical datum, namely that the metallic wire is the best heat convector between a gas and a solid, since it constitutes almost entirely a leading edge.
  • devices using these methods require air velocities circulating between these plates or between these fins, sufficiently high to obtain a satisfactory exchange coefficient between gases and tubes.
  • the object of the present invention is to economically solve, by a simple technical arrangement, heat exchange problems which are difficult to solve by the use of existing techniques, thanks to the particularly efficient characteristics of exchangers with woven wire cloths.
  • the subject of the present invention is a heat exchanger between a gas and a fluid formed by one or more unitary exchange panels made up of fabrics woven from metal wires with high thermal conductivity, between which metal tubes are arranged at intervals. substantially parallel to each other, in which the fluid circulates, characterized in that the unitary panel comprises two sets of at least two fabrics, the gas preferably flowing perpendicular to the fabrics; the fabrics of the same assembly are spaced between the welding points in contact with the tubes.
  • the number of fabrics woven into metal wires forming the assemblies may include two, three or more fabrics.
  • the unitary panel can thus comprise two sets of 2 or 3 or more fabrics, woven into metallic wires between which metallic tubes are welded at intervals.
  • the number of fabrics to be used per set will be limited to 2 or 3 fabrics and preferably two fabrics for reasons of construction and optimization of a methodical exchange.
  • the fabrics are spaced a few millimeters apart, for example 3 mm.
  • the chosen gas is generally air, which does not exclude the use of other gases or vapors.
  • the fluid circulating in the tubes is a liquid or a gas, and can result from a change of state liquid / gas or gas / liquid, the latter fluids having a very good coefficient of heat exchange with the interior wall of the tube.
  • the fluids used include in particular water, saline or other solutions, solvents, heat transfer liquids, etc.
  • the unitary panel comprises two sets of at least two fabrics of metal wires with high thermal conductivity, of any structure and nature, for example of copper. These wires have a diameter between 0.1 and 3 millimeters, and generally between 0.2 and 2 millimeters. In addition, the diameters of warp threads and weft threads can be different.
  • the size of the mesh of the canvas is the result of a compromise specific to each application, between a dense structure of the fabrics to multiply the leading edges of the wires, and a sufficient opening of the mesh, to reduce to an economic level the pressure drop during the passage of gas through the fabrics.
  • the metal wires of the fabrics perpendicular to the tubes are preferably of a larger diameter than the wires parallel to the tubes.
  • wires are the best convectors; they are suitable for wires parallel to the tubes.
  • wires perpendicular to the tubes must have a sufficient diameter to ensure the transfer by thermal conductivity between these wires and the tubes, of the enthalpy received or emitted by the wires constituting the fabrics.
  • the wires perpendicular to the tubes are designated by warp yarns and the wires parallel to the tubes by weft yarns. It is obvious that a reverse arrangement could be adopted without departing from the scope of the present invention.
  • the contact surfaces between wires are increased by rolling the fabrics, so as to pass from a point contact to a contact of the meniscus type between the two wires.
  • This enlarged contact promotes heat transfer between weft and warp threads, and makes it possible to obtain a higher overall heat exchange coefficient of the unitary panel.
  • This rolling is carried out under a load such that only the contact surfaces between wires are increased, and it does not in any way modify the profile of the wires between the contact surfaces.
  • the diameter of the tubes must be chosen according to the characteristics of the fluid circulating in these tubes, its flow rate and the allowed pressure drops, while respecting a speed such as to provide a good heat exchange between the fluid and the wall of the metal tube. .
  • the tubes are of a material with high thermal conductivity, for example copper, and they are preferably arranged at regular intervals. They preferably have two flats parallel to each other on which the wire cloths are welded. By welding, we also understand any other means of fixing, for example brazing, bonding, etc.
  • the interval between the tubes depends on the diameter of the warp threads and the permissible temperature differences between gas and fluid.
  • the tubes are arranged substantially parallel to one another and spaced 1 to 10 cm apart, the diameter of the warp threads being chosen as a function of this deviation.
  • the tubes are partially flattened by any known method so as to present two parallel flats with one another, intended to ensure an effective connection between fabrics and tubes, both for a satisfactory solidity of the panel, and for a good transfer to the tubes of the enthalpy collected or emitted by the threads of the fabrics.
  • the unitary panels can have very variable dimensions and are generally of rectangular or square section.
  • the exchangers of the claimed type comprise a single panel or are formed by assembly of unitary panels the number of which can even exceed 10, depending on the magnitude of the temperature gradient to be ensured in a methodical exchange against the current between the gas and the circulating fluid. in the tubes.
  • the texture of the fabrics of the successive panels can be different to adapt to the evolution of the heat transfer to be ensured during the passage of the gas through the exchanger.
  • This spacing is generally constant, but it is not excluded to possibly vary it.
  • the gas stream is preferably introduced perpendicularly to the panels by ducts of section generally identical to that of the exchanger; the same arrangement is adopted at the outlet of the exchanger.
  • the collectors or sheets in the case of connections between the ends of the tubes of successive panels, serve as ducts on two of the four sides of the exchanger; the collectors are in direct contact with the fabrics at the end of the tubes.
  • a flexible spacer is mounted between the sheet and the metal fabrics so as to allow the differential expansion of the panels.
  • a deposit or a surface treatment of any type may be applied to the constituent elements of the exchanger formed by unitary panels and collectors.
  • the metal mesh heat exchangers of the claimed type are grouped in a star.
  • the panels of the exchangers are arranged vertically, and the exchangers are assembled in a star around a central air intake duct.
  • the thermal powers to be evacuated can reach several tens of megawatts, which implies the use of large frontal surfaces.
  • the exchangers described above are grouped in pairs around a central duct which unites the veins of air collected between the two faces of the branches of the star.
  • one or more fans installed in the duct above the star create the vacuum necessary for the passage of the air current through metal fabric exchangers of the type claimed.
  • the underside of the star is fully closed as well as the upper part of each branch located around the sheath.
  • the speed of the fan (s) must be adjustable so as to limit the consumption of electricity according to weather conditions.
  • the reverse arrangement with lower chimney allows the enthalpy of the air to be captured by a fluid to be heated.
  • the most important advantage is certainly the maintenance of a high heat exchange coefficient even at low front speed of the gas perpendicular to the wire mesh.
  • This characteristic makes it possible to limit the speed of the gas to a level sufficient to ensure the flow of enthalpy given to the gas (in the case of air coolers) or extracted from the gas (in the case of gas coolers) during its passage through the fabric exchanger. metallic.
  • metal mesh heat exchangers are significantly more compact and lighter than the finned tube heat exchangers usually used in industry, and the star arrangement makes it possible to greatly reduce the floor space occupied.
  • FIGS. 1 and 2 The present invention will be better understood using FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 represents a unitary panel formed by 2 sets of 2 metallic fabrics between which are welded at intervals, metallic tubes arranged substantially parallel to each other, in which the fluid circulates.
  • Figure 2 shows a plan view of a set of 24 exchangers arranged in pairs in the 12 branches of a star.
  • the unitary panel 1 comprises the assemblies 2 and 3 each formed of 2 metallic fabrics 4 and 5, 6 and 7, which are welded respectively at points 8 and 9, 10 and 11, to the tubes 12 and 13.
  • the two assemblies 2 and 3 are welded at regular intervals to the neighboring tubes 12 and 13.
  • the metallic fabrics used are obtained by weaving metallic threads, for example copper, with a diameter of 0.3 mm in weft and 0.6 mm in warp.
  • the tubes with a diameter of 5 mm are arranged parallel to each other and spaced apart, for example 3 cm.
  • the metal tubes 12 and 13 have flats at the welding points 8 and 9, 10 and 11.
  • the flats were obtained by any known means such as a partial flattening of the tube, or directly in manufacture from a profiled die.
  • the flats of the tubes used in the example presented in FIG. 1 have a width of approximately 3 mm.
  • the fabrics are separated from each other by a space of a few millimeters.
  • the vertical axis fan 20 centered in the sheath 19 creates in the star 18 the vacuum necessary for the suction of air through the exchangers.
  • the air circuit for exchanger 15 has been indicated by arrows 21 and 22.
  • the exchangers shown diagrammatically in FIG. 2 can be of any type.
  • they can be made up of unitary panels 1 of FIG. 1, which are assembled so as to create a staggered arrangement of the metal tubes of the successive panels.
  • the unit heat exchanger used can include from 1 to more than 10 unit panels.

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Description

  • L'invention se réfère à un échangeur de chaleur selon le préambule de la revendication 1. Un tel échangeur de chaleur est connu selon FR-A-793 344.
  • L'échange thermique entre un gaz et un fluide séparés par une paroi est difficile à réaliser économiquement si l'écart entre les températures du gaz et du fluide est faible.
  • La présente invention utilise efficacement une donnée physique bien connue, à savoir que le fil métallique est le meilleur convecteur de chaleur entre un gaz et un solide, car il constitue presque entièrement un bord d'attaque.
  • Actuellement, ce difficile échange d'enthalpie entre un gaz et un solide est le plus souvent réalisé à l'aide de faisceaux de tubes ailetés ou d'une série de plaques parallèles serties sur des tubes dans lesquels circule le fluide.
  • En général, les appareils utilisant ces procédés exigent des vitesses d'air circulant entre ces plaques ou entre ces ailettes, suffisamment élevées pour obtenir un coefficient d'échange satisfaisant entre gaz et tubes.
  • Il en résulte une forte consommation d'énergie, et des écarts élevés de température entre gaz et un fluide qu'il est difficile d'améliorer économiquement.
  • Suivant le document FR-A-793344, il est connu d'utiliser un tissu métallique qui est obtenu à partir d'éléments filiformes et de conduits, ces deux éléments formant respectivement la trame et la chaîne d'un tissu métallique.
  • Cette texture est très défavorable à des échanges thermiques élevés, et est en outre la source de pertes de charges plus importantes; elle est très différente des toiles métalliques tissées soudées sur des tubes, suivant la présente invention. En outre le brevet FR-A-793344 ne signale qu'accessoirement et très sommairement l'emploi des deux tissus métalliques rapportés de part et d'autre des tubes.
  • Le but de la présente invention est de résoudre économiquement par une disposition technique simple, des problèmes d'échanges thermiques difficiles à résoudre par l'emploi des techniques existantes, grâce aux caractéristiques spécialement performantes des échangeurs à toiles métalliques tissées.
  • La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur entre un gaz et un fluide formé d'un ou de plusieurs panneaux unitaires d'échange constitués de toiles tissées en fils métalliques à haute conductivité thermique, entre lesquels sont soudés à intervalles des tubes métalliques disposés substantiellement parallèlement entre eux, dans lesquels circule le fluide, caractérisé en ce que le panneau unitaire comprend deux ensembles d'au moins deux toiles, le gaz circulant de préférence perpendiculairement aux toiles; les toiles d'un même ensemble sont espacées entre les points de soudure au contact des tubes.
  • En vue d'accroître les surfaces de contacts entre fluides, le nombre des toiles tissées en fils métalliques formant les ensembles peut comprendre deux, trois ou davantage de toiles.
  • Le panneau unitaire peut ainsi comprendre deux ensembles de 2 ou 3 toiles ou plus, tissées en fils métalliques entre lesquels des tubes métalliques sont soudés à intervalles.
  • Le nombre des toiles à utiliser par ensemble sera limité à 2 ou 3 toiles et de préférence deux toiles pour des raisons de construction et d'optimisation d'un échange méthodique.
  • Dans le cas d'utilisation de deux ensembles de plusieurs toiles métalliques, et en vue de multiplier les ruptures de veines gazeuses, les toiles d'un même ensemble seront espacées entre leurs points de soudure au contact des tubes.
  • A titre d'exemple, les toiles sont espacées de quelques millimètres, par exemple de 3 mm.
  • Le gaz choisi est généralement de l'air, ce qui n'exclut pas l'utilisation d'autres gaz ou vapeurs. Le fluide circulant dans les tubes est un liquide ou un gaz, et peut résulter d'un changement d'état liquide/gaz ou gaz/liquide, ces derniers fluides possédant un très bon coefficient d'échange thermique avec la paroi intérieure du tube. Les fluides utilisés comprennent notamment de l'eau, des solutions salines ou autres, des solvants, des liquides caloporteurs, etc....
  • Le panneau unitaire comprend deux ensembles d'au moins deux toiles en fils métalliques à haute conductibilité thermique, de structure et de nature quelconques, par exemple en cuivre. Ces fils ont un diamètre compris entre 0,1 et 3 millimètres, et en général entre 0,2 et 2 millimètres. De plus, les diamètres des fils de chaîne et des fils de trame peuvent être différents.
  • La dimension des mailles de la toile est le résultat d'un compromis propre à chaque application, entre une structure dense des toiles pour multiplier les bords d'attaque des fils, et une ouverture suffisante de la maille, pour réduire à un niveau économique la perte de charge au cours du passage du gaz au travers des toiles.
  • Les fils métalliques des toiles perpendiculaires aux tubes sont de préférence d'un diamètre plus élevé que les fils parallèles aux tubes.
  • En effet, les fils de faible diamètre sont les meilleurs convecteurs; ils conviennent pour les fils parallèles aux tubes. Par contre, les fils perpendiculaires aux tubes doivent avoir un diamètre suffisant pour assurer le transfert par conductibilité thermique entre ces fils et les tubes, de l'enthalpie reçue ou émise par les fils constituant les toiles.
  • Dans l'exposé de l'invention, les fils perpendiculaires aux tubes sont désignés par fils de chaîne et les fils parallèles aux tubes par fils de trame. Il est évident qu'une disposition inverse pourrait être adoptée sans sortir du cadre de la présente invention.
  • Par exemple, on prend un fil de 0,5 mm en chaîne, et un fil de 0,25 mm en trame; mais il n'est pas exclu d'utiliser d'autres rapports.
  • Suivant une réalisation préférentielle, les surfaces de contact entre fils sont augmentées par laminage des toiles, de manière à passer d'un contact ponctuel à un contact du type ménisque entre les deux fils. Ce contact élargi favorise le transfert thermique entre fils de trame et de chaîne, et permet d'obtenir un coefficient d'échange thermique global du panneau unitaire plus élevé.
  • Ce laminage est réalisé sous une charge telle que seules les surfaces de contact entre fils sont augmentées, et il ne'modifie en aucune manière le profil des fils entre les surfaces de contact.
  • Le diamètre des tubes doit être choisi en fonction des caractéristiques du fluide circulant dans ces tubes, de son débit et des pertes de charge admises, tout en respectant une vitesse de nature à procurer un bon échange thermique entre le fluide et la paroi du tube métallique.
  • Les tubes sont d'une matière à haute conductibilité thermique, par exemple du cuivre, et ils sont disposés de préférence à intervalles réguliers. Ils présentent de préférence deux méplats parallèles entre eux sur lesquels sont soudées les toiles métalliques. Par soudure, on comprend également tout autre moyen de fixation, par exemple le brasage, le collage, etc....
  • L'intervalle entre les tubes est fonction du diamètre des fils de chaîne et des écarts de température admissibles entre gaz et fluide. En général, les tubes sont disposés substantiellement parallèlement entre eux et écartés de 1 à 10 cm, le diamètre des fils de chaîne étant choisi en fonction de cet écart.
  • Les tubes, en général circulaires, sont partiellement aplatis par toute méthode connue de manière à présenter deux méplats parallèles entre eux, destinés à assurer une liaison efficace entre toiles et tubes, tant en vue d'une solidité satisfaisante du panneau, qu'en vue d'un bon transfert aux tubes de l'enthalpie receuillie ou émise par les fils des toiles.
  • Les panneaux unitaires peuvent avoir des dimensions très variables et sont en général de section rectangulaire ou carrée.
  • Les échangeurs du type revendiqué comprennent un seul panneau ou sont formés par assemblage de panneaux unitaires dont le nombre peut même dépasser 10, selon l'ampleur du gradient de température à assurer dans un échange méthodique à contre-courant entre le gaz et le fluide circulant dans les tubes.
  • De plus, la texture des toiles des panneaux successifs peut être différente pour s'adapter à l'évolution du transfert thermique à assurer au cours du passage du gaz au travers de l'échangeur.
  • Des entretoises entre les panneaux disposées perpendiculairement aux tubes assurent, avec les tubes, la rigidité de l'ensemble des panneaux et un écartement régulier entre deux panneaux.
  • Cet écartement est en général constant, mais il n'est pas exclu de le faire éventuellement varier.
  • Des collecteurs montés aux extrémités des tubes ou des connexions entre les extrémités des tubes de panneaux successifs, assurent la circulation du fluide; ces collecteurs sont éventuellement munis de séparations pour adapter la circulation du fluide au niveau d'enthalpie que le gaz est susceptible de recevoir ou d'émettre. Ces séparations permettent un échange méthodique entre gaz et fluide chaque fois que cela est nécessaire et réalisable.
  • Le courant gazeux est introduit de préférence perpendiculairement aux panneaux par des gaines de section en général identique à celle de l'échangeur; la même disposition est adoptée à la sortie de l'échangeur.
  • Les collecteurs ou des tôles en cas de connexions entre les extrémités des tubes de panneaux successifs, servent de gaines sur deux des quatre côtés de l'échangeur; les collecteurs sont en contact direct avec les toiles à l'extrémité des tubes.
  • Dans le cas de connexions entre extrémités des tubes de panneaux successifs, une entretoise souple est montée entre la tôle et les toiles métalliques de manière à permettre la dilatation différentielle des panneaux.
  • Sur les deux autres côtés de l'échangeur, des tôles également montées avec une entretoise souple épousant les bords des toiles métalliques, forment les deux autres côtés de la gaine de l'échangeur.
  • Pour des raisons de protection contre une éventuelle corrosion, un dépôt ou un traitement superficiel de type quelconque peut être appliqué aux éléments constitutifs de l'échangeur formé de panneaux unitaires et des collecteurs.
  • On peut envisager par exemple, un dépôt électrolytique d'un métal ou d'un revêtement protecteur à base d'un enduit ou d'une peinture par électrodéposition ou par électrophorèse.
  • Suivant une réalisation préférentielle dans le cas des aéroréfrigérants, les échangeurs à toiles métalliques du type revendiqué sont groupés en étoile. Les panneaux des échangeurs sont disposés verticalement, et les échangeurs sont assemblés en étoile autour d'une gaine centrale d'aspiration de l'air.
  • En effet dans les aéroréfrigérants industriels, les puissances thermiques à évacuer peuvent atteindre plusieurs dizaines de mégawatts, ce qui implique la mise en oeuvre de surfaces frontales importantes.
  • Les échangeurs décrits ci-dessus sont regroupés par paires autour d'une gaine centrale qui réunit les veines d'air receuillies entre les deux faces des branches de l'étoile.
  • Dans le cas des aéroréfrigérants, un ou plusieurs ventilateurs installés dans la gaine surmontant l'étoile, créent la dépression nécessaire au passage du courant d'air au travers des échangeurs à toiles métalliques du type revendiqué.
  • Pour cela, la face inférieure de l'étoile est entièrement fermée ainsi que la partie supérieure de chaque branche située autour de la gaine. La vitesse du ou des ventilateurs doit être réglable de manière à limiter la consommation d'électricité au gré des conditions climatiques.
  • Si la température du fluide à refroidir est sensiblement plus élevée que celle de l'air, l'adjonction d'une cheminée de hauteur suffisante dans le prolongement de la gaine est susceptible de créer un tirage naturel capable de vaincre la perte de charge au passage de l'air au travers des toiles métalliques appropriées. Cette disposition permet d'éviter l'installation de ventilateurs, la consommation d'électricité, et la nuisance sonore de ventilateurs.
  • La disposition inverse avec cheminée inférieure permet de capter l'enthalpie de l'air par un fluide à réchauffer.
  • L'invention décrite qui permet d'utiliser le haut pouvoir convecteur des fils métalliques présente de nombreux avantages.
  • L'avantage le plus important est certainement le maintien d'un coefficient d'échange thermique élevé même à faible vitesse frontale du gaz perpendiculairement aux toiles métalliques.
  • Cette caractéristique permet de limiter la vitesse du gaz à un niveau suffisant pour assurer le débit d'enthalpie cédée au gaz (cas des aéroréfrigérants) ou extraites du gaz (cas des refroidisseurs de gaz) au cours de son passage dans l'échangeur à toiles métalliques.
  • Il en résulte la possibilité de fortes réductions de la vitesse frontale de l'air, susceptibles d'apporter des économies très élevées de l'énergie consommée par les ventilateurs. En effet, la consommation d'énergie pour un circuit déterminé est proportionnelle au cube de la vitesse du gaz. Si la structure des toiles donne la même perte de charge que des échangeurs à tubes ailetés ou à plaques, la possibilté de réduction de la vitesse du gaz par exemple de 3 m/sec à 1 m/sec entraîne une réduction de la consommation d'énergie dans le rapport 1³/3³ = 1/27.
  • En outre, si un écart faible entre les températures du gaz et du fluide circulant dans les tubes est requis, comme par exemple dans les procédés de séchage faisant l'objet du brevet belge n°902120 et du brevet français n°8604883, les échangeurs à toiles métalliques permettent d'obtenir économiquement cet écart faible, car même à faible vitesse du gaz, la différence entre la température du gaz et la température du fluide peut être très faible.
  • Du fait de leur conception, les échangeurs à toiles métalliques sont nettement plus compacts et plus légers que les échangeurs à tubes ailetés habituellement utilisés dans l'industrie, et la disposition en étoile permet de réduire fortement la surface occupée au sol.
  • En particulier, dans certains procédés de l'industrie chimique impliquant la condensation d'un gaz, il est possible grâce à l'écart réduit entre la température de l'air et celle du fluide refroidi, de dissocier l'élimination d'enthalpie dans l'atmosphère par un aéroréfrigérant à toiles métalliques du type revendiqué, et la condensation du gaz avec éventuel refroidissement du liquide obtenu, en utilisant un liquide caloporteur intermédiaire entre l'aéroréfrigérant et le condenseur/refroidisseur du produit chimique. Ce liquide peut être de l'eau éventuellement glycolée pour la protection contre le gel.
  • La présente invention sera mieux comprise à l'aide des figures 1 et 2.
  • La figure 1 représente un panneau unitaire formé de 2 ensembles de 2 toiles métalliques entre lesquels sont soudés à intervalles, des tubes métalliques disposés substantiellement parallèlement entre eux, dans lesquels circule le fluide.
  • La figure 2 montre une vue en plan d'un ensemble de 24 échangeurs disposés par paire dans les 12 branches d'une étoile.
  • Suivant la figure 1, le panneau unitaire 1 comprend les ensembles 2 et 3 formés chacun de 2 toiles métalliques 4 et 5, 6 et 7, qui sont soudées respectivement aux points 8 et 9, 10 et 11, aux tubes 12 et 13.
  • Les deux ensembles 2 et 3 sont soudés à intervalles réguliers aux tubes voisins 12 et 13.
  • Les toiles métalliques utilisées sont obtenues par tissage de fils métalliques, par exemple en cuivre, d'un diamètre de 0,3 mm en trame et 0,6 mm en chaîne.
  • Les tubes d'un diamètre de 5 mm sont disposés parallèlement entre eux et espacés entre eux, par exemple de 3 cm.
  • Les tubes métalliques 12 et 13 présentent des méplats aux points de soudure 8 et 9, 10 et 11.
  • Les méplats ont été obtenus par tout moyen connu tel qu'un aplatissement partiel du tube, ou directement en fabrication à partir d'une filière profilée.
  • Les méplats des tubes utilisés dans l'exemple présenté à la figure 1, ont une largeur d'environ 3 mm.
  • Les toiles sont séparées entre elles d'un espace de quelques millimètres.
  • Suivant la figure 2, un ensemble 14 de 24 échangeurs disposés verticalement et groupés par paire 15 et 16, en 12 branches semblables à la branche 17, forment l'étoile 18 autour et en dessous de la gaine circulaire 19.
  • Le ventilateur à axe vertical 20 centré dans la gaine 19 crée dans l'étoile 18 la dépression nécessaire à l'aspiration de l'air au travers des échangeurs.
  • Le circuit de l'air pour l'échangeur 15 a été indiqué par les flèches 21 et 22.
  • Les échangeurs schématisés à la figure 2 peuvent être d'un type quelconque. Par exemple, ils peuvent être constitués de panneaux unitaires 1 de la figure 1, qui sont assemblés de manière à créer une disposition en quinconce des tubes métalliques des panneaux successifs. L'échangeur unitaire utilisé peut comprendre de 1 à plus de 10 panneaux unitaires.
  • De telles réalisations permettent d'obtenir des coefficients d'échange thermique élevés.

Claims (7)

  1. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide formé d'un ou de plusieurs panneaux unitaires d'échange constitués de toiles tissées en fils métalliques à haute conductivité thermique, entre lesquels sont soudés à intervalles des tubes métalliques disposés substantiellement parallèlement entre eux, dans lesquels circule le fluide, caractérisé en ce que le panneau unitaire comprend deux ensembles d'au moins deux toiles; les toiles d'un même ensemble sont espacées entre les points de soudure au contact des tubes.
  2. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le panneau unitaire comprend deux ensembles de 2 ou 3 toiles tissées.
  3. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide, suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fils métalliques à haute conductivité thermique des toiles tissées sont en cuivre d'un diamètre compris entre 0, 1 et 3 mm.
  4. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide, suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fils métalliques des toiles perpendiculaires aux tubes sont d'un diamètre plus élevé que les fils parallèles aux tubes.
  5. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide, suivant les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les surfaces de contact entre fils sont augmentées par laminage des toiles.
  6. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide, suivant les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les tubes métalliques sont disposés à intervalles réguliers, et présentent deux méplats parallèles entre eux, sur lesquels sont soudées les toiles métalliques.
  7. Ensemble d'échangeurs de chaleur entre un gaz et un fluide, suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les échangeurs de chaleur employés comme aéroréfrigérants, sont disposés verticalement en étoile autour et en dessous d'une gaine d'aspiration de l'air.
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ES2163339B1 (es) * 1998-07-02 2003-02-16 Van Weezel Daniel-Mau Campagne Condensador hilado.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR793344A (fr) * 1934-10-24 1936-01-22 échangeur thermique
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FR2428224A2 (fr) * 1978-06-06 1980-01-04 Martel Catala & Cie Ets Perfectionnements aux faisceaux tubulaires et a leur procede de fabrication
AT379019B (de) * 1981-07-01 1985-11-11 Kuprian Systembau Ges M B H Waermetauscher

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