EP0354892B1 - Heat exchanger for use between a gas and a fluid, with increased thermal exchange properties - Google Patents

Heat exchanger for use between a gas and a fluid, with increased thermal exchange properties 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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tubes
fluid
heat exchanger
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EP19890870108
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Vincent Thillaye Du Boullay
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SOCIETE ANONYME ECONERGIE
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Econergie SA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-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
    • F28D1/02Heat-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
    • F28D1/04Heat-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06Condensers 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular 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
    • F28F1/122Tubular 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

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.The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1. Such a heat exchanger is known according to 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.The heat exchange between a gas and a fluid separated by a wall is difficult to achieve economically if the difference between the temperatures of the gas and the fluid is small.

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.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.

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.Currently, this difficult exchange of enthalpy between a gas and a solid is most often achieved using bundles of finned tubes or a series of parallel plates crimped on tubes in which the fluid circulates.

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.In general, 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.

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.This results in high energy consumption, and high temperature differences between gas and a fluid that is difficult to improve economically.

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.According to document FR-A-793344, it is known to use a metallic fabric which is obtained from filiform elements and conduits, these two elements respectively forming the weft and the warp of a metallic fabric.

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.This texture is very unfavorable to high heat exchanges, and is also the source of higher pressure drops; it is very different from the woven wire fabrics welded to tubes, according to the present invention. In addition, patent FR-A-793344 indicates only incidentally and very briefly the use of the two metallic fabrics attached to either side of the 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.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.

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.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.

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.In order to increase the contact surfaces between fluids, the number of fabrics woven into metal wires forming the assemblies may include two, three or more fabrics.

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.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.

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.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.

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.In the case of the use of two sets of several metallic fabrics, and in order to multiply the ruptures of gas streams, the fabrics of the same assembly will be spaced between their welding points in contact with the tubes.

A titre d'exemple, les toiles sont espacées de quelques millimètres, par exemple de 3 mm.By way of example, the fabrics are spaced a few millimeters apart, for example 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....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.

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.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.

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.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.

Les fils métalliques des toiles perpendiculaires aux tubes sont de préférence d'un diamètre plus élevé que les fils parallèles aux tubes.The metal wires of the fabrics perpendicular to the tubes are preferably of a larger diameter than the wires parallel to the 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.Indeed, small diameter wires are the best convectors; they are suitable for wires parallel to the tubes. On the other hand, the 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.

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.In the description of the invention, 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.

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.For example, take a 0.5 mm wire in warp, and a 0.25 mm wire in weft; but it is not excluded to use other reports.

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.According to a preferred embodiment, 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.

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.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.

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.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. .

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....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.

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.The interval between the tubes depends on the diameter of the warp threads and the permissible temperature differences between gas and fluid. In general, 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.

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.The tubes, generally circular, 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.

Les panneaux unitaires peuvent avoir des dimensions très variables et sont en général de section rectangulaire ou carrée.The unitary panels can have very variable dimensions and are generally of rectangular or square section.

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.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.

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.In addition, 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.

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.Spacers between the panels arranged perpendicular to the tubes ensure, with the tubes, the rigidity of all the panels and a regular spacing between two panels.

Cet écartement est en général constant, mais il n'est pas exclu de le faire éventuellement varier.This spacing is generally constant, but it is not excluded to possibly vary it.

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.Collectors mounted at the ends of the tubes or connections between the ends of the tubes of successive panels, ensure the circulation of the fluid; these collectors are optionally provided with partitions to adapt the circulation of the fluid to the enthalpy level that the gas is capable of receiving or emitting. These separations allow a methodical exchange between gas and fluid whenever necessary and practicable.

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.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.

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.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.

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.In the case of connections between the ends of the tubes of successive panels, a flexible spacer is mounted between the sheet and the metal fabrics so as to allow the differential expansion of the panels.

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.On the other two sides of the exchanger, sheets also mounted with a flexible spacer matching the edges of the wire mesh, form the two other sides of the sheath of the exchanger.

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.For reasons of protection against possible corrosion, 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.

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.One can consider, for example, an electrolytic deposition of a metal or a protective coating based on a coating or a paint by electrodeposition or by electrophoresis.

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.According to a preferred embodiment in the case of air coolers, 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.

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.In fact, in industrial air coolers, the thermal powers to be evacuated can reach several tens of megawatts, which implies the use of large frontal surfaces.

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.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.

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.In the case of air coolers, 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.

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.For this, 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.

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.If the temperature of the fluid to be cooled is appreciably higher than that of the air, the addition of a chimney of sufficient height in the extension of the sheath is likely to create a natural draft capable of overcoming the pressure drop in passing air through appropriate wire mesh. This arrangement makes it possible to avoid the installation of fans, the consumption of electricity, and the noise pollution of fans.

La disposition inverse avec cheminée inférieure permet de capter l'enthalpie de l'air par un fluide à réchauffer.The reverse arrangement with lower chimney allows the enthalpy of the air to be captured by a fluid to be heated.

L'invention décrite qui permet d'utiliser le haut pouvoir convecteur des fils métalliques présente de nombreux avantages.The invention described which makes it possible to use the high convective power of metal wires has many advantages.

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.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.

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.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.

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.This results in the possibility of large reductions in the frontal air speed, which can bring very high savings in the energy consumed by the fans. Indeed, the energy consumption for a given circuit is proportional to the cube of the gas speed. If the structure of the fabrics gives the same pressure drop as exchangers with finned tubes or plates, the possibility of reducing the gas speed for example from 3 m / sec to 1 m / sec leads to a reduction in the consumption of energy in the ratio 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.In addition, if a small difference between the temperatures of the gas and of the fluid circulating in the tubes is required, as for example in the drying processes which are the subject of Belgian patent n ° 902120 and French patent n ° 8604883, the exchangers with metallic fabrics make it possible to economically obtain this small difference, because even at low gas speed, the difference between the temperature of the gas and the temperature of the fluid can be very small.

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.Due to their design, 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.

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.In particular, in certain processes of the chemical industry involving the condensation of a gas, it is possible, thanks to the reduced difference between the temperature of the air and that of the cooled fluid, to dissociate the elimination of enthalpy in the atmosphere by an air cooler with metal sheets of the claimed type, and the condensation of the gas with possible cooling of the liquid obtained, using a heat transfer liquid intermediate between the air cooler and the condenser / cooler of the chemical. This liquid can be possibly glycol water for protection against freezing.

La présente invention sera mieux comprise à l'aide des figures 1 et 2.The present invention will be better understood using FIGS. 1 and 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.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.

La figure 2 montre une vue en plan d'un ensemble de 24 échangeurs disposés par paire dans les 12 branches d'une étoile.Figure 2 shows a plan view of a set of 24 exchangers arranged in pairs in the 12 branches of a star.

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.According to FIG. 1, 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.

Les deux ensembles 2 et 3 sont soudés à intervalles réguliers aux tubes voisins 12 et 13.The two assemblies 2 and 3 are welded at regular intervals to the neighboring tubes 12 and 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.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.

Les tubes d'un diamètre de 5 mm sont disposés parallèlement entre eux et espacés entre eux, par exemple de 3 cm.The tubes with a diameter of 5 mm are arranged parallel to each other and spaced apart, for example 3 cm.

Les tubes métalliques 12 et 13 présentent des méplats aux points de soudure 8 et 9, 10 et 11.The metal tubes 12 and 13 have flats at the welding points 8 and 9, 10 and 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.The flats were obtained by any known means such as a partial flattening of the tube, or directly in manufacture from a profiled die.

Les méplats des tubes utilisés dans l'exemple présenté à la figure 1, ont une largeur d'environ 3 mm.The flats of the tubes used in the example presented in FIG. 1 have a width of approximately 3 mm.

Les toiles sont séparées entre elles d'un espace de quelques millimètres.The fabrics are separated from each other by a space of a few millimeters.

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.According to FIG. 2, a set 14 of 24 exchangers arranged vertically and grouped in pairs 15 and 16, in 12 branches similar to branch 17, form the star 18 around and below the circular sheath 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.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.

Le circuit de l'air pour l'échangeur 15 a été indiqué par les flèches 21 et 22.The air circuit for exchanger 15 has been indicated by arrows 21 and 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.The exchangers shown diagrammatically in FIG. 2 can be of any type. For example, 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.

De telles réalisations permettent d'obtenir des coefficients d'échange thermique élevés.Such embodiments make it possible to obtain high heat exchange coefficients.

Claims (7)

  1. Heat exchanger between a gas and a fluid made with one or more exchange unit panels formed by wire woven grids of high heat conductivity between which, at intervalls and in a substantially parallel mutual relationship, metal tubes are welded in which a fluid is circulated, characterized in that the unit panel comprises two assemblies of at least two grids and the grids of a same assembly are spaced apart between the welding points in contact with the tubes.
  2. Heat exchanger between a gas and a fluid according to claim 1, characterized in that the unit panel comprises two assemblies of 2 or 3 woven grids.
  3. Heat exchanger between a gas and a fluid according to claims 1 and 2, characterized in that the metal wires of high heat conductivity of the woven grids are made of copper with a diameter between 0.1 and 3 mm.
  4. Heat exchanger between a gas and a fluid according to claims 1 to 3, characterized in that the metal wires of the grids perpendicular to the tubes have a higher diameter than the wires parallel to the tubes.
  5. Heat exchanger between a gas and a fluid according to claims 1 to 4, characterized in that the contact surfaces between wires are increased by rolling the grids.
  6. Heat exchanger between a gas and a fluid according to claims 1 to 5, characterized in that the metal tubes are located at regular intervalls and have two mutually parallel flat parts to which the wire grids are welded.
  7. Heat exchange assembly between a gas and a fluid according to claims 1 to 6, characterized in that the heat exchangers used as air-coolers are located vertically in a star-shaped disposition around and under an air exhausting shaft.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1003595A5 (en) * 1989-12-22 1992-04-28 Econergie Sa Process heating heat pumps.
ES2163339B1 (en) * 1998-07-02 2003-02-16 Van Weezel Daniel-Mau Campagne THREADED CONDENSER.
DE102010034019A1 (en) 2010-08-11 2012-02-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Heat exchanger, process for its preparation and its use

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR793344A (en) * 1934-10-24 1936-01-22 heat exchanger
NL83716C (en) * 1949-06-25
FR2428224A2 (en) * 1978-06-06 1980-01-04 Martel Catala & Cie Ets Tube bundle for heat exchanger - comprises woven structure contg. weft tubes, weft wires and warp wires, useful esp. as solar energy absorber
AT379019B (en) * 1981-07-01 1985-11-11 Kuprian Systembau Ges M B H HEAT EXCHANGER

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