FR2480925A1

FR2480925A1 - Heat exchanger, esp. for nuclear reactors - where one fluid flows through tube modules which can be isolated by valves or easily replaced

Info

Publication number: FR2480925A1
Application number: FR8009006A
Authority: FR
Inventors: Lucien Fabre; Michel Hery; Robert Lheureux; Guy Petit; Gilbert Gros
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 1980-04-22
Filing date: 1980-04-22
Publication date: 1981-10-23
Also published as: FR2480925B1

Abstract

The exchanger has a cylindrical casing with a vertical axis and a removable top lid. Inside the casing is a circular row of removable modules; each module consists of several vertical tubes through which a prim. fluid flows and delivers heat to a sec. fluid flowing along the outside of the tubes. The prim. fluid pref. flows into an inlet manifold at the top of each module, and then down the tubes to an exit manifold on each module. All the manifolds pref. have a radial inlet or outlet pipe passing through the casing so each module can be drained before it is dismantled. Esp. used in a reactor where nuclear fission heats a prim. fluid consisting of molten salt. The salt then transfers its heat directly to molten Pb which circulates through the tube modules to heat a tert. fluid consisting of a eutectic Pb-Bi mixt. Both fluids may also consist of sodium. When molten salt forms the prim. fluid, some salt enters the Pb and can block tube modules. By this method the blocked modules can be disconnected by valves, so the remaining modules can be used for heat transfer from Pb to a Pb-Bi eutectic without the need to interrupt the process, and with only a small loss in the total capacity of the exchanger.

Description

La présente invention concerne un échangeur thermique du type comprenant une enveloppe cylindrique à axe vertical dans laquelle la chaleur véhiculée par un fluide primaire circulant dans des tubes est transférée a un fluide secondaire. The present invention relates to a heat exchanger of the type comprising a cylindrical casing with a vertical axis in which the heat conveyed by a primary fluid flowing in tubes is transferred to a secondary fluid.

Des échangeurs de ce type sont utilisés notamment dans les réacteurs nucléaires afin de transférer la chaleur produite par la fission nucléaire dans le coeur-du réacteur entre les circuits primaire et secondaire ou secondaire et tertiaire de ce dernier. En particulier, dgs échangeurs thermiques de ce type peuvent être utilisés pour assurer un transfert de chaleur entre deux métaux liquides. Ces métaux liquides peuvent être constitués par exemple par du plomb et un melange eutectique plomb-bismuth qui circulent respectivement dans les circuits secondaire et tertiaire dgun réacteur a sel fondu, ou par le sodium qui circule dans les circuits primaire et secondaire des réacteurs a neutrons rapides. Exchangers of this type are used in particular in nuclear reactors in order to transfer the heat produced by nuclear fission in the core of the reactor between the primary and secondary or secondary and tertiary circuits of the latter. In particular, dgs heat exchangers of this type can be used to ensure heat transfer between two liquid metals. These liquid metals can consist, for example, of lead and a lead-bismuth eutectic mixture which circulate respectively in the secondary and tertiary circuits of a molten salt reactor, or by sodium which circulates in the primary and secondary circuits of fast neutron reactors. .

Dans le cas particulier des réacteurs a sel fondu, l'échange de chaleur entre le sel du circuit primaire et le plomb du circuit secondaire se fait par contact direct, de sorte que de fines gouttelettes de sel sont entraînées par le plomb Les températures des tubes dans lesquels circule le plomb a l'intérieur de l'échangeur assurant le transfert thermique entre le plomb et le mélange plomb-bismuth du circuit tertiaire sont inférieures au point de fusion du sel entrainé par le plomb. Le sel risque donc de se déposer sur les parois des tubes de l'échangeur. Cette situation peut conduire à un bouchage des tubes ou a une défaillance affectant le faisceau d'échange. In the particular case of molten salt reactors, the heat exchange between the salt of the primary circuit and the lead of the secondary circuit is done by direct contact, so that fine salt droplets are entrained by the lead. in which the lead circulates inside the exchanger ensuring the thermal transfer between the lead and the lead-bismuth mixture of the tertiary circuit are lower than the melting point of the salt entrained by the lead. Salt therefore risks depositing on the walls of the exchanger tubes. This situation can lead to blockage of the tubes or to a failure affecting the exchange harness.

La présente invention a principalement pour objet la réalisation d'un nouvel échangeur thermique permettant de résoudre les difficultés qui viennent d'être mentionnées. Plus précisément, l'invention a pour objet la réalisation d'un échangeur thermique permettant d'isoler par des vannes un module défaillant sans que les performances globales de l'échangeur ne soient sensiblement affectées, tout en autorisant une intervention à distance et de courte durée pour remplacer la partie défaillante de l'échangeur. L'invention a également pour objet de réaliser un échangeur dont l'encombrement et le prix sont voisins de ceux d'un échangeur classique du même type. The main object of the present invention is the production of a new heat exchanger making it possible to solve the difficulties which have just been mentioned. More specifically, the subject of the invention is the production of a heat exchanger making it possible to isolate by means of valves a faulty module without the overall performance of the exchanger being appreciably affected, while allowing short-term and remote intervention time to replace the faulty part of the exchanger. The object of the invention is also to produce an exchanger whose size and price are close to those of a conventional exchanger of the same type.

De plus, bien que l'échangeur selon l'invention soit particulièrement adapté à la réalisation de l'échange de chaleur entre le plomb secondaire et le mélange tertiaire plomb-bismuth dans les réacteurs à sel fondu, l'invention n'est pas limitée à ce type d'échangeur et s'applique aussi, notamment, aux échangeurs sodium/sodium équipant les réacteurs à neutrons rapides. In addition, although the exchanger according to the invention is particularly suitable for carrying out the heat exchange between the secondary lead and the tertiary lead-bismuth mixture in molten salt reactors, the invention is not limited to this type of exchanger and also applies, in particular, to sodium / sodium exchangers fitted to fast neutron reactors.

Afin de satisfaire aux exigences mentionnées précédemment, un échangeur thermique comprenant une enveloppe cylindrique à axe vertical dans laquelle la chaleur véhiculée par un fluide primaire circulant dans des tubes est transférée à un fluide secondaire se caractérise selon la présente invention en ce que les tubes sont agencés en modules démontables disposés en couronne à l'intérieur de l'enveloppe, cette dernière présentant un couvercle amovible autorisant le montage et le démontage des modules. In order to meet the requirements mentioned above, a heat exchanger comprising a cylindrical envelope with vertical axis in which the heat conveyed by a primary fluid circulating in tubes is transferred to a secondary fluid is characterized according to the present invention in that the tubes are arranged in removable modules arranged in a crown inside the envelope, the latter having a removable cover allowing the assembly and disassembly of the modules.

Grâce à cette structure particulière, il est possible d'isoler un module sans affecter de façon sensible le fonctionnement de l'échangeur et d'intervenir à distance pour remplacer un module défaillant. Thanks to this particular structure, it is possible to isolate a module without appreciably affecting the operation of the exchanger and to intervene remotely to replace a faulty module.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque module est constitué d'un faisceau de tubes droits verticaux dont la section droite s'inscrit dans un secteur de l'enveloppe, les tubes débouchant à leurs extré- mités dans des boîtes d'entrée et de sortie qui communiquent avec des tuyauteries traversant l'enveloppe de l'échangeur. According to a preferred embodiment of the invention, each module consists of a bundle of vertical straight tubes, the cross section of which fits into a sector of the envelope, the tubes emerging at their ends in boxes of 'inlet and outlet which communicate with pipes passing through the shell of the exchanger.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, dite à modules vidangeables, les tuyauteries d'entrée et de sortie de chaque module traversent l'enveloppe de l'échangeur respectivement au-dessus et en-dessous des modules, de sorte que chaque module peut être vidangé avant son démontage Ce premier mode présente davantage de permettre une manutention des modules à température ambiante après vidange des fluides primaire et secondaire contenus dans l'échangeur. According to a first embodiment of the invention, known as with drainable modules, the inlet and outlet pipes of each module pass through the shell of the exchanger respectively above and below the modules, so that each module can be drained before dismantling This first mode has the additional advantage of allowing handling of the modules at room temperature after draining the primary and secondary fluids contained in the exchanger.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, dite à modules non vidangeables, les tuyauteries d'entrée et de sortie de chaque module traversent l'enveloppe de l'échangeur au-dessus des modules. Dans cette solution, il n'est pas possible de vidanger les modules, de sorte que la manutention de ces derniers doit être effectuée à chaud. Cependant, le montage et le démontage des raccords disposés dans les tuyauteries d'entrée et de sortie sont facilités par le fait qu'ils sont tous placés au-dessus du module à proximité immédiate du couvercle de l'enveloppe cylindrique. According to a second embodiment of the invention, known as with non-drainable modules, the inlet and outlet pipes of each module pass through the shell of the exchanger above the modules. In this solution, it is not possible to drain the modules, so that the handling of the latter must be carried out hot. However, the mounting and dismounting of the fittings arranged in the inlet and outlet pipes are facilitated by the fact that they are all placed above the module in the immediate vicinity of the cover of the cylindrical envelope.

On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, deux modes de réalisation de 11 invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un échangeur thermique à axe vertical dont les tubes sont agencés en modules vidangeables,
la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne
II-II de la figure 1,
la figure 3 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un échangeur thermique à axe vertical dont les tubes sont agencés en modules non vidangeables, et
la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne
IV-IV de la figure 3.Two embodiments of the invention will now be described, by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is a schematic longitudinal section view of a heat exchanger with a vertical axis, the tubes of which are arranged in drainable modules,
Figure 2 is a sectional view along the line
II-II of Figure 1,
FIG. 3 is a schematic longitudinal section view of a heat exchanger with a vertical axis, the tubes of which are arranged in non-drainable modules, and
Figure 4 is a sectional view along the line
IV-IV of figure 3.

Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, l'échangeur thermique selon l'invention comprend une enveloppe cylindrique 10 d'axe vertical, dont le fond de forme bombée est muni en son centre d'une tubulure d'entrée 12 du fluide secondaire et dont le haut est obturé par un couvercle ou calotte démontable 14, de forme bombée. La jonction étanche entre le couvercle 14 et la virole cylindrique de l'enveloppe 10 est réalisée au moyen d'une bride boulonhée munie d'un joint d'étanchéité annulaire. Une ou des tubulures de sortie 16 sont prévues à la partie supérieure de la virole cylindrique et disposées radialement par rapport à l'axe vertical de cette virole. In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the heat exchanger according to the invention comprises a cylindrical casing 10 with a vertical axis, the domed bottom of which is provided at its center with an inlet pipe 12 for the fluid secondary and the top of which is closed by a removable cover or cap 14, of convex shape. The tight junction between the cover 14 and the cylindrical shell of the envelope 10 is produced by means of a bolted flange provided with an annular seal. One or more outlet pipes 16 are provided at the upper part of the cylindrical shell and arranged radially relative to the vertical axis of this shell.

Le fluide secondaire qui circule entre la tubulure d'entrée 12 et les tubulures de sortie 16 est constitué par un mélange eutectique plomb/bismuth lorsque l'échangeur est disposé entre le circuit secondaire et le circuit tertiaire d'un réacteur à sel fondu. Lorsque l'échangeur est disposé entre le circuit primaire et le circuit secondaire d'un réacteur à neutrons rapides, ce fluide est constitué par du sodium. The secondary fluid which circulates between the inlet pipe 12 and the outlet pipes 16 consists of a lead / bismuth eutectic mixture when the exchanger is placed between the secondary circuit and the tertiary circuit of a molten salt reactor. When the exchanger is placed between the primary circuit and the secondary circuit of a fast neutron reactor, this fluid consists of sodium.

Conformément à la présente invention, l'échangeur comprend également des modules démontables 18 disposés en couronne à l'intérieur de l'enceinte 10 et qui sont cons titués par des faisceaux de tubes droits verticaux 20. Le fluide primaire qui circule dans les tubes 20 peut être constitué par le plomb du circuit secondaire d'un réacteur à sel fondu ou par le sodium du circuit primaire d'un réacteur à neutrons rapides. In accordance with the present invention, the exchanger also comprises removable modules 18 arranged in a ring inside the enclosure 10 and which are constituted by bundles of straight vertical tubes 20. The primary fluid which circulates in the tubes 20 may consist of lead from the secondary circuit of a molten salt reactor or sodium from the primary circuit of a fast neutron reactor.

De façon plus précise, seize modules dont la section droite s'inscrit dans un secteur de l'enveloppe 10 comme l'illustre la figure 2 sont régulièrement répartis à l'intérieur de cette dernière. Chacun des modules 18 comprend deux plaques à tubes 22 auxquelles sont fixés les tubes 20, un collecteur supérieur d'entrée 24, un collecteur inférieur de sortie 26, une tuyauterie d'entrée 28 débouchant dans le collecteur 24 et une tuyauterie de sortie 30 débouchant dans le collecteur de sortie 26. Des raccords 32 et 34 de type à serrage par demi-colliers susceptibles d'être montés et démontés à distance au moyen d'un outillage approprié sont disposés sur les canalisations d'entrée 28 et de sortie 30 à l'intérieur de l'enveloppe 10. Ces raccords peuvent notamment être du type connu sous la marque "CONOSEAL". More specifically, sixteen modules, the cross section of which fits into a sector of the envelope 10 as illustrated in FIG. 2, are regularly distributed inside the latter. Each of the modules 18 comprises two tube plates 22 to which the tubes 20 are fixed, an upper inlet manifold 24, a lower outlet manifold 26, an inlet pipe 28 opening into the manifold 24 and an outlet pipe 30 opening in the outlet manifold 26. Connections 32 and 34 of the clamping type by half-collars capable of being remotely mounted and dismounted by means of an appropriate tool are disposed on the inlet 28 and outlet 30 pipes to inside the envelope 10. These fittings may in particular be of the type known under the brand "CONOSEAL".

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, les tuyauteries d'entrée 28 traversent la virole cylindrique de l'enveloppe 10 au-dessus des modules 18 et en-dessous des tubulures de sortie 16, alors que les tuyauteries de sortie 30 traversent la virole cylindrique de l'enveloppe 10 en-dessous des modules 18. Plus précisément, les tuyauteries d'entrée 28 et de sortie 30 traversent la virole cylindrique par des parties radiales dont les axes sont disposés dans deux plans horizontaux situés respectivement au-dessus et en-dessous des modules 18 Des manchettes thermiques 36 et 38 sont prévues pour raccorder les tuyauteries 28 et 30 à la virole cylindrique de l'enveloppe 10. In the embodiment shown in Figures 1 and 2, the inlet pipes 28 pass through the cylindrical shell of the casing 10 above the modules 18 and below the outlet pipes 16, while the outlet pipes 30 pass through the cylindrical shell of the casing 10 below the modules 18. More specifically, the inlet 28 and outlet pipes 30 pass through the cylindrical shell by radial parts whose axes are arranged in two horizontal planes located respectively at above and below the modules 18 Thermal sleeves 36 and 38 are provided for connecting the pipes 28 and 30 to the cylindrical shell of the casing 10.

Afin d'acheminer le fluide secondaire pénétrant par la tubulure d'entrée 12 vers les modules 18, un noyau cylindrique 40 est dispose dans laxe de l'enveloppe 10 et présente en vis-à-vis de a tubulure entrée 12 une extré- mité en forme d'ogive 42. ia'extrémité en forme d'ogive 42 du noyau 40 est reposé sur des éléments appropriés 44 qui maintiennent le noyau 40 espacé de la tubulure d'entrée 12 tout en permettant au fluide secondaire de s'acheminer jusqu'aux modules 18.Le diamètre du noyau 40 au niveau des modules 18 est légèrement inférieur au diamètre de l'espace cylindrique défini entre ces derniers, de façon à permettre au fluide secondaire d'entrer et de sortir des modules 18 sans permettre un passage direct de ce fluide vers les tubulures de sortie 16. L'extrémité supérieure du noyau 40 est centrée par des éléments en étoile démontables 46 fixés à la virole cylindrique de l'enveloppe 10 entre les tubulures de sortie 16 et la traversée de cette virole par les tuyauteries 28. In order to route the secondary fluid entering through the inlet tubing 12 to the modules 18, a cylindrical core 40 is disposed in the axis of the casing 10 and has, opposite the inlet tubing 12, an end in the shape of a warhead 42. the end in the shape of a warhead 42 of the core 40 is rested on appropriate elements 44 which keep the core 40 spaced from the inlet pipe 12 while allowing the secondary fluid to flow up to '' to the modules 18. The diameter of the core 40 at the level of the modules 18 is slightly less than the diameter of the cylindrical space defined between the latter, so as to allow the secondary fluid to enter and leave the modules 18 without allowing passage direct of this fluid towards the outlet pipes 16. The upper end of the core 40 is centered by removable star elements 46 fixed to the cylindrical shell of the casing 10 between the outlet pipes 16 and the crossing of this shell by the pipes 28.

Cette configuration particulière du noyau 40 permet d'effectuer facilement sa depose qui est absolument indispensable au montage et au démontage des modules 18 dans la variante de réalisation des figures 1 et 2. This particular configuration of the core 40 makes it easy to carry out its removal, which is absolutely essential for mounting and dismounting the modules 18 in the variant embodiment of FIGS. 1 and 2.

Un baffle 48 est disposé dans l'espace annulaire défini entre la virole cylindrique de l'enveloppe 10 et les modules 18. Comme le noyau 46, le baffle 48 a pour but d'acheminer le fluide secondaire provenant de la tubulure 12 vers les modules 18, c'est-à-dire de permettre l'entrée et la sortie de ce fluide entre les tubes des faisceaux constituant les différents modules sans autoriser le passage direct du fluide secondaire vers les tubulures de sortie 16. A baffle 48 is disposed in the annular space defined between the cylindrical shell of the casing 10 and the modules 18. Like the core 46, the baffle 48 aims to convey the secondary fluid coming from the tubing 12 to the modules 18, that is to say to allow the entry and exit of this fluid between the tubes of the bundles constituting the different modules without authorizing the direct passage of the secondary fluid towards the outlet pipes 16.

A cet effet, le diamètre interne du baffle 48 est légèrement supérieur au diamètre externe de l'enveloppe définie par les modules 18.To this end, the internal diameter of the cabinet 48 is slightly greater than the external diameter of the envelope defined by the modules 18.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, on remarquera que les tubes droits verticaux 20 des modules 18 présentent des ondulations 50, des lyres de dilatation, ou toute autre forme équivalente permettant de compenser la dilatation différentielle entre les tubes 20 et l'enveloppe 10 à laquelle sont reliées les tuyauteries d'entrée 28 et de sortie 30 qui déterminent la position relative des collecteurs d'entrée 24 et de sortie 26,
Dans la structure particulière qui vient d'être décrite en se référant aux figures 1 et 2, il est possible d'isoler un module par des vannes placées sur les tubulures 28 et 30 entre l'échangeur et les sous-collecteurs le reliant au réacteur sans modifier de façon notoire les performances de l'échangeur. I1 est également possible de le changer à distance en un temps relativement court suivant le processus exposé ci-après. Cela devient nécessaire lors d'un bouchage des tubes 20 ou d'une défaillance quelconque affectant le faisceau de tubes de l'un des modules 18. Tel peut être le cas notamment lorsque l'échangeur est disposé entre le circuit secondaire et le circuit tertiaire d'un réacteur à sel fondu.En effet, dans ce type de réacteur, le plomb fondu du circuit secondaire pénètre à une température d'environ 550 C dans les tubes 20 et en ressort à une température d'environ 3500C, de telle sorte que les gouttelettes de sel du circuit primaire véhiculées par le plomb se trouvent à une température inférieure à leur point de fusion et peuvent se déposer sur les parois des tubes 20.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, it will be noted that the vertical straight tubes 20 of the modules 18 have corrugations 50, expansion lyres, or any other equivalent shape making it possible to compensate for the differential expansion between the tubes 20 and the casing 10 to which the inlet 28 and outlet 30 pipes are connected, which determine the relative position of the inlet 24 and outlet 26 collectors,
In the particular structure which has just been described with reference to Figures 1 and 2, it is possible to isolate a module by valves placed on the pipes 28 and 30 between the exchanger and the sub-collectors connecting it to the reactor without noticeably modifying the performance of the exchanger. It is also possible to change it remotely in a relatively short time according to the process set out below. This becomes necessary during a plugging of the tubes 20 or of any failure affecting the tube bundle of one of the modules 18. This can be the case in particular when the exchanger is arranged between the secondary circuit and the tertiary circuit. of a molten salt reactor. Indeed, in this type of reactor, the molten lead of the secondary circuit penetrates at a temperature of approximately 550 C in the tubes 20 and leaves it at a temperature of approximately 3500C, so that the salt droplets of the primary circuit carried by the lead are at a temperature below their melting point and can deposit on the walls of the tubes 20.

Chaque faisceau modulaire comporte des éléments de structure de type connu, par exemple des grilles entretoises (non représentées) leur assurant une bonne tenue mécanique et servant d'entretoises entre les tubes 20. En outre des pièces de guidage 52 et 54 solidaires de l'enveloppe 10 de l'échangeur, sur lesquelles prennent appui les modules, permettent de limiter les contraintes sur les tuyauteries 28 et 30 et facilitent la mise en place des faisceaux modulaires. Each modular beam includes structural elements of known type, for example spacer grids (not shown) ensuring good mechanical strength and serving as spacers between the tubes 20. In addition, guide parts 52 and 54 secured to the casing 10 of the exchanger, on which the modules bear, make it possible to limit the stresses on the pipes 28 and 30 and facilitate the installation of the modular bundles.

Le changement d'un module 18 s'effectue en isolant du circuit primaire L'échangeur dans lequel il se trouve au moyen de vannes d'isolement externes placées directement à la sortie du réacteur (non représentées) et en vidangeant l'échangeur du fluide secondaire qu'il contient par la tubulure d'entrée 12. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, les modules 18 sont également vidangés du fluide primaire par des purges placées sur les sous-collecteurs dans lesquels débouchent les tuyauteries de sortie 30. The change of a module 18 is carried out by isolating from the primary circuit The exchanger in which it is located by means of external isolation valves placed directly at the outlet of the reactor (not shown) and by draining the exchanger of the fluid secondary it contains via the inlet pipe 12. In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the modules 18 are also drained of the primary fluid by purges placed on the sub-collectors into which the outlet pipes 30 open. .

Ainsi, les opérations de manutention peuvent ensuite être effectuées à la température ambiante.Thus, the handling operations can then be carried out at room temperature.

La manutention proprement dite, effectuée de préférence à distance au moyen d'un appareillage approprié de type connu en soi, débute par le démontage du couvercle 14. Le noyau central 40 peut alors être déposé après démontage des éléments de centrage 46 en étoile. Cette dépose du noyau 40 est nécessaire pour permettre d'accéder au raccord démontable 34 disposé en-dessous du module 18 à remplacer. The actual handling, preferably carried out remotely by means of an appropriate apparatus of a type known per se, begins with the dismantling of the cover 14. The central core 40 can then be removed after dismantling the centering elements 46 in a star shape. This removal of the core 40 is necessary to allow access to the removable connector 34 disposed below the module 18 to be replaced.

Les raccords 32 et 34 de ce module sont ensuite démontés et le module est extrait par la partie supérieure de l'en- veloppe 10 et remplacé par le même module remis en état ou par un autre module dont la mise en place et l'installation s'effectuent dans l'ordre inverse des opérations qui viennent d'être décrites, le module extrait peut être remis en état et reprendre sa place.The connections 32 and 34 of this module are then dismantled and the module is extracted by the upper part of the casing 10 and replaced by the same rehabilitated module or by another module, the positioning and installation of which are carried out in the reverse order of the operations which have just been described, the extracted module can be repaired and take its place.

Comme on l'a déjà mentionné, ce premier mode de réalisation de l'invention présente l'avantage d'autoriser une intervention à température ambiante mais a pour inconvénient d'exiger un démontage du noyau 40 et de nécessiter la présence d'ondulations 50 sur les tubes 20. As already mentioned, this first embodiment of the invention has the advantage of authorizing intervention at room temperature but has the drawback of requiring disassembly of the core 40 and of requiring the presence of corrugations 50 on the tubes 20.

On décrira maintenant le second mode de réalisation de l'invention en se référant aux figures 3 et 4. The second embodiment of the invention will now be described with reference to FIGS. 3 and 4.

Dans cette seconde variante, les éléments correspondant à des éléments identiques du premier mode de réalisation de l'invention sont désignés par les mêmes numéros de référence augmentés de 100.In this second variant, the elements corresponding to identical elements of the first embodiment of the invention are designated by the same reference numbers increased by 100.

Cette seconde variante diffère essentiellement du premier mode par le fait que les tuyauteries de sortie 130 du fluide primaire ne traversent pas la virole cylindrique de l'enveloppe 110 en-dessous des modules 118, mais au contraire au-dessus de ces derniers et, plus précisément, entre les tubulures de sortie 116 du fluide secondaire et les tuyauteries d'entrée 128 du fluide primaire. A cet effet, et comme l'illustrent les figures 3 et 4, les tuyauteries de sortie 130 comprennent à la sortie des collecteurs 126 un coude à 1800 que prolonge une partie rectiligne disposée entre module 118 correspondant et le noyau 140. This second variant differs essentially from the first mode in that the outlet pipes 130 for the primary fluid do not pass through the cylindrical shell of the casing 110 below the modules 118, but on the contrary above the latter and, more specifically, between the outlet pipes 116 of the secondary fluid and the inlet pipes 128 of the primary fluid. To this end, and as illustrated in FIGS. 3 and 4, the outlet pipes 130 comprise at the outlet of the collectors 126 an elbow at 1800 which is extended by a rectilinear part disposed between the corresponding module 118 and the core 140.

L'extrémité de cette partie rectiligne est courbée radialement vers l'extérieur au-dessus de la tuyauterie d'entrée 128 correspondante, de telle sorte que le raccord démontable 134 peut être disposé juste au-dessus du raccord 132. Comme l'illustre la figure 4, on voit que la totalité de la tuyauterie 130, et notamment la partie rectiligne de celleci disposée entre le module 118 et le noyau 140, est disposée dans le même secteur de l'enveloppe 110 que le module 118 correspondant.The end of this rectilinear part is curved radially outwards above the corresponding inlet piping 128, so that the removable connector 134 can be arranged just above the connector 132. As illustrated in FIG. Figure 4, we see that all of the piping 130, and in particular the rectilinear part thereof disposed between the module 118 and the core 140, is disposed in the same sector of the casing 110 as the corresponding module 118.

Dans cette variante, pour empêcher le fluide secondaire de remonter entre les tuyauteries 130 dans leur partie verticale, chaque module est muni d'une cloison 156 dans la zone intérieure du secteur qu'il constitue Cette cloison solidaire des éléments de structure des modules est courbée à 900 à sa partie inférieure 158 autour des tubes 130 et laisse le fluide secondaire s'introduire dans le faisceau en partie basse et s'échapper en partie haute. In this variant, to prevent the secondary fluid from rising between the pipes 130 in their vertical part, each module is provided with a partition 156 in the interior zone of the sector which it constitutes. This partition integral with the structural elements of the modules is bent at 900 at its lower part 158 around the tubes 130 and lets the secondary fluid enter the bundle in the lower part and escape in the upper part.

Par rapport au pr aier mode des figures 1 et 2, cette seconde variante de réalisation de l'invention présente le double avantage d'autoriser un montage et un démontage faciles des raccords 132 et 134 sans nécessiter le démontage du noyau 140 et de permettre l'utilisation de tubes 120 parfaitement rectilignes puisqu'elle supprime tout problème de dilatation différentielle au niveau de ces derniers. Cependant, cette variante presente l'inconvénient de ne pas permettre la vidange du module 118 à changer. I1 en résulte que les différentes manutentions doivent être effectuées à une température suffisante pour éviter la solidification du fluide primaire circulant dans les tubes 120.Ainsi, lorsque ce fluide est constitué par du plomb, la température ambiante doit être maintenue à au Elle moins 3500C afin d'éviter la solidification du plomb contenu dans le faisceau de tubes 120. Cette température elevEe complique la manutention à distance des différents éléments de l'Echan- geur en nécessitant l'utilisation d'un outillage télécom- mandé adapté à ces conditions particulières. Compared to the pr aier mode of FIGS. 1 and 2, this second variant embodiment of the invention has the double advantage of allowing easy assembly and disassembly of the fittings 132 and 134 without requiring the disassembly of the core 140 and allowing the use of perfectly straight tubes 120 since it eliminates any problem of differential expansion at the level of the latter. However, this variant has the disadvantage of not allowing the emptying of the module 118 to change. As a result, the various handling operations must be carried out at a temperature sufficient to avoid solidification of the primary fluid circulating in the tubes 120. Thus, when this fluid consists of lead, the ambient temperature must be maintained at at least 3500C in order to avoid solidification of the lead contained in the bundle of tubes 120. This high temperature complicates remote handling of the various elements of the exchanger by requiring the use of remote-controlled tools adapted to these particular conditions.

Dans le second mode de réalisation des figures 3 et 4, comme on vient de le voir, lorsqu'il est nécessaire de remplacer l'un des modules 118, seul le fluide secondaire contenu dans l'enveloppe 110 peut être vidange alors que le fluide primaire contenu dans les modules 118 doit être maintenu à l'état liquide en maintenant la température à une valeur au moins égale à 3500C. Dans ces conditions, le couvercle 114 ainsi que l'étoile de centrage 146 du noyau 140 peuvent être démontés. Cependant, à l'inverse du mode de réalisation décrit précédemment, le noyau 140 peut être maintenu en place puisque les deux raccords 132 et 134 sont immédiatement accessibles au-dessus du module à remplacer. In the second embodiment of Figures 3 and 4, as we have just seen, when it is necessary to replace one of the modules 118, only the secondary fluid contained in the casing 110 can be drained while the fluid primary contained in modules 118 must be maintained in the liquid state by maintaining the temperature at a value at least equal to 3500C. Under these conditions, the cover 114 and the centering star 146 of the core 140 can be removed. However, unlike the embodiment described above, the core 140 can be held in place since the two fittings 132 and 134 are immediately accessible above the module to be replaced.

Lorsque ces raccords sont démontés, le module 118 est retiré, puis remplacé par un module du même type ou par lui-même après remise en état dont la mise en place à l'intérieur de l'enveloppe 110 s'effectue dans l'ordre inverse des opérations qui viennent d'être décrites.When these fittings are dismantled, the module 118 is removed, then replaced by a module of the same type or by itself after reconditioning, the installation of which inside the casing 110 is carried out in order reverse of the operations which have just been described.

Conformément à la présente invention et dans les deux modes de réalisation décrits, le volume et le coût de l'échangeur sont voisins de ceux d'un échangeur classique de performances comparables. De plus, le nombre des modules est suffisant pour que l'isolement de l'un d'entre eux n'affecte pas sensiblement les performances globales de l'échangeur. In accordance with the present invention and in the two embodiments described, the volume and the cost of the exchanger are close to those of a conventional exchanger of comparable performance. In addition, the number of modules is sufficient so that the isolation of one of them does not significantly affect the overall performance of the exchanger.

Enfin, le module défaillant peut être remplacé facilement par une intervention à distance et de courte durée.Finally, the faulty module can be easily replaced by a short-term remote intervention.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux deux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'exemple. Ainsi, dans la seconde variante décrite, les tuyauteries de sortie 130 du fluide primaire peuvent éventuellement traverser l'enveloppe 110 au-dessus des tubulures de sortie 116 du fluide secondaire, ce qui présente l'avantage de ne pas refroidir ce dernier par le fluide primaire froid avant sa sortie de l'echangeur. D'autre part, dans les deux modes de réalisation décrits, les raccords démontables à distance qui permettent l'extraction de chaque module peuvent être supprimés. Le démontage et le montage des modules s'effectuent alors automatiquement à distance en sciant les tuyauteries et en les soudant. Of course, the invention is not limited to the two embodiments which have just been described by way of example. Thus, in the second variant described, the outlet pipes 130 for the primary fluid can optionally pass through the casing 110 above the outlet pipes 116 for the secondary fluid, which has the advantage of not cooling the latter by the fluid cold primary before leaving the exchanger. On the other hand, in the two embodiments described, the remotely removable connectors which allow the extraction of each module can be eliminated. The disassembly and assembly of the modules is then carried out automatically remotely by sawing the pipes and welding them.

Claims

1. Heat exchanger comprising a cylindrical casing (10) with a vertical axis in which the heat conveyed by a primary fluid circulating in tubes (20) is transferred to a secondary fluid, characterized in that the tubes (20) are arranged in modules (18) dismountable arranged in a crown inside the envelope (10), the latter having a removable cover (14) allowing the assembly and disassembly of the modules (18).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that each module (18) consists of a bundle of vertical straight tubes (20) whose cross section fits into a sector of the envelope (10), tubes (20) opening at their ends into inlet (24) and outlet (26) manifolds which communicate with inlet (28) and outlet (30) pipes passing through the casing (10) of the exchanger.

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the inlet (28) and outlet (30) pipes of each module (18) pass through the casing (10) of the exchanger respectively above and in - below the modules (18), so that each module can be drained before disassembly.

4. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the inlet (128) and outlet (130) pipes of each module (118) pass through the casing (110) of the exchanger above the modules (118).

5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the outlet pipes (130) have a vertical part arranged in the same sector of the casing (110) as the corresponding module (118) and radially inwards by relative to the latter, so that the outlet pipes (130) pass through the casing (110) of the exchanger above the inlet pipes (128).

6. Heat exchanger according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the casing (10) has at its lower part an inlet pipe (12) of the secondary fluid disposed in the axis of the casing and, at its upper part, at least one outlet pipe (16) for the secondary fluid arranged radially with respect to the axis of the envelope, a central core (40) being arranged in the extension of the inlet pipe ( 12) to direct the secondary fluid to the removable modules (18).

7. Heat exchanger according to claim 6, taken in combination with claim 3, characterized in that the central core (40) is removable.

8. Heat exchanger according to any one of claims 6 or 7, characterized in that a baffle (48) is disposed in the annular space defined between the casing (10) of the exchanger and the removable modules ( 18) in order to direct the secondary fluid towards the latter.

9. Heat exchanger according to any one of claims 2 to 8, characterized in that each of the pipes (28,30) is equipped with a removable connection (32, 34) capable of being mounted and dismantled remotely by means appropriate tools.