EP3601927B1 - Echangeur de chaleur avec dispositif melangeur liquide/gaz a orifices de forme amelioree - Google Patents

Echangeur de chaleur avec dispositif melangeur liquide/gaz a orifices de forme amelioree Download PDF

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EP3601927B1
EP3601927B1 EP18714591.7A EP18714591A EP3601927B1 EP 3601927 B1 EP3601927 B1 EP 3601927B1 EP 18714591 A EP18714591 A EP 18714591A EP 3601927 B1 EP3601927 B1 EP 3601927B1
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EP
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channel
section
exchanger according
cross
openings
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EP18714591.7A
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EP3601927A1 (fr
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Natacha Haik-Beraud
Philippe Grigoletto
Sophie LAZZARINI
Jean-Marc Peyron
Jorge Ernesto TOVAR RAMOS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0068—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements with means for changing flow direction of one heat exchange medium, e.g. using deflecting zones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger comprising series of passages for each of the fluids to be placed in a heat exchange relationship, the exchanger comprising at least one mixing device configured to distribute at least one two-phase liquid / gas mixture in a series of passages. More particularly, the present invention relates to a heat exchanger as defined by the preamble of claim 1, and as disclosed by document CN 103 983 138 A .
  • the present invention can be applied to a heat exchanger which vaporizes at least one flow of liquid-gas mixture, in particular a flow of mixture with several constituents, for example a mixture of hydrocarbons, by heat exchange with at least one other fluid, for example natural gas.
  • the technology commonly used for an exchanger is that of brazed aluminum plate and fin exchangers, which make it possible to obtain very compact devices offering a large exchange surface.
  • These exchangers comprise plates between which are inserted heat exchange waves, formed of a succession of fins or wave legs, thus constituting a stack of vaporization passages and condensation passages, some intended to vaporize refrigerant and the like to condense a circulating gas. Heat exchange between fluids can take place with or without phase change.
  • the sizing of the exchanger is calculated by assuming a uniform distribution of the phases, and therefore a single end of vaporization temperature of the liquid phase, equal to the dew point temperature of the mixture.
  • the end of vaporization temperature will depend on the proportion of liquid phase and gas phase in the passages.
  • the temperature profile of the first fluid will therefore vary according to the passages, or even vary within the same passage. Due to this non-uniform distribution, it may then happen that the fluid or fluids in exchange relation with the two-phase mixture have a temperature at the outlet of the exchanger higher than that expected, which consequently degrades the performance of the heat exchanger.
  • the document FR-A-2563620 describes such an exchanger in which a grooved bar is inserted in the series of passages intended to channel the two-phase mixture.
  • This mixing device has separate channels for a liquid phase and a gas phase and an outlet for distributing the liquid-gas mixture to the heat exchange zone.
  • the mixing device In order to proceed with the mixing of the two phases, the mixing device generally comprises a first channel for the flow of one phase. This channel is provided with a series of orifices arranged along the channel, each orifice being in fluid communication with the second channel for the flow of the other phase.
  • the inlet of the first channel is supplied with fluid, the flow velocity of the fluid will tend to decrease as the fluid flows along the channel. This is because the fluid flow decreases when the ports are supplied.
  • the orifices are generally machined perpendicular to the direction of flow of the fluid and are therefore less well supplied when the speed of the fluid is greater.
  • the orifices arranged on the side of the inlet of the channel therefore tend to be overfed, while the orifices located at the bottom of the channel are under-supplied. There follows an uneven introduction of the phase considered in the channel for the other phase, and hence an unequal distribution of the liquid-gas mixture in the width of the passage of the exchanger.
  • Another known solution consists in arranging orifices of cylindrical shape having different diameters along the channel.
  • this solution may prove to be insufficient for certain processes.
  • the object of the present invention is to resolve all or part of the above-mentioned problems, in particular by proposing a heat exchanger in which the distribution of the liquid and gas phases of a mixture is as uniform as possible, and this without complicating any excessively the structure of the exchanger, nor increase its size.
  • the present invention can be applied to a heat exchanger which vaporizes at least one flow of liquid-gas mixture, in particular a flow of mixture with several constituents, for example a mixture of hydrocarbons, by heat exchange with at least one. other fluid, for example natural gas.
  • natural gas refers to any composition containing hydrocarbons including at least methane. This includes a "crude” composition (prior to any treatment or washing), as well as any composition that has been partially, substantially or fully treated for the reduction and / or elimination of one or more compounds, including, but not limited to. limit, sulfur, carbon dioxide, water, mercury and some heavy and aromatic hydrocarbons.
  • the Figure 1 illustrates a heat exchanger 1 comprising a stack of plates 2 (not visible) which extend in two dimensions, parallel to a plane defined by the z and y directions.
  • the plates 2 are arranged parallel to each other spaced apart and thus form a plurality of passages for fluids in indirect heat exchange relationship via said plates.
  • each passage has a parallelepipedal and flat shape.
  • the gap between two successive plates is small compared to the length and width of each successive plate.
  • the exchanger 1 can comprise a number of plates greater than 20, or even greater than 100, defining between them a first series of passages 10 for channeling at least a first fluid F1, and a second series of passages 20 (not visible on the Figure 1 ) to channel at least a second fluid F2, the flow of said fluids taking place generally in the y direction.
  • the passages 10 of the first series can be arranged, in whole or in part, alternating or adjacent to all or part of the passages 20 of the second series.
  • the exchanger 1 comprises distribution and discharge means 40, 52, 45, 54, 55 configured to distribute the various fluids selectively in the passages 10, 20, as well as to discharge said fluids from said passages 10, 20.
  • the sealing of the passages 10, 20 along the edges of the plates 2 is generally ensured by lateral and longitudinal sealing strips 4 fixed to the plates 2.
  • the lateral sealing strips 4 do not completely block the passages 10, 20 but advantageously leaves fluid inlet and outlet openings located in the diagonally opposite corners of the passages.
  • the openings of the passages 10 of the first series are arranged in coincidence one above the other, while the openings of the passages 20 of the second series are arranged at the opposite corners.
  • the openings placed one above the other are united respectively in semi-tubular collectors 40, 45, 50, 55, through which the distribution and evacuation of the fluids take place.
  • the semi-tubular collectors 50, 45 are used for the introduction of fluids into the exchanger 1 and the semi-tubular collectors 40, 55 are used for the evacuation of these fluids out of the exchanger 1.
  • the supply manifold of one of the fluids and the discharge manifold of the other fluid are located at the same end of the exchanger, the fluids F1, F2 thus circulating against the current in the exchanger 1.
  • the first and second fluids can also circulate in co-current, the means for supplying one of the fluids and the means for discharging the other fluid then being located at opposite ends of the 'exchanger 1.
  • the y direction is oriented vertically when the exchanger 1 is in operation.
  • the first fluid F1 flows generally vertically and in the ascending direction.
  • Other directions and direction of flow of the fluids F1, F2 can of course be envisaged, without departing from the scope of the present invention.
  • first fluids F1 and one or more second fluids F2 of different types can flow within passages 10, 20 of the first and second series of the same exchanger.
  • the heat exchanger distribution and discharge means advantageously comprise distribution waves 51, 54, arranged between two successive plates 2 in the form of corrugated sheets, which extend from the inlet and outlet openings.
  • the distribution waves 51, 54 ensure the uniform distribution and the recovery of the fluids over the entire width of the passages 10, 20.
  • the passages 10, 20 advantageously comprise heat exchange structures arranged between the plates 2.
  • the function of these structures is to increase the heat exchange surface area of the exchanger.
  • the heat exchange structures are in contact with the fluids circulating in the passages and transfer heat flows by conduction to the adjacent plates 2, to which they can be fixed by brazing, which increases the mechanical resistance of the exchanger.
  • the heat exchange structures also have a function of spacers between the plates 2, in particular during assembly by brazing the exchanger and to prevent any deformation of the plates during the use of fluids under pressure. They also ensure the guidance of the fluid flows in the passages of the exchanger.
  • these structures comprise heat exchange waves 11 which advantageously extend along the width and the length of the passages 10, 20, parallel to the plates 2, in the extension of the distribution waves along the length of the passages 10, 20
  • the passages 10, 20 of the exchanger thus have a main part of their length constituting the heat exchange part proper, which is lined with a heat exchange structure, said main part being bordered by distribution parts. furnished with distribution waves 51, 54.
  • the Figure 1 illustrates a passage 10 of the first series 1 configured to dispense a first fluid F1 in the form of a two-phase liquid-gas mixture.
  • the first fluid F1 is separated in a separator device 6 into a liquid phase 61 and a gas phase 62 introduced separately into the exchanger 1 via a side manifold 30 and the manifold 50.
  • the two phases 61, 62 are then mixed with one another by means of a mixing device 3 arranged in the passage 10.
  • several passages 10, or even all of the passages 10 of the first series comprises a mixing device 3.
  • the Figure 2 is a schematic sectional view, in a plane perpendicular to that of the Figure 1 , of a mixing device 3 advantageously consisting of a bar, or rod, housed in a passage 10.
  • the mixing device 3 preferably extends in the section of the passage 10 over almost all, if not all, of the height of the passage 10, so that the mixing device is in contact with each plate 2a, 2b forming the passage 10.
  • the mixing device 3 is advantageously fixed to the plates 2 by brazing.
  • the mixing device 3 is advantageously of generally parallelepipedal shape.
  • the mixing device 3 may have, parallel to the lateral direction y, a first dimension comprised between 20 and 200 mm and, parallel to the flow direction z, a second dimension comprised between 100 and 1,400 mm.
  • a mixing device 3 comprises several first channels 31a, 31b, ... adapted for the flow of a first phase 61 of the fluid F1.
  • Several holes 34 (only one visible on the Figure 2 ) follow one another in the direction of flow z of a first phase 61, which is in the example illustrated a first liquid phase 61, in a first channel 31a.
  • These orifices 34 are arranged so as to fluidly connect the first channel 31a to at least one second channel 32 suitable for the flow of the other phase 62, in the example illustrated the gas phase 62.
  • the first channels 31a, 31b. .. and the second channels 32a, 32b, ... extend parallel to the plates 2.
  • the orifices 34 of the various first channels 31a, 31b, ... can be arranged in staggered rows, as shown in the figure.
  • Figure 3 which promotes a more homogeneous distribution of the first phase 61 in the second channels 32a, 32b, ...
  • the Figure 3 illustrates a mixing device 3 according to one embodiment of the invention with several orifices 34 fluidly connecting a series of first channels and a series of second channels.
  • At least one orifice 34 comprises a first portion 34a opening into the first channel 31, said first portion 34a having a first cross section, and a second portion 34b arranged between the first portion 34a and the second channel 32, said second portion 34b having a second cross section, the first cross section being greater than the second cross section.
  • cross section is understood to mean an area of the orifice 34 measured perpendicular to the orifice 34, typically perpendicular to the axis of symmetry A of the orifice 34, the orifice 34 being advantageously cylindrical symmetry. .
  • the cross section is measured along a cross section plane extending perpendicular to the x direction. In the examples given on Figures 2, 3 , 4A and 4B , the cross section of the orifice 34 is therefore determined in a plane comprising the y and z directions.
  • the first cross section may be constant along the orifice 34, that is to say that the first portion 34a will be of cylindrical shape, or else be variable but still remain, along the orifice 34, greater than the second cross section of the second portion 34b.
  • the cross section of the first portion 34a may increase in the direction of the first channel 31.
  • the second cross section of the second portion 34b may also be constant or variable along the orifice 34.
  • the first channel 31 comprises at least two orifices each having a first portion 34a, the first cross section of which varies from one of the two orifices relative to the other.
  • the variation of the first section of passage from a first portion 34a to another first portion may for example result from a variation in the diameter in the case of first cylindrical portions. It may also result from a variation in angle in the case of first tapered portions.
  • orifices of larger first sections will be arranged upstream of the first channel 31, where the speed of the first phase 61 is the greatest, and orifices of smaller inlet section downstream of the first channel 31.
  • the first channel 31 may comprise a first and a second orifice 34 opening into the first channel 31 via a first inlet and a second inlet 341 respectively.
  • a first inlet and a second inlet 341 respectively.
  • At least two orifices 34, successive or not, arranged in the same first channel 31 have different shapes.
  • an orifice 34 with a first cylindrical portion and an orifice 34 with a first frustoconical portion may be placed along the same first channel.
  • an orifice 34 arranged on the side of the inlet 311 of the first channel 31 will be given a shape favoring the injection of the first phase 61 into the orifice 34, so as to compensate for the effect of greater speed at the entry of the first channel.
  • the shape of the orifice 34 may be modified in particular by modifying the shape of the first portion 34a of at least one orifice 34 relative to another.
  • orifices 34 of variable shape along the direction of flow z makes it possible to adapt even more finely the flow of fluid in the orifices 34 following one another along the direction z.
  • the number of different shapes, their size and their distribution, in the same first channel 31 or between several first channels 31a, 31b, etc. may vary depending on the distribution of the liquid-gas mixture. desired.
  • an orifice 34 will be varied from another orifice 34 by modifying the cross section of the orifice, at the inlet or at the outlet of the orifice, along all or part of an orifice, and / or by modifying the shape of the internal profile of one orifice with respect to another.
  • the shape of the orifices 34 will be varied by varying the internal dimensions of said orifices.
  • the Figure 3 shows an example of a mixing device 3 in the form of a bar, orifices 34 being drilled in the bottom of several first channels 31.
  • the mixing device 3 generally forms a parallelepiped delimited in particular by a first surface 3a intended to be arranged facing a plate 2 of the exchanger and a second surface 3b arranged facing another plate 2.
  • the first and second surfaces 3a, 3b preferably extend generally parallel to the plates 2.
  • the mixing device 3 is preferably arranged in the passage 10 so that the first and second surfaces 3a, 3b are in contact with the plates 2.
  • the first channels 31a, 31b are advantageously in the form of recesses formed within the mixing device 3. They can also open out at the level of the surfaces 3a and / or 3b, the length of which is large compared to their width, measured along the direction. lateral y or their height, measured in a vertical x direction perpendicular to the y and z directions.
  • the orifices 34 are advantageously bores 34 made in the material of the device 3 and extending between the first channel 31 and the second channel 32, preferably in the vertical direction x. In operation, the first phase 61 then flows inside the orifice 34 generally in the vertical direction x.
  • the orifices 34 have a height, measured in the x direction, of at least 0.5 mm.
  • the ratio between the height of the first portion 34a and the total height of the orifice 34, measured in the vertical direction x, is between 0.1 and 0.7.
  • Such a range is preferably implemented in the case of a first portion of frustoconical shape.
  • the height ratio is advantageously between 0.3 and 0.5.
  • the orifices 34 are preferably of cylindrical symmetry about an axis of symmetry A.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate embodiments of orifices 34 which can be implemented in the mixing device of the Figure 3 .
  • One or more orifices produced according to one or more of these variants can be arranged in at least a first channel 31, said first channel also being able to comprise orifices 34 of conventional cylindrical shape, as illustrated in figure Figure 2 .
  • Such orifices 34 are preferably arranged on the side of the inlet 311.
  • the orifice 34 comprises a first portion 34a opening into the first channel 31 through an inlet 341 and a second portion 34b opening into the second channel 32 through an outlet 342 of the orifice 34.
  • the first and second portions 34a, 34b are cylindrical in shape, the cross section of the first portion 34a being greater than the cross section of the second portion 34b.
  • the first portion 34a has a first diameter greater than the second diameter of the second portion 34b.
  • the widening of the passage section of the orifice 34 on the side of the first channel promotes the flow of the first phase 61 towards the orifice 34.
  • One or more orifices 34 of this type can be arranged in the first channel 31, the section of the first portion of the orifices 34 being able to vary along the same first channel 31.
  • the delimitation of the first and second portions 34a, 34b is achieved by means of a shoulder projecting radially with respect to the vertical direction x.
  • the first portion 34a is of frustoconical shape and diverges towards the first channel 31.
  • This shape of orifice 34 makes it possible to increase the passage section of the orifice considered on the side of the first channel 31 while creating a smoother bend when a part of the first phase 61 flowing into the first channel enters. in the orifice 34, which further facilitates its supply in the first phase 61.
  • a frustoconical shape can for example be obtained by drilling an orifice 34 with a conical drill, the projection of which is adjusted according to the desired shape.
  • the angle ⁇ formed by the peripheral wall of the first frustoconical portion 34a with the vertical direction x may vary between the orifices 34 arranged within the same first channel 31, along the flow direction z, as well as d 'a first channel 31 to another.
  • the peripheral wall of said first portion forms an angle ⁇ of between 5 and 70 ° with respect to the vertical direction x.
  • the shape of the second portion 34b arranged downstream of the first portion 34a may optionally vary from one orifice 34 to another and in particular be of frustoconical shape.
  • orifices 34 with first and second portions 34a, 34b as described above are obtained after a first step of machining several holes 34b within the mixing device 3, one or more of these holes 34b being, in a second step, re-machined to a height corresponding to the height of the first portion 34a.
  • the device 3 can comprise several lateral channels 32 following one another within the device 3 and / or several first channels 31, the first and second channels 31, 32 preferably being mutually parallel.
  • channels 31 and 32 may be of distinct or identical shape and number.
  • the distances between the first successive channels 31 and the distances between the second successive channels 32 can also vary.
  • the exchanger according to the invention is mainly described in the case where the passages 10, 20 extend in the lateral direction y, the first longitudinal channel 31 extending in the direction of flow z and the lateral channel 32 extending in the lateral direction y orthogonal to the z direction.
  • the reverse is also possible, that is to say a first longitudinal channel 31 extending in the lateral direction y and a lateral channel 32 extending in the direction of flow z.
  • the y and z directions may also not be orthogonal to each other.
  • At least a first longitudinal channel 31 may comprise one or more orifices 34 having a first portion 34a, itself formed of several sub-portions of cylindrical and / or frustoconical shape.

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Description

  • La présente invention concerne un échangeur de chaleur comprenant des séries de passages pour chacun des fluides à mettre en relation d'échange thermique, l'échangeur comprenant au moins un dispositif mélangeur configuré pour distribuer au moins un mélange à deux phases liquide/gaz dans une des séries de passages. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un échangeur de chaleur tel que défini par le préambule de la revendication 1, et tel que divulgué par le document CN 103 983 138 A .
  • En particulier, la présente invention peut s'appliquer à un échangeur de chaleur qui vaporise au moins un débit de mélange liquide-gaz, en particulier un débit de mélange à plusieurs constituants, par exemple un mélange d'hydrocarbures, par échange de chaleur avec au moins un autre fluide, par exemple du gaz naturel.
  • La technologie couramment utilisée pour un échangeur est celle des échangeurs en aluminium à plaques et à ailettes brasés, qui permettent d'obtenir des dispositifs très compacts offrant une grande surface d'échange.
  • Ces échangeurs comprennent des plaques entre lesquelles sont insérées des ondes d'échange thermique, formées d'une succession d'ailettes ou jambes d'onde, constituant ainsi un empilage de passages de vaporisation et de passages de condensation, les uns destinés à vaporiser du liquide frigorigène et les autres à condenser un gaz calorigène. Les échanges de chaleur entre les fluides peuvent avoir lieu avec ou sans changement de phase.
  • Afin d'assurer le bon fonctionnement d'un échangeur mettant en œuvre un mélange liquide-gaz, la proportion de phase liquide et de phase gazeuse doit être la même dans tous les passages et doit être uniforme au sein d'un même passage.
  • Le dimensionnement de l'échangeur est calculé en supposant une répartition uniforme des phases, et donc une seule température de fin de vaporisation de la phase liquide, égale à la température de rosée du mélange.
  • Pour un mélange à plusieurs constituants, la température de fin de vaporisation va dépendre de la proportion de phase liquide et de phase gazeuse dans les passages.
  • Dans le cas d'une répartition inégale des deux phases, le profil de température du premier fluide va donc varier selon les passages, voire varier au sein d'un même passage. Du fait de cette répartition non uniforme, il peut alors arriver que le ou les fluides en relation d'échange avec le mélange à deux phases aient une température en sortie de l'échangeur supérieure à celle prévue, ce qui dégrade en conséquence les performances de l'échangeur de chaleur.
  • Une solution pour répartir le plus uniformément possible les phases liquide et gazeuse du mélange consiste à les introduire séparément dans l'échangeur, puis à les mélanger entre elles seulement à l'intérieur de l'échangeur.
  • Le document FR-A-2563620 décrit un tel échangeur dans lequel une barre rainurée est insérée dans la série de passages destinée à canaliser le mélange à deux phases. Ce dispositif mélangeur comporte des canaux séparés pour une phase liquide et une phase gazeuse et une sortie pour distribuer le mélange liquide-gaz vers la zone d'échange thermique.
  • Un problème qui se pose avec ce type de dispositifs mélangeurs concerne la répartition du mélange liquide-gaz dans la largeur du passage incorporant le dispositif mélangeur. Afin de procéder au mélange des deux phases, le dispositif mélangeur comprend généralement un premier canal pour l'écoulement d'une phase. Ce canal est muni d'une série d'orifices disposés le long du canal, chaque orifice étant en communication fluidique avec le deuxième canal pour l'écoulement de l'autre phase. Lorsque l'entrée du premier canal est alimentée en fluide, la vitesse d'écoulement du fluide va avoir tendance à diminuer au fur et à mesure que le fluide s'écoule le long du canal. Ceci est dû au fait que le débit de fluide diminue lorsque les orifices sont alimentés.
  • Or, les orifices sont généralement usinés perpendiculairement à la direction d'écoulement du fluide et sont donc moins bien alimentés lorsque la vitesse du fluide est plus grande. Les orifices agencés du côté de l'entrée du canal ont donc tendance à être suralimentés, alors que les orifices situés au fond du canal sont sous-alimentés. Il s'ensuit une introduction inégale de la phase considérée dans le canal pour l'autre phase, et de là une répartition inégale du mélange liquide-gaz dans la largeur du passage de l'échangeur.
  • Afin de minimiser ce phénomène, une solution serait d'alimenter le canal considéré par deux entrées opposées du canal. Toutefois, il s'ensuit une complexification de l'échangeur et le problème de la distribution inhomogène demeure au moins dans la partie centrale du canal.
  • Augmenter le nombre de canaux n'est pas non plus une solution idéale du point de vue de la tenue mécanique et du brasage du dispositif.
  • Une autre solution connue consiste à disposer des orifices de forme cylindrique ayant différents diamètres le long du canal. Cependant, cet solution peut s'avérer insuffisante pour certains procédés.
  • La présente invention a pour but de résoudre en tout ou partie les problèmes mentionnés ci-avant, notamment en proposant un échangeur de chaleur dans lequel la répartition des phases liquide et gazeuse d'un mélange est la plus uniforme possible, et ce sans complexifier de façon excessive la structure de l'échangeur, ni en augmenter l'encombrement.
  • La solution selon l'invention est alors un échangeur de chaleur comprenant plusieurs plaques agencées parallèlement entre elles de façon à définir une première série de passages pour canaliser au moins un premier fluide et une deuxième série de passages pour canaliser au moins un deuxième fluide à mettre en relation d'échange thermique avec au moins ledit premier fluide, un dispositif mélangeur étant agencé dans ledit au moins un passage de la première série et comprenant :
    • au moins un premier canal pour l'écoulement d'une première phase du premier fluide suivant une direction d'écoulement, et
    • au moins un deuxième canal pour l'écoulement d'une deuxième phase du premier fluide,
    • au moins un orifice reliant fluidiquement le premier canal (31) au deuxième canal,
    caractérisé en ce que ledit au moins un orifice comprend une première portion ayant une première section transversale et une deuxième portion ayant une deuxième section transversale, la première section transversale étant supérieure à la deuxième section transversale.
  • Selon le cas, l'échangeur de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :
    • la deuxième portion (34b) débouche dans le deuxième canal.
    • la première portion (34a) et/ou la deuxième portion (34b) sont de forme cylindrique.
    • ledit orifice s'étend entre le premier canal et le deuxième canal suivant une direction verticale.
    • la première portion d'au moins un orifice a une première section transversale variable suivant la direction verticale.
    • la première section transversale de la première portion augmente en direction du premier canal.
    • ladite première portion est de forme tronconique.
    • la première portion comprend une paroi périphérique formant un angle compris entre 5 et 70° par rapport à la direction verticale.
    • le rapport entre la hauteur de la première portion et la hauteur de l'orifice, mesurées suivant la direction verticale, est compris entre 0,1 et 0,7.
    • l'orifice comprend un épaulement périphérique se projetant radialement par rapport à la direction verticale, ledit épaulement étant agencé entre la première portion et la deuxième portion de l'orifice.
    • le premier canal comprend au moins deux orifices ayant chacun une première portion dont la première section transversale varie d'un des deux orifices par rapport à l'autre.
    • le premier canal comprend au moins deux orifices ayant chacun une deuxième portion dont la deuxième section transversale varie d'un des orifices par rapport à l'autre.
    • lesdits au moins deux orifices comprennent chacun une première portion de forme cylindrique dont le diamètre et/ou la hauteur varient d'un des orifices par rapport à l'autre.
    • lesdits au moins deux orifices comprennent chacun une première portion de forme tronconique dont l'angle et/ou la hauteur varient d'un des orifices par rapport à l'autre.
    • le premier fluide est un fluide frigorigène.
    • le deuxième fluide est un fluide calorigène.
  • La présente invention peut s'appliquer à un échangeur de chaleur qui vaporise au moins un débit de mélange liquide-gaz, en particulier un débit de mélange à plusieurs constituants, par exemple un mélange d'hydrocarbures, par échange de chaleur avec au moins un autre fluide, par exemple du gaz naturel.
  • L'expression "gaz naturel" se rapporte à toute composition contenant des hydrocarbures dont au moins du méthane. Cela comprend une composition « brute » (préalablement à tout traitement ou lavage), ainsi que toute composition ayant été partiellement, substantiellement ou entièrement traitée pour la réduction et/ou élimination d'un ou plusieurs composés, y compris, mais sans s'y limiter, le soufre, le dioxyde de carbone, l'eau, le mercure et certains hydrocarbures lourds et aromatiques.
  • La présente invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux schémas ci-annexés, parmi lesquels :
    • la Figure 1 est une vue schématique, dans un plan de coupe parallèle aux plaques d'un échangeur de chaleur, d'une partie d'un passage d'un échangeur alimenté en mélange à deux phases liquide-gaz conformément à un mode de réalisation de l'invention;
    • la Figure 2 est une vue schématique en coupe, suivant un plan perpendiculaire à celui de la Figure 1, du dispositif mélangeur de la Figure 1 ;
    • la Figure 3 est une vue schématique tridimensionnelle illustrant un mode de réalisation d'un dispositif mélangeur selon un mode de réalisation de l'invention ;
    • les Figures 4A et 4B sont des vues schématiques en coupe illustrant des variantes de réalisation d'un dispositif mélangeur selon l'invention.
  • La Figure 1 illustre un échangeur de chaleur 1 comprenant un empilement de plaques 2 (non visibles) qui s'étendent suivant deux dimensions, parallélement à un plan défini par les directions z et y. Les plaques 2 sont disposées parallèlement l'une au-dessus de l'autre avec espacement et forment ainsi une pluralité de passages pour des fluides en relation d'échange de chaleur indirect via lesdites plaques.
  • De préférence, chaque passage a une forme parallélépipédique et plate. L'écart entre deux plaques successives est petit devant la longueur et la largeur de chaque plaque successive.
  • L'échangeur 1 peut comprendre un nombre de plaques supérieur à 20, voire supérieur à 100, définissant entre elles une première série de passages 10 pour canaliser au moins un premier fluide F1, et une deuxième série de passages 20 (non visible sur la Figure 1) pour canaliser au moins un deuxième fluide F2, l'écoulement desdits fluides ayant lieu globalement suivant la direction y. Les passages 10 de la première série peuvent être agencés, en tout ou partie, en alternance ou de façon adjacente avec tout ou partie des passages 20 de la deuxième série.
  • De façon connue en soi, l'échangeur 1 comprend des moyens de distribution et d'évacuation 40, 52, 45, 54, 55 configurés pour distribuer les différents fluides sélectivement dans les passages 10, 20, ainsi que pour évacuer lesdits fluides desdits passages 10, 20.
  • L'étanchéité des passages 10, 20 le long des bords des plaques 2 est généralement assurée par des bandes d'étanchéité latérales et longitudinales 4 fixées sur les plaques 2. Les bandes d'étanchéité latérales 4 n'obturent pas complétement les passages 10, 20 mais laissent avantageusement des ouvertures d'entrée et de sortie de fluide situées dans les coins diagonalement opposés des passages.
  • Les ouvertures des passages 10 de la première série sont disposées en coïncidence l'une au-dessus de l'autre, tandis que les ouvertures des passages 20 de la deuxième série sont disposées dans les coins opposés. Les ouvertures placées l'une au-dessus de l'autre sont réunies respectivement dans des collecteurs de forme semi-tubulaire 40, 45, 50, 55, par lesquels s'effectuent la distribution et l'évacuation des fluides.
  • Dans la représentation de la Figure 1, les collecteurs semi-tubulaires 50, 45 servent à l'introduction des fluides dans l'échangeur 1 et les collecteurs semi-tubulaires 40, 55 servent à l'évacuation de ces fluides hors de l'échangeur 1.
  • Dans cette variante de réalisation, le collecteur d'alimentation d'un des fluides et le collecteur d'évacuation de l'autre fluide sont situés à une même extrémité de l'échangeur, les fluides F1, F2 circulant ainsi à contre-courant dans l'échangeur 1.
  • Selon une autre variante de réalisation, les premier et deuxième fluides peuvent également circuler à co-courant, les moyens d'alimentation d'un des fluides et les moyens d'évacuation de l'autre fluide étant alors situés à des extrémités opposées de l'échangeur 1.
  • De préférence, la direction y est orientée verticalement lorsque l'échangeur 1 est en fonctionnement. Le premier fluide F1 s'écoule globalement verticalement et dans le sens ascendant. D'autres directions et sens d'écoulement des fluides F1, F2 sont bien entendu envisageables, sans sortir du cadre de la présente invention.
  • A noter que dans le cadre de l'invention, un ou plusieurs premiers fluides F1 et un ou plusieurs deuxièmes fluides F2 de natures différentes peuvent s'écouler au sein des passages 10, 20 des première et deuxième séries d'un même échangeur.
  • Les moyens de distribution et d'évacuation de l'échangeur comprennent avantageusement des ondes de distribution 51, 54, agencées entre deux plaques 2 successives sous forme de tôles ondulées, qui s'étendent à partir des ouvertures d'entrée et de sortie. Les ondes de distribution 51, 54 assurent la répartition uniforme et la récupération des fluides sur toute la largeur des passages 10, 20.
  • En outre, les passages 10, 20 comprennent avantageusement des structures d'échange thermique disposées entre les plaques 2. Ces structures ont pour fonction d'augmenter la surface d'échange thermique de l'échangeur. En effet, les structures d'échange thermique sont en contact avec les fluides circulant dans les passages et transferrent des flux thermiques par conduction jusqu'aux plaques 2 adajcentes, auxquelles elles peuvent être fixées par brasage, ce qui augmente la résistance mécanique de l'échangeur.
  • Les structures d'échange thermique ont aussi une fonction d'entretoises entre les plaques 2, notamment lors de l'assemblage par brasage de l'échangeur et pour éviter toute déformation des plaques lors de la mise en oeuvre des fluides sous pression. Elles assurent également le guidage des écoulements de fluide dans les passages de l'échangeur.
  • De préférence, ces structures comprennent des ondes d'échange thermique 11 qui s'étendent avantageusement suivant la largeur et la longueur des passages 10, 20, parallélement aux plaques 2, dans le prolongement des ondes de distribution selon la longueur des passages 10, 20. Les passages 10, 20 de l'échangeur présentent ainsi une partie principale de leur longueur constituant la partie d'échange thermique proprement dite, qui est garnie d'une structure d'échange thermique, ladite partie principale étant bordée par des parties de distribution garnies des ondes de distribution 51, 54.
  • La Figure 1 illustre un passage 10 de la première série 1 configuré pour distribuer un premier fluide F1 se présentant sous la forme d'un mélange liquide-gaz à deux phases. Le premier fluide F1 est séparé dans un dispositif séparateur 6 en une phase liquide 61 et une phase gazeuse 62 introduites séparément dans l'échangeur 1 par l'intermédiaire d'un collecteur latéral 30 et du collecteur 50. Les deux phases 61, 62 sont ensuite mélangées l'une avec l'autre au moyen d'un dispositif mélangeur 3 agencé dans le passage 10. Avantageusement, plusieurs passages 10, voire la totalité des passages 10 de la première série comporte un dispositif mélangeur 3.
  • La Figure 2 est une vue schématique en coupe, dans un plan perpendiculaire à celui de la Figure 1, d'un dispositif mélangeur 3 se composant avantageusement d'une barre, ou baguette, logée dans un passage 10.
  • Le dispositif mélangeur 3 s'étend de préférence dans la section du passage 10 sur la quasi-totalité, voire la totalité, de la hauteur du passage 10, de sorte que le dispositif mélangeur est en contact avec chaque plaque 2a, 2b formant le passage 10.
  • Le dispositif mélangeur 3 est avantageusement fixé aux plaques 2 par brasage.
  • Le dispositif mélangeur 3 est avantageusement de forme générale parallélépipédique.
  • Le dispositif mélangeur 3 peut présenter, parallèlement à la direction latérale y, une première dimension comprise entre 20 et 200 mm et, parallèlement à la direction d'écoulement z, une deuxième dimension comprise entre 100 et 1400 mm.
  • Comme représenté sur la Figure 2, un dispositif mélangeur 3 selon un mode de réalisation de l'invention comprend plusieurs premiers canaux 31a, 31b,... adaptés pour l'écoulement d'une première phase 61 du fluide F1. Plusieurs orifices 34 (un seul visible sur la Figure 2) se succèdent suivant la direction d'écoulement z d'une première phase 61, qui est dans l'exemple illustré une première phase liquide 61, dans un premier canal 31a. Ces orifices 34 sont agencés de manière à relier fluidiquement le premier canal 31a à au moins un deuxième canal 32 adapté pour l'écoulement de l'autre phase 62, dans l'exemple illustré la phase gazeuse 62. Les premiers canaux 31a , 31b... et les deuxièmes canaux 32a, 32b,... s'étendent parallèlement aux plaques 2. Les orifices 34 des différents premiers canaux 31a, 31b,... peuvent être disposés en quinconce, comme représentés sur la Figure 3, ce qui favorise une distribution plus homogène de la première phase 61 dans les deuxièmes canaux 32a, 32b,...
  • La Figure 3 illustre un dispositif mélangeur 3 selon un mode de réalisation de l'invention avec plusieurs orifices 34 reliant fluidiquement une série de premiers canaux et une série de deuxièmes canaux.
  • Selon l'invention, au moins un orifice 34 comprend une première portion 34a débouchant dans le premier canal 31, ladite première portion 34a ayant une première section transversale, et une deuxième portion 34b agencée entre la première portion 34a et le deuxième canal 32, ladite deuxième portion 34b ayant une deuxième section transversale, la première section transversale étant supérieure à la deuxième section transversale.
  • A noter que par « section transversale », on entend une surface de l'orifice 34 mesurée perpendiculairement à l'orifice 34, typiquement perpendiculairement à l'axe de symétrie A de l'orifice 34, l'orifice 34 étant avantageusement à symétrie cylindrique. Dans le cas d'un orifice 34 s'étendant selon une direction verticale x, la section transversale est mesurée selon un plan de coupe transversale s'étendant perpendiculairement à la direction x. Dans les exemples donnés sur les Figures 2, 3, 4A et 4B, la section transversale de l'orifice 34 est donc déterminée dans un plan comprenant les directions y et z.
  • En agençant une première portion à section transversale plus grande à l'entrée d'au moins un orifice 34, il est possible de favoriser le débit de fluide injecté dans certains des orifices 34. Ainsi, lorsque la première phase 61 s'écoule à des vitesses différentes le long du premier canal 31, il est possible d'adapter en conséquence le débit de fluide dans les orifices 34 se succédant le long de la direction z, afin d'uniformiser leur alimentation.
  • Il s'ensuit une distribution plus homogène du mélange liquide-gaz dans la largeur du passage 10. Cette solution présente les avantages d'être simple de mise en œuvre, de ne pas modifier l'encombrement de l'échangeur et de ne pas complexifier sa structure.
  • Selon le cas, la première section transversale pourra être constante le long de l'orifice 34, c'est-à-dire que la première portion 34a sera de forme cylindrique, ou bien être variable mais tout en restant, le long de l'orifice 34, supérieure à la deuxième section transversale de la deuxième portion 34b. En particulier, la section transversale de la première portion 34a pourra augmenter en direction du premier canal 31.
  • La deuxième section transversale de la deuxième portion 34b pourra aussi être constante ou variable le long de l'orifice 34.
  • De préférence, le premier canal 31 comprend au moins deux orifices ayant chacun une première portion 34a dont la première section transversale varie d'un des deux orifices par rapport à l'autre.
  • La variation de la première section de passage d'une première portion 34a à une autre première portion pourra par exemple résulter d'une variation du diamètre dans le cas de premières portions cylindriques. Elle pourra encore résulter d'une variation d'angle dans le cas de premières portions tronconiques.
  • Avantageusement, on agencera des orifices de plus grandes premières sections en amont du premier canal 31, là où la vitesse de la première phase 61 est la plus grande, et des orifices de section d'entrée plus faibles en aval du premier canal 31.
  • En particulier, le premier canal 31 pourra comprendre un premier et un deuxième orifice 34 débouchant dans le premier canal 31 par une première entrée et une deuxième entrée 341 respectivement. On fera varier la section transversale d'au moins du premier canal 31 au moins au niveau de leurs entrées 341 respectives.
  • Selon un mode de réalisation particulier, au moins deux orifices 34, successifs ou non, agencés dans un même premier canal 31 ont des formes différentes. On pourra par exemple disposer un orifice 34 à première portion cylindrique et un orifice 34 à première portion tronconique le long d'un même premier canal. De préférence, on donnera à un orifice 34 agencé du côté de l'entrée 311 du premier canal 31 une forme favorisant l'injection de la première phase 61 dans l'orifice 34, de manière à compenser l'effet de vitesse plus grande à l'entrée du premier canal. La forme de l'orifice 34 pourra être modifiée notamment en modifiant la forme de la première portion 34a d'au moins un orifice 34 par rapport à un autre.
  • La disposition d'orifices 34 de forme variable le long de la direction d'écoulement z permet d'adapter encore plus finement le débit de fluide dans les orifices 34 se succédant le long de la direction z.
  • Dans le cadre de l'invention, le nombre de formes différentes, leur dimensionnement et leur répartition, dans un même premier canal 31 ou entre plusieurs premiers canaux 31a, 31b,... pourra varier en fonction de la distribution de mélange liquide-gaz souhaitée.
  • Selon le cas, on fera varier la forme d'un orifice 34 à un autre orifice 34 en modifiant la section transversale de l'orifice, en entrée ou en sortie de l'orifice, le long de tout ou partie d'un orifice, et/ou en modifiant la forme du profil interne d'un orifice par rapport à un autre. Typiquement, on fera varier la forme des orifices 34 en jouant sur les dimensions internes desdits orifices.
  • La Figure 3 représente un exemple de dispositif mélangeur 3 sous forme de barre, des orifices 34 étant percés dans le fond de plusieurs premiers canaux 31.
  • Le dispositif mélangeur 3 forme globalement un parallélépipède délimité notamment par une première surface 3a destinée à être agencée en regard d'une plaque 2 de l'échangeur et une deuxième surface 3b agencée en regard d'une autre plaque 2. Les premières et deuxième surfaces 3a, 3b s'étendent de préférence globalement parallèlement aux plaques 2. Le dispositif mélangeur 3 est de préférence agencé dans le passage 10 de sorte que les premières et deuxième surfaces 3a, 3b se trouvent en contact avec les plaques 2.
  • Les premiers canaux 31a, 31b se présentent avantageusement sous la forme d'évidements ménagés au sein du dispositif mélangeur 3. Ils peuvent aussi être débouchants au niveau des surfaces 3a et/ou 3b dont la longueur est grande devant leur largeur, mesurée selon la direction latérale y ou leur hauteur, mesurée selon une direction verticale x perpendiculaire aux directions y et z.
  • Les orifices 34 sont avantageusement des perçages 34 pratiqués dans la matière du dispositif 3 et s'étendant entre le premier canal 31 et le deuxième canal 32, de préférence selon la direction verticale x. En fontionnement, la première phase 61 s'écoule alors à l'intérieur de la l'orifice 34 globalement selon la direction verticale x.
  • De préférence, les orifices 34 ont une hauteur, mesurée selon la direction x, d'au moins 0,5 mm.
  • Avantageusement, le rapport entre la hauteur de la première portion 34a et la hauteur totale de l'orifice 34, mesurées suivant la direction verticale x, est compris entre 0,1 et 0,7. Une telle plage est de préférence mise en œuvre dans le cas d'une première portion de forme tronconique. Dans le cas d'une première portion de forme cylindrique, le rapport de hauteur est avantageusement compris entre 0,3 et 0,5.
  • Les orifices 34 sont de préférence à symétrie cylindrique autour d'un axe de symétrie A.
  • Les Figures 4A et 4B illustrent des modes de réalisation d'orifices 34 pouvant être mis en oeuvre dans le dispositif mélangeur de la Figure 3. Un ou plusieurs orifices réalisés selon une ou plusieurs de ces variantes peuvent être agencés dans au moins un premier canal 31, ledit premier canal pouvant aussi comprendre des orifices 34 de forme cylindrique conventionnels, comme illustré sur la Figure 2. De tels orifices 34 sont de préférence agencés du côté de l'entrée 311.
  • Selon un premier mode de réalisation illustré en Figure 4A, l'orifice 34 comprend une première portion 34a débouchant dans le premier canal 31 par une entrée 341 et une deuxième portion 34b débouchant dans le deuxième canal 32 par une sortie 342 de l'orifice 34. La première et la deuxième portion 34a, 34b sont de forme cylindrique, la section transversale de la première portion 34a étant supérieure à la section transversale de la deuxième portion 34b. En d'autres termes, la première portion 34a a un premier diamètre supérieur au deuxième diamètre de la deuxième portion 34b.
  • L'élargissement de la section de passage de l'orifice 34 du côté du premier canal favorise l'écoulement de la première phase 61 vers l'orifice 34. Un ou plusieurs orifices 34 de ce type peuvent être agencés dans le premier canal 31, la section de la première portion des orifices 34 pouvant varier le long d'un même premier canal 31. Dans la représentation de la Figure 4A, la délimitation des première et deuxième portions 34a, 34b est réalisée au moyen d'un épaulement se projetant radialement par rapport à la direction verticale x.
  • Selon un deuxième mode de réalisation illustré en Figure 4B, la première portion 34a est de forme tronconique et diverge vers le premier canal 31.
  • Cette forme d'orifice 34 permet d'augmenter la section de passage de l'orifice considéré du côté du premier canal 31 tout en créant un virage plus doux lorsque qu'une partie de la première phase 61 s'écoulant dans le premier canal pénètre dans l'orifice 34, ce qui facilite encore plus son alimentation en première phase 61. Une telle forme tronconique peut par exemple être obtenue en perçant un orifice 34 avec un foret conique dont l'avancée est ajustée en fonction de la forme souhaitée.
  • L'angle α formé par la paroi périphérique de la première portion 34a tronconique avec la direction verticale x pourra varier entre les orifices 34 agencés au sein d'un même premier canal 31, le long de la direction d'écoulement z, ainsi que d'un premier canal 31 à un autre. De préférence, la paroi périphérique de ladite première portion forme un angle α compris entre 5 et 70° par rapport à la direction verticale x.
  • La forme de la deuxième portion 34b agencée en aval de la première portion 34a pourra éventuellement varier d'un orifice 34 à un autre et en particulier être de forme tronconique.
  • De préférence, des orifices 34 avec première et deuxième portions 34a, 34b tels que décrits ci-dessus sont obtenus après une première étape d'usinage de plusieurs trous 34b au sein du dispositif mélangeur 3, un ou plusieurs de ces trous 34b étant, dans une deuxième étape, réusinées sur une hauteur correspondant à la hauteur de la première portion 34a.
  • Le dispositif 3 peut comprendre plusieurs canaux latéraux 32 se succédant au sein du dispositif 3 et/ou plusieurs premiers canaux 31, les premiers et deuxièmes canaux 31, 32 étant de préférence parallèles entre eux.
  • Etant précisé que les canaux 31 et 32 peuvent être de forme et en nombre distincts ou identiques. Les distances entre les premiers canaux 31 successifs et les distances entre les deuxièmes canaux 32 successifs peuvent aussi varier.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples particuliers décrits et illustrés dans la présente demande. D'autres variantes ou modes de réalisation à la portée de l'homme du métier peuvent aussi être envisagés sans sortir du cadre de l'invention.
  • Par exemple, l'échangeur selon l'invention est principalement décrit dans le cas où les passages 10, 20 s'étendent suivant la direction latérale y, le premier canal longitudinal 31 s'étendant suivant la direction d'écoulement z et le canal latéral 32 s'étendant suivant la direction latérale y orthogonale à la direction z. L'inverse est aussi envisageable, c'est-à-dire un premier canal longitudinal 31 s'étendant suivant la direction latérale y et un canal latéral 32 s'étendant suivant la direction d'écoulement z. Les directions y et z peuvent aussi ne pas être orthogonales entre elles.
  • En outre, au moins un premier canal longitudinal 31 pourra comprendre un ou plusieurs orifices 34 ayant une première portion 34a, elle-même formée de plusieurs sous-portions de forme cylindrique et/ou tronconique.

Claims (14)

  1. Echangeur de chaleur (1) comprenant plusieurs plaques (2) agencées parallèlement entre elles de façon à définir une première série de passages (10) pour canaliser au moins un premier fluide (F1) et une deuxième série de passages (20) pour canaliser au moins un deuxième fluide (F2) à mettre en relation d'échange thermique avec au moins ledit premier fluide (F1), un dispositif mélangeur (3) étant agencé dans ledit au moins un passage (10) de la première série et comprenant :
    - au moins un premier canal (31) pour l'écoulement d'une première phase (61) du premier fluide (F1) suivant une direction d'écoulement (z),
    - au moins un deuxième canal (32) pour l'écoulement d'une deuxième phase (62) du premier fluide (F1), et
    - au moins un orifice (34) reliant fluidiquement le au moins un premier canal (31) au au moins un deuxième canal (32),
    caractérisé en ce que ledit au moins un orifice (34) comprend une première portion (34a) débouchant dans le au moins un premier canal (31), ladite première portion (34a) ayant une première section transversale, et une deuxième portion (34b) agencée entre la première portion (34a) et le au moins un deuxième canal (32), ladite deuxième portion (34b) ayant une deuxième section transversale, la première section transversale étant supérieure à la deuxième section transversale.
  2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième portion (34b) débouche dans le au moins un deuxième canal (32).
  3. Echangeur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première portion (34a) et/ou la deuxième portion (34b) sont de forme cylindrique.
  4. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice (34) s'étend entre le au moins un premier canal (31) et le au moins un deuxième canal (32) suivant une direction verticale (x).
  5. Echangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première portion (34a) d'au moins un orifice (34) a une première section transversale variable suivant la direction verticale (x).
  6. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première section transversale de la première portion (34a) augmente en direction du au moins un premier canal (31).
  7. Echangeur selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ladite première portion (34a) est de forme tronconique.
  8. Echangeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première portion (34a) comprend une paroi périphérique formant un angle (α) compris entre 5 et 70° par rapport à la direction verticale (x).
  9. Echangeur selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le rapport entre la hauteur de la première portion (34a) et la hauteur de l'au moins un orifice (34), mesurées suivant la direction verticale (x), est compris entre 0,1 et 0,7.
  10. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'au moins un orifice (34) comprend un épaulement périphérique se projetant radialement par rapport à la direction verticale (x), ledit épaulement étant agencé entre la première portion (34a) et la deuxième portion (34b) de l'au moins un orifice (34).
  11. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un premier canal (31) comprend au moins deux orifices ayant chacun une première portion (34a) dont la première section transversale varie d'un des deux orifices par rapport à l'autre.
  12. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un premier canal (31) comprend au moins deux orifices ayant chacun une deuxième portion (34b) dont la deuxième section transversale varie d'un des orifices par rapport à l'autre.
  13. Echangeur selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que lesdits au moins deux orifices comprennent chacun une première portion (34a) de forme cylindrique dont le diamètre et/ou la hauteur varient d'un des orifices par rapport à l'autre.
  14. Echangeur selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que lesdits au moins deux orifices comprennent chacun une première portion (34a) de forme tronconique dont l'angle et/ou la hauteur varient d'un des orifices par rapport à l'autre.
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