EP4227630A1 - Echangeur thermique à compacité améliorée - Google Patents

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Publication number
EP4227630A1
EP4227630A1 EP22212466.1A EP22212466A EP4227630A1 EP 4227630 A1 EP4227630 A1 EP 4227630A1 EP 22212466 A EP22212466 A EP 22212466A EP 4227630 A1 EP4227630 A1 EP 4227630A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axis
heat exchanger
tubes
exchanger
cooling fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22212466.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Guillaume DELAUTRE
Fabien Durand
Pierrick COHARD
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP4227630A1 publication Critical patent/EP4227630A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1607—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0263—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by varying the geometry or cross-section of header box

Definitions

  • the present invention relates to the field of heat exchangers, and more particularly to the field of tube bundle heat exchangers.
  • a tube bundle heat exchanger comprises a shell which defines an interior volume inside which a bundle of tubes extends in a first longitudinal direction.
  • a fluid to be cooled circulates in the tubes of the bundle in a first direction of the first direction.
  • the grille comprises a cooling fluid inlet port arranged so that the cooling fluid enters the interior volume according to a second direction of a second direction and a cooling fluid outlet port arranged so as to that the cooling fluid leaves the interior volume according to a third direction from a third direction.
  • the heat exchangers produced according to the TEMA standards for “Tubular Exchanger Manufacturers Association” define that the second direction and the third direction are located in the same plane and that the second direction and the third direction are identical or opposite.
  • the object of the invention is in particular to reduce the size of a cooling device comprising several heat exchangers with bundles of tubes.
  • a tube bundle heat exchanger comprising a shell which defines an interior volume and a tube bundle having a first axis extending in the interior volume in a first direction.
  • the grille comprises a coolant fluid inlet port arranged so that the coolant fluid penetrates the interior volume along a second axis disposed along a second direction and a coolant fluid outlet port arranged so as to that the cooling fluid leaves the interior volume along a third axis disposed along a third direction.
  • the first axis and the second axis are non-coplanar and/or the first axis and the third axis are non-coplanar.
  • Such a configuration facilitates the fluid connection of exchangers and improves the compactness of a cooling device comprising such an exchanger.
  • the second direction and/or the third direction are substantially orthogonal to the first direction.
  • the second axis and a first plane comprising the first axis and parallel to the second direction are separated by a first distance of between ten percent and forty percent of the diameter of the shell, and preferably between twenty percent and thirty percent.
  • this distance is preferably between fifty millimeters and two hundred millimeters, for example one hundred and twenty-five millimeters.
  • the second direction and the third direction form a first angle equal to approximately ninety degrees.
  • the bundle of tubes comprises a first row of tubes delimiting, with an internal face of the shell, a free portion of the internal volume which is devoid of tube, the first row of tubes being arranged so that a first straight line tangent to at least two tubes of the first row forms a second angle with the second direction and/or the third direction, the second angle being between twenty and seventy degrees, and preferably equal to forty-five degrees.
  • the invention also relates to a cooling device comprising a first heat exchanger and a second heat exchanger interconnected so that a first outlet port of the first exchanger is in fluidic connection with a second inlet port of the second exchanger , the first exchanger and the second exchanger being of the type described above.
  • the cooling device may comprise a third tube bundle heat exchanger comprising a third inlet port fluidically connected to the first outlet port and a third outlet port fluidically connected to the second inlet port.
  • the tube bundle heat exchanger according to the invention, and generally designated 1, comprises a shell 2 which defines an interior volume 3.
  • a bundle 20 of tubes 21 extends in the interior volume 3 with a first axis O1 arranged in a first longitudinal direction.
  • the shell 2 comprises, at a first end 2.1, a first inlet port 4 for a cooling fluid arranged so that the cooling fluid penetrates the volume 3 along a second axis O2 arranged along a second direction.
  • the inlet port 4 is here a stitching 5 attached by welding to the grille 2.
  • the stitching 5 is for example in the form of a right cylinder with an axis coincident with the second axis O2 of penetration of the cooling fluid into the volume 3, in the second direction, and whose free end 5.1 comprises a flange 6.
  • the shell 2 also comprises, at its second end 2.2 opposite the end 2.1, a first outlet port 7 of the cooling fluid arranged so that that the cooling fluid leaves the interior volume 3 along a third axis O3 along a third direction.
  • the outlet port 7 is here a stitching 8 attached by welding to the grille 2.
  • the stitching 8 is for example in the form of a right cylinder with an axis coincident with the third axis O3 of the outlet of the cooling fluid from the volume 3, according to the third direction, and whose free end 8.1 includes a flange 9.
  • the first direction is orthogonal to the second direction and to the third direction.
  • the first axis O1, second axis O2 and third axis O3 are non-coplanar. More specifically, the second axis and a first plane P1 comprising the first axis and which is parallel to the direction O2 are separated by a first distance d1 of between ten percent and forty percent of the diameter of the shell, and preferably between twenty percent and thirty percent. For example, for a calender with a diameter of five hundred millimeters, this distance is preferably between fifty millimeters and two hundred millimeters, for example one hundred and twenty-five millimeters.
  • the third axis O3 and a second plane P2 comprising the first axis O1 and which is parallel to the third direction are separated by a second distance d2 of between ten percent and forty percent of the diameter of the shell, and preferably between twenty percent and thirty percent.
  • this distance is preferably between fifty millimeters and two hundred millimeters, for example one hundred and twenty-five millimeters.
  • the direction O2 and the direction O3 form a first angle ⁇ preferably equal to ninety degrees.
  • the exchanger 1 also comprises a first pierced support 10 and a second pierced support 11 welded to the grille 2.
  • the exchanger 1 is of the "No Tube In Window” type, which means that the interior volume 3 comprises a first fluid distribution portion 12 devoid of tube 21. More particularly in the embodiment of the figures 1 to 4 , the shell 2 comprises a first portion 12 and a second portion 13 devoid of tube 21.
  • the bundle 20 comprises a first row 22 of tubes 21 which delimits, with an inner face 14 of the shell 2, the portion 12.
  • the first row 22 is arranged so that a first straight line D1 is tangent to the tubes 21 of the row 22, and perpendicular to the generatrix thereof, forms a second angle ⁇ with the direction O2.
  • the second angle ⁇ is here equal to forty-five degrees.
  • the bundle 20 also includes a second row 23 of tubes 21 which delimits, with the face 14, the portion 13.
  • the second row 23 is arranged so that a second straight line D2 tangent to the tubes 21 of the row 23, and perpendicular to the generatrix thereof, forms a third angle ⁇ with the direction O3.
  • the third angle ⁇ is here equal to forty-five degrees.
  • the beam 20 comprises a fluid inlet 24 and a fluid outlet 25 respectively provided with a flange 26 and 27.
  • a cooling device 50 comprises a first heat exchanger 1 and a second heat exchanger 101.
  • the second heat exchanger 101 corresponds to an image of the first exchanger 1 obtained by plane symmetry produced with respect to a plane parallel to the first axis of the calender and orthogonal to the third cooling fluid outlet axis.
  • Exchanger 1 is connected to exchanger 101 by bolting support plates 10 and 11 respectively to supports 110 and 111.
  • the first exchanger 1 and the second exchanger 101 are also interconnected so that the outlet port 7 of the exchanger 1 is in fluidic connection with the second inlet port 104 of the exchanger 101.
  • a tight joint by bolting between the flanges 9 and 106 can ensure the sealed connection of the ports 7 and 104.
  • a cooling device 50 compact comprising two exchangers 1 and 101 whose cooling fluid circulation circuits are connected in series.
  • Such a device 50 can be used to cool a single flow of fluid, in this case the first outlet 25 of the exchanger 1 will be connected to the second inlet 124 of the second exchanger 101.
  • the device 50 can also be used to cool two flows of different fluids using the same flow of cooling fluid.
  • the device 50 comprises a third heat exchanger 201 with a bundle of tubes.
  • the third heat exchanger 201 is a known type of exchanger, the shell 202 of which includes a third cooling fluid inlet port 204 and a third cooling fluid outlet port 207 .
  • Inlet port 204 and outlet port 207 extend across shell 202 and are aligned.
  • the third heat exchanger 201 comprises an inlet 205 of fluid to be cooled and an outlet 206 of fluid to be cooled.
  • the third heat exchanger 201 comprises an axial longitudinal wall 203 which forces the circulation of the cooling fluid in the third heat exchanger 201.
  • the cooling fluid enters the third heat exchanger 201 through the inlet port 204, circulates longitudinally in the calender 202 in a first direction of a fourth direction D4 which extends from the inlet 205 towards the outlet 206.
  • the cooling fluid then circulates in the calender 202 in a fifth direction D5 which extends from the outlet 206 towards entry 205.
  • the inlet port 204 is fluidically connected to the outlet port 7 and the outlet port 207 is fluidically connected to the inlet port 104. It is then possible to use a known heat exchanger 201 to produce a cooling device 50 at increased cooling capacity and improved compactness.
  • the device 50 comprises, in addition to the first heat exchanger 1, a fourth tube bundle heat exchanger 301 and a fifth heat exchanger 401.
  • the inlet port 304 and the outlet port 307 extend on either side of the shell 302 and are located at two opposite ends 302.1 and 302.2 of the shell 302.
  • the fourth heat exchanger 301 comprises an inlet 305 of fluid to be cooled and an outlet 306 of fluid to be cooled.
  • the fifth heat exchanger 401 is identical to the first heat exchanger 1. According to the representation of the figure 8 , the fifth heat exchanger 401 corresponds to an image of the first exchanger 1 after it has undergone a rotation of ninety degrees around its axis O1.
  • the fifth heat exchanger 401 includes a fifth coolant inlet port 404 and a fifth coolant outlet port 407.
  • the inlet port 304 is fluidly connected to the port of outlet 7 and outlet port 307 is fluidly connected to inlet port 404. It is then possible to use a known heat exchanger 301 to produce a cooling device 50 with increased cooling capacity and improved compactness.

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Abstract

Echangeur thermique (1) à faisceau de tubes comprenant : une calandre (2) qui définit un volume intérieur (3) ; un faisceau de tubes s'étendant dans le volume intérieur selon un premier axe (01), la calandre (2) comprenant :un port d'entrée (4) d'un fluide de refroidissement agencé de manière à ce que le fluide de refroidissement pénètre le volume intérieur selon un deuxième axe (O2),un port de sortie (7) du fluide de refroidissement agencé de manière à ce que le fluide de refroidissement quitte le volume intérieur selon un troisième axe,le premier axe (01) et le deuxième axe (O2) et/ou le premier axe (01) et le troisième axe (O3) sont non coplanaires.

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • La présente invention concerne le domaine des échangeurs thermiques, et plus particulièrement le domaine des échangeurs thermiques à faisceau de tubes.
    • ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
  • Classiquement, un échangeur thermique à faisceau de tubes comprend une calandre qui définit un volume intérieur à l'intérieur duquel un faisceau de tubes s'étend selon une première direction longitudinale. Un fluide à refroidir circule dans les tubes du faisceau selon un premier sens de la première direction. La calandre comprend un port d'entrée d'un fluide de refroidissement agencé de manière à ce que le fluide de refroidissement pénètre le volume intérieur selon un deuxième sens d'une deuxième direction et un port de sortie du fluide de refroidissement agencé de manière à ce que le fluide de refroidissement quitte le volume intérieur selon un troisième sens d'une troisième direction. Les échangeurs thermique réalisés selon les standards TEMA pour « Tubular Exchanger Manufacturers Association » définissent que la deuxième direction et la troisième direction sont situées dans un même plan et que le deuxième sens et le troisième sens sont identiques ou opposés.
  • Lorsqu'un refroidissement important est souhaité, par exemple dans des applications à un cycle cryogénique, il est fréquent de connecter en parallèle plusieurs échangeurs thermiques, c'est-à-dire que le débit de fluide de refroidissement fourni est partagé entre les différents échangeurs. Ceci requiert la mise en œuvre d'un volume important de tuyauteries de distribution du fluide de refroidissement entre les différents échangeurs et donc un encombrement important du dispositif de refroidissement ainsi constitué.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • L'invention a notamment pour but de réduire l'encombrement d'un dispositif de refroidissement comprenant plusieurs échangeurs thermiques à faisceaux de tubes.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • A cet effet, on prévoit un échangeur thermique à faisceau de tubes comprenant une calandre qui définit un volume intérieur et un faisceau de tubes ayant un premier axe s'étendant dans le volume intérieur selon une première direction. La calandre comprend un port d'entrée d'un fluide de refroidissement agencé de manière à ce que le fluide de refroidissement pénètre le volume intérieur selon un deuxième axe disposé selon une deuxième direction et un port de sortie du fluide de refroidissement agencé de manière à ce que le fluide de refroidissement quitte le volume intérieur selon un troisième axe disposé selon une troisième direction. Selon l'invention, le premier axe et le deuxième axe sont non coplanaires et/ou le premier axe et le troisième axe sont non coplanaires.
  • Une telle configuration facilite la liaison fluidique d'échangeurs et améliore la compacité d'un dispositif de refroidissement comprenant un tel échangeur. Avantageusement, la deuxième direction et/ou la troisième direction sont sensiblement orthogonales à la première direction.
  • Avantageusement encore, le deuxième axe et un premier plan comprenant le premier axe et parallèle à la deuxième direction sont séparés d'une première distance comprise entre dix pourcents et quarante pourcents du diamètre de la calandre, et de préférence entre vingt pourcents et trente pourcents. Par exemple, pour une calandre de diamètre cinq cent millimètres, cette distance est de préférence comprise entre cinquante millimètres et deux cent millimètres, par exemple cent-vingt-cinq millimètres. Selon un mode de réalisation préféré, la deuxième direction et la troisième direction forment un premier angle égal à quatre-vingt-dix degrés environ.
  • Les turbulences et l'usure de l'échangeur sont réduites lorsque l'échangeur est de type "No Tube In Window" (à absence de tube dans la zone de collection et/ou de distribution de fluide), et dans lequel le faisceau de tubes comprend une première rangée de tubes délimitant, avec une face intérieure de la calandre, une portion libre du volume intérieur qui est dépourvue de tube, la première rangée de tubes étant agencée de manière à ce qu'une première droite tangente à au moins deux tubes de la première rangée forme un deuxième angle avec la deuxième direction et/ou la troisième direction, le deuxième angle étant compris entre vingt et soixante-dix degrés, et préférentiellement égal à quarante-cinq degrés. L'invention concerne également un dispositif de refroidissement comprenant un premier échangeur thermique et un deuxième échangeur thermique reliés entre eux de manière à ce qu'un premier port de sortie du premier échangeur soit en lien fluidique avec un deuxième port d'entrée du deuxième échangeur, le premier échangeur et le deuxième échangeur étant du type précédemment exposé. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de refroidissement peut comprendre un troisième échangeur thermique à faisceau de tubes comprenant un troisième port d'entrée relié fluidiquement au premier port de sortie et un troisième port de sortie relié fluidiquement au deuxième port d'entrée.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
    • [Fig. 1] la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un premier mode de réalisation de l'invention ;
    • [Fig. 2] la figure 2 est une représentation schématique en coupe selon un plan II-II de l'échangeur de la figure 1;
    • [Fig. 3] la figure 3 est une représentation schématique en coupe selon un plan III-III de l'échangeur de la figure 1;
    • [Fig. 4] la figure 4 est une représentation schématique en vue de face l'échangeur de la figure 1;
    • [Fig. 5] la figure 5 est une représentation schématique en perspective d'un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
    • [Fig. 6] la figure 6 est une représentation schématique en coupe selon un plan VI-VI de l'échangeur de la figure 5;
    • [Fig. 7] la figure 7 est une représentation schématique en perspective d'un troisième mode de réalisation de l'invention ;
    • [Fig. 8] la figure 8 est une représentation schématique en perspective d'un quatrième mode de réalisation de l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • En référence aux figures 1 à 4, l'échangeur thermique à faisceau de tubes selon l'invention, et généralement désigné 1, comprend une calandre 2 qui définit un volume intérieur 3. Un faisceau 20 de tubes 21 s'étend dans le volume intérieur 3 avec un premier axe O1 disposé selon une première direction longitudinale. La calandre 2 comprend, en une première extrémité 2.1, un premier port d'entrée 4 d'un fluide de refroidissement agencé de manière à ce que le fluide de refroidissement pénètre le volume 3 selon un deuxième axe O2 disposé selon une deuxième direction. Le port d'entrée 4 est ici un piquage 5 rapporté par soudage sur la calandre 2. Le piquage 5 est par exemple en forme de cylindre droit d'axe confondu avec le deuxième axe O2 de pénétration du fluide de refroidissement dans le volume 3, selon la deuxième direction, et dont l'extrémité libre 5.1 comprend une bride 6. La calandre 2 comprend également, en sa deuxième extrémité 2.2 opposée à l'extrémité 2.1, un premier port de sortie 7 du fluide de refroidissement agencé de manière à ce que le fluide de refroidissement quitte le volume intérieur 3 selon un troisième axe O3 selon une troisième direction. Le port de sortie 7 est ici un piquage 8 rapporté par soudage sur la calandre 2. Le piquage 8 est par exemple en forme de cylindre droit d'axe confondu avec le troisième axe O3 de sortie du fluide de refroidissement du le volume 3, selon la troisième direction, et dont l'extrémité libre 8.1 comprend une bride 9.
  • Comme visible en figure 1, la première direction est orthogonale à la deuxième direction et à la troisième direction. Les premier axe O1, deuxième axe O2 et troisième axe O3 sont non coplanaires. Plus précisément, le deuxième axe et un premier plan P1 comprenant le premier axe et qui est parallèle à la direction O2 sont séparés par une première distance d1 comprise entre dix pourcents et quarante pourcents du diamètre de la calandre, et de préférence entre vingt pourcents et trente pourcents. Par exemple, pour une calandre de diamètre cinq cent millimètres, cette distance est de préférence comprise entre cinquante millimètres et deux cent millimètres, par exemple cent-vingt-cinq millimètres.
  • De la même façon, le troisième axe O3 et un deuxième plan P2 comprenant le premier axe O1 et qui est parallèle à la troisième direction sont séparés par une deuxième distance d2 comprise entre dix pourcents et quarante pourcents du diamètre de la calandre, et de préférence entre vingt pourcents et trente pourcents. Par exemple, pour une calandre de diamètre cinq cent millimètres, cette distance est de préférence comprise entre cinquante millimètres et deux cent millimètres, par exemple cent-vingt-cinq millimètres.
  • Comme visible en figure 4, la direction O2 et la direction O3 forment un premier angle α de préférence égal à quatre-vingt-dix degrés.
  • L'échangeur 1 comprend également un premier support percé 10 et un deuxième support percé 11 soudés sur la calandre 2.
  • Comme visible aux figures 2 et 3, l'échangeur 1 est de type "No Tube In Window", ce qui signifie que le volume intérieur 3 comprend une première portion 12 de distribution de fluide dépourvue de tube 21. Plus particulièrement dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, la calandre 2 comprend une première portion 12 et une deuxième portion 13 dépourvues de tube 21.
  • Le faisceau 20 comprend une première rangée 22 de tubes 21 qui délimite, avec une face intérieure 14 de la calandre 2, la portion 12. La première rangée 22 est agencée de manière à ce qu'une première droite D1 tangente aux tubes 21 de la rangée 22, et perpendiculaire à la génératrice de ceux-ci, forme un deuxième angle β avec la direction O2. Le deuxième angle β est, ici, égal à quarante-cinq degrés. Le faisceau 20 comprend également une deuxième rangée 23 de tubes 21 qui délimite, avec la face 14, la portion 13.
  • La deuxième rangée 23 est agencée de manière à ce qu'une deuxième droite D2 tangente aux tubes 21 de la rangée 23, et perpendiculaire à la génératrice de ceux-ci, forme un troisième angle γ avec la direction O3. Le troisième angle γ est, ici, égal à quarante-cinq degrés.
  • Le faisceau 20 comprend une entrée de fluide 24 et une sortie de fluide 25 respectivement pourvues d'une bride 26 et 27.
  • Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront une référence numérique augmentée d'une centaine dans la description qui suit du deuxième mode de réalisation de l'invention.
  • En référence aux figures 5 et 6, un dispositif de refroidissement 50 comprend un premier échangeur thermique 1 et un deuxième échangeur thermique 101. Le deuxième échangeur thermique 101 correspond à une image du premier échangeur 1 obtenue par symétrie plane réalisée par rapport à un plan parallèle au premier axe de la calandre et orthogonal au troisième axe de sortie du fluide de refroidissement.
  • L'échangeur 1 est relié à l'échangeur 101 par boulonnage des platines supports 10 et 11 respectivement sur les supports 110 et 111.
  • Le premier échangeur 1 et le deuxième échangeur 101 sont également reliés entre eux de manière à ce que le port de sortie 7 de l'échangeur 1 soit en lien fluidique avec le deuxième port d'entrée 104 de l'échangeur 101. Un joint serré par boulonnage entre les brides 9 et 106 peut assurer la liaison étanche des ports 7 et 104.
  • On obtient alors un dispositif de refroidissement 50 compact comprenant deux échangeurs 1 et 101 dont les circuits de circulation du fluide de refroidissement sont montés en série. Un tel dispositif 50 peut être utilisé pour refroidir un unique flux de fluide, dans ce cas la première sortie 25 de l'échangeur 1 sera reliée à la deuxième entrée 124 du deuxième échangeur 101. Le dispositif 50 peut également être utilisé pour refroidir deux flux de fluide différents à l'aide d'un même flux de fluide de refroidissement.
  • Selon un troisième mode de réalisation représenté en figure 7, le dispositif 50 comprend un troisième échangeur thermique 201 à faisceau de tubes. Le troisième échangeur thermique 201 est un échangeur de type connu dont la calandre 202 comprend un troisième port d'entrée 204 de fluide de refroidissement et un troisième port de sortie 207 de fluide de refroidissement. Le port d'entrée 204 et le port de sortie 207 s'étendent de part et d'autre de la calandre 202 et sont alignés. Le troisième échangeur thermique 201 comprend une entrée 205 de fluide à refroidir et une sortie 206 de fluide à refroidir. Le troisième échangeur thermique 201 comprend une paroi longitudinale axiale 203 qui force la circulation du fluide de refroidissement dans le troisième échangeur thermique 201. Ainsi, le fluide de refroidissement pénètre le troisième échangeur thermique 201 par le port d'entrée 204, circule longitudinalement dans la calandre 202 selon un premier sens d'une quatrième direction D4 qui s'étend depuis l'entrée 205 vers la sortie 206. Le fluide de refroidissement circule ensuite dans la calandre 202 selon une cinquième direction D5 qui s'étend depuis la sortie 206 vers l'entrée 205.
  • Le port d'entrée 204 est relié fluidiquement au port de sortie 7 et le port de sortie 207 est relié fluidiquement au port d'entrée 104. Il est alors possible d'utiliser un échangeur thermique 201 connu pour réaliser un dispositif de refroidissement 50 à capacité de refroidissement augmentée et compacité améliorée.
  • Selon un quatrième mode de réalisation représenté en figure 8, le dispositif 50 comprend, en sus du premier échangeur thermique 1, un quatrième échangeur thermique 301 à faisceau de tubes et un cinquième échangeur thermique 401. Le quatrième échangeur thermique 301 est un échangeur de type connu dont la calandre 302 comprend un quatrième port d'entrée 304 de fluide de refroidissement et un quatrième port de sortie 307 de fluide de refroidissement. Le port d'entrée 304 et le port de sortie 307 s'étendent de part et d'autre de la calandre 302 et sont situés à deux extrémités opposées 302.1 et 302.2 de la calandre 302. Le quatrième échangeur thermique 301 comprend une entrée 305 de fluide à refroidir et une sortie 306 de fluide à refroidir.
  • Le cinquième échangeur thermique 401 est identique au premier échangeur thermique 1. Selon la représentation de la figure 8, le cinquième échangeur thermique 401 correspond à une image du premier échangeur 1 après qu'il ait subi une rotation de quatre-vingt-dix degrés autour de son axe O1. Le cinquième échangeur thermique 401 comprend un cinquième port d'entrée 404 de fluide de refroidissement et un cinquième port de sortie 407 de fluide de refroidissement.
  • Le port d'entrée 304 est relié fluidiquement au port de sortie 7 et le port de sortie 307 est relié fluidiquement au port d'entrée 404. Il est alors possible d'utiliser un échangeur thermique 301 connu pour réaliser un dispositif de refroidissement 50 à capacité de refroidissement augmentée et compacité améliorée.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
  • En particulier,
    • bien qu'ici le premier axe et le deuxième axe ainsi que le premier axe et le troisième axe soient non coplanaires, l'invention s'applique également à d'autres implantations relatives des premier, deuxième et troisième axes, comme par exemple un premier axe et un deuxième axe non coplanaires et un premier et un troisième axe coplanaires, ou un premier axe et un deuxième axe coplanaires et un premier et un troisième axe non coplanaires ;
    • bien qu'ici le premier angle soit égal à quatre-vingt-dix degrés environ, l'invention s'applique également à d'autres valeurs non nulles du premier angle et différentes de cent quatre-vingt degrés, par exemple toute valeur comprise entre dix et cent-soixante-dix degrés ;
    • bien qu'ici la première droite soit tangente à tous les tubes de la première rangée, l'invention s'applique également à une première droite tangente à un nombre différent de tubes de la première rangée, comme par exemple une première droite tangente à au moins deux tubes de la première rangée ;
    • bien qu'ici le deuxième angle soit égal à quarante-cinq degrés, l'invention s'applique également à d'autres valeurs du deuxième angle différentes de zéro et de quatre-vingt-dix degrés, comme par exemple entre vingt degrés et soixante-dix degrés, ou entre trente et soixante degrés ou toute autre valeur intermédiaire ;
    • bien qu'ici le troisième angle soit égal à quarante-cinq degrés, l'invention s'applique également à d'autres valeurs du deuxième angle différentes de zéro et de quatre-vingt-dix degrés, comme par exemple entre vingt degrés et soixante-dix degrés, ou entre trente et soixante degrés ou toute autre valeur intermédiaire ;
    • bien qu'ici le faisceau de tubes soit agencé de manière à disposer d'une rangée de tubes qui réalise un angle de quarante-cinq degrés avec la deuxième direction et la troisième direction, l'invention s'applique également à un faisceau de tubes comprenant une rangée qui définit un angle de quarante-cinq degrés avec une seule des deuxième ou troisième direction ;
    • bien qu'ici on parle de fluide de refroidissement, l'invention s'applique également à un fluide de réchauffage.

Claims (5)

  1. Echangeur thermique (1, 101) à faisceau (20) de tubes (21) comprenant :
    une calandre (2, 102) qui définit un volume intérieur (3) ;
    un faisceau (20) de tubes (21) s'étendant dans le volume intérieur (3) selon un premier axe (O1) disposé selon une première direction longitudinale,
    la calandre (2) comprenant, à une première extrémité longitudinale, :
    un port d'entrée (4, 104) d'un fluide de refroidissement agencé de manière à ce que le fluide de refroidissement pénètre le volume intérieur (3) selon un deuxième axe(O2), la calandre comprenant à une deuxième extrémité longitudinale,
    un port de sortie (7, 107) du fluide de refroidissement agencé de manière à ce que le fluide de refroidissement quitte le volume intérieur (2) selon un troisième axe (O3), caractérisé en ce que
    le premier axe (O1) et le deuxième axe (O2) sont non coplanaires et/ou le premier axe (O1) et le troisième axe (O3) sont non coplanaires, et dans lequel le deuxième axe (O2) et/ou le troisième axe (O3) sont sensiblement orthogonaux au premier axe(O1), dans lequel le deuxième axe (O2) et le troisième axe (O3) forment un premier angle (α) égal à quatre-vingt-dix degrés environ.
  2. Echangeur thermique (1, 101) selon la revendication 1, dans lequel le deuxième axe (O2) et un premier plan (P1) comprenant le premier axe (O1) et parallèle au deuxième axe (O2) sont séparés d'une première distance (d1) comprise entre dix pourcents et quarante pourcents d'un diamètre de la calandre, préférentiellement vingt pourcents et trente pourcents.
  3. Echangeur thermique (1, 101) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'échangeur thermique (1, 101) est de type "No Tube In Window", et dans lequel le faisceau (20) de tubes (21) comprend une première rangée (22, 23) de tubes délimitant, avec une face intérieure (14) de la calandre (2), une portion libre (12, 13) du volume intérieur (3) qui est dépourvue de tube (21), la première rangée (22, 23) de tubes étant agencée de manière à ce qu'une première droite (D1) tangente à au moins deux tubes (21) de la première rangée (22) forme un deuxième angle (β) avec la deuxième direction (O2) et/ou la troisième direction (O3), le deuxième angle (β) étant compris entre vingt degrés et soixante-dix degrés, et préférentiellement égal à quarante-cinq degrés.
  4. Dispositif de refroidissement (50) comprenant un premier échangeur thermique (1) et un deuxième échangeur thermique (101) reliés entre eux de manière à ce qu'un premier port de sortie (7) du premier échangeur (1) soit en lien fluidique avec un deuxième port d'entrée (104) du deuxième échangeur (101), le premier échangeur (1) et le deuxième échangeur (101) étant conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.
  5. Dispositif de refroidissement (50) selon la revendication 4, comprenant un troisième échangeur thermique (201) à faisceau de tubes comprenant un troisième port d'entrée (204, 304) relié fluidiquement au premier port de sortie (7) et un troisième port de sortie (207, 307) relié fluidiquement au deuxième port d'entrée (104, 404) .
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