FR2542437A1 - Echangeur de chaleur entre deux fluides - Google Patents

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Abstract

ECHANGEUR DE CHALEUR ENTRE DEUX FLUIDES. IL COMPORTE UN FAICEAU DE TUBES 2 MONTES ENTRE UNE PREMIERE PLAQUE 3 ET UNE SECONDE PLAQUE 4 SOLIDAIRES DE MOYENS ESPACEURS 5 RIGIDES, COAXIAUX AUDITS TUBES, CHAQUE TUBE AYANT SES EXTREMITES 6, 7 FIXEES DE FACON ETANCHE RESPECTIVEMENT A LA PREMIERE ET A LA SECONDE PLAQUES, L'UN DES FLUIDES CIRCULANT A L'EXTERIEUR DES TUBES ET L'AUTRE A L'INTERIEUR. SELON L'INVENTION, LES TUBES SONT EN MATIERE PLASTIQUE, LA PRESSION DU FLUIDE CIRCULANT A L'INTERIEUR DES TUBES ETANT TOUJOURS SUPERIEURE A LA PRESSION EXTERIEURE, UNE AU MOINS DES MEMES EXTREMITES DES TUBES DEBOUCHE DANS UN COLLECTEUR 10, 12, AU MOINS UNE DES PLAQUES EST MOBILE ET MUNIE DE MOYENS DE COMPENSATION 16 POUR ASSURER LA TENSION DES TUBES ET L'ECHANGEUR COMPORTE DES MOYENS D'ESPACEMENT 18 DES TUBES. APPLICATION A LA RECUPERATION DES CALORIES D'UN LIQUIDE.

Description

La présente invention concerne un échange de chaleur entre deux fluides. Elle s'applique notam- à à la récupération de la chaleur cont@nue dans un flui@@ pou@ réchauffer un second fluide. L'un des fluides est par exe@@@e un liquide et l'autre fluide, un autre liquide "d un gaz.
L'invention s'applique à titre d'example, au réchauffage d'une solution concentrée résultant d'un traitement chimique, par une solution étendue participant à ce même traitement chimique.
On sait qu'un échang@@@ de chaleur permet le chauffage ou le refroidissement d'un fluide -dit pri maire par un autre fluide dit s@@ondaire et que l'échange de chaleur peut être réalisé par l'interm@- diaire de tubes dans lesquels circule l'un des deux fluides primaire ou secondaire, l'autre fluide sirc lant à l'extérieur desdits tubes.
On connaît des échangeurs de chaleur c por- tant des tubes métalliques. Lorsque des fluides ,@es- si @ vis-à-vis de tels tubes, l'eau salée par exemple, ciculent dans ces échangeurs, ceux-ci se détério@@nt rapidement par corrosion desdits tubes à moins d'être réalisés e materiaux ceteux.
La présente invention a pour but de remédier à ct inconvénient
Elle a pour objet un changeur de entre un fluide primatre et un fluide seconda @e, d@ genre de ceux qui comp@rtent un faisceau de tub@@ mo@ tés entre une premiere et une seconde plaques so@ldai- res de moyens espaceurs rigides, coaxiaux auxdits tubes, chaque tube ayant une de es extrémités fixée, de façon étanche, à la première plaque et son autre ex tré@@té fixée, de façon étanche, à la seconde plaque, l'un des fluides circulant à l'extérieur desdits tube et l'autre à @'intérieur, caractérisé en ce que :: - les tubes Sont réalisés en matière plastique, la
pression du f@@ide circulant à l'intéri@ur des tubes
é@@t toujours plus élevée que la pression du fluide
c@@culant à l'extérieur desdits tubes - une au moins des memes extré@@tés desdit tubes dé
bouche dans un collecteur, - au moins une desdites plaques est mobile et munie de
moyens de coation destins à assurer la tension
des tubes, - ledit échangeur comporte des rnoycns d'espacement des
tubes.
Selon un premier mode do réalisation particulier de l'échangeur objet de l'invention, les moyens esp@@eurs sont constituée pa@ une vi@ole pourvue d'au moins une entrée et une sortie pour le fluide circulant à l'extérieur des tubes.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier, les moyens esp@ceurs sont constitués par.des entretoises.
Selon un troisième m@de de réalisation particulier, les moyens espaceurs sont constitués par deux plaques occ@pant des positions opposées.
Outre la résistance à la cor @sion, un des avantages de l'utilisation de tubes en matière plastique es@ de pouvoir assurer un nettoyage interne ou externe, par simple variation de pression des flui des ; la dé@ormation des tubes pendant cette opération d@collant les impuretés déposées sur leurs parois. De plus, de tels tubes sont plus légers que des tubes mé@alliques, ce qui constitue un avantage quant au p@@@@s de l'écnangeur de chaleur objet de l'invention.
B@@ entendu, les autres constituants de cet échangeur (plaques, intérieur de l'enveloppe...), sont avantageusement réalises en des matières résistant à la corrosion ou pourvus de revêtements protecteurs anti-cor- rosion.
Par ailleurs, une matière plastique est gén@@alement un mauvais conducteur thermique. C'est p@@quoi lés tub@@ de l'échangeur objet de l'invention sont choisi@ suffisamment minces, par exemple d'épaisseur infér@eure à 500 ilm, pour permettre un bon échan- ge. thermique entre les fluides prima@@e et secondaire.
De préférence, l'épaisseur des tubes de l'échangeur selon l'invention est compri entre 30 A et 200 um, ces tubes étant ainsi équivalents, du point de vue thermique, à des tubes métalliques de 1 mm à 2 mm d'épaisseur.
Selon une caractéristique particulière de.
l'échangeur de chaleur objet de l'invention, les pre mi@@ et seconde plaques comportent des trous prévus pou@ la fixation des extrémités des tubes et chaque extrémité est fixée à l'une des plaques à l'aide d'un mancho@ et d'une bague pourvue d'une colerette et insérable dans un trou, le manchon et la bague étant prévus pour enserrer ladite extrémité et la colerette ecant prr ue pour venir en butée contre la plaque après insertion de la bague dans le trou.
Ce manchon et cett bague sont avantageu- sement réalises en ratière plastique.
Selon une autre caractéristique particulière, les tubes sont disposés verticalement et les première et seconde plaques sont disposée: horizon- talement.
Le ou les collecteurs qui assurent le passa- g@ @@ fluide à l'intérieur des tubes peuvent se pré- s@@@@er comme des enceintes pourvues d'au moins une @@@erture pour l'entrée ou la sortie du fluide circu- l@@@ à à l'intérieur des tubes, une des parois desdits collecteurs étant constituée par une plaque de l'échangeur.
On peut ainsi prévoir soit un seul colLec- teur placé à une des extrémités de l'échangeur,. soit deux @ lecteurs situés à chacune des extrémités,
Selon une autre carastéristique particulière, une au moins desdites plaques de l'échangeur est mobile, la sépa@@@ion des deux fluides par celle-ci étant assurée grace a' des moyens d'étanchéité (tels que soufflets, joints glissants, garde hydraulique par exemple).
Bien entend@@ les tu@és pourraie@t être disposés au@@ement que verticalement et les plaques autrement que horizontalement. On pourrait par exemple réaliser un échangeur à tubes horizontaux et à plaques verticales.
Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, l'échangeur objet de l'in@@@tion peut comporter des chicanes prévues pour obliger le fluide circulant à l'extérieur des.tubes à parcourir un chemin préfé- rentiel. Les chicanes peuvent être disposées, soit parallèlement. soit perpendiculairement aux tubes d'échange. Tueur nombre et leur position sont choisis en fonction du résultat désiré.
Selon une autre caractéristique particulie- re de l'invention, les fluide.' primaire et secondaire étant des liquides, ces liquides présentent des ni veaux libres et le niveau libre du liquide qui circule dans les tubes est supérieur au niveau libre du liqui-de qui circule à l'extérieur de ces tubes, de façon à établi la différence de pression entre les deux li- quide@. Alors, de préférence, les tubes sont disposés verticalement, les plaques sont disposées ho@@zonta- lement, et: la plaque fixe est située en d@ssou@ de la pla@@e mobile, ce qui simplifie la réalisation de l'échangeur de chaleur.
Lesdits moyens de compensation servent à compenser l'effort s'exerçant sur la plaque mobile de l'échangeur du fait de la différence de pressi entre les f--. :es et à maintenir les tubes te@dus en @erma- nence, même lorsque ceux-ci se dilatent ou fluent @on- gitudinalemen. sous l'effet d'un accroissement de température.
Selon un mode de réalisation particulier, 1er.- moyens de compensation sont constitués par au moins un moyen de traction (ressorts, poids,...) nli- daire de la plaque mobile de l'échangeur.
Selon un autre ode de réalisation particuliar, les moyens de compensation comprennen@ une troisième plaque étanche, mobile, placée dans l@ l@ col- lecteur, située en regard de la plaque mobile supportant les tubes, rendue solidaire de. cette dernière, reliée aux parois du collecteur de on étanche et délimitant dans le collecteur, dBune part avec la plaque mobile supportant les tubes un espace rempli du fluide circulant à l'intérieur des tubes et d'autre part avec l'autre partie du collecteur un autre espace prévu pour recevoir le fluide qu circule à l'exté-- rieur des tubes.
Selon une autre caractéristique particuliè- r@ de l'invention, lesdits moyens d'espacement sont constitués par des treillis placés les uns au-dessus d@s autres et pourvus de mailles à travers certaines desquelles passent les tubes, les autres mailles permettant le passage du fluide qui circule à l'extérieur de ces tubes.
Selon une autre caractéristique parti@uliè- re, le-s tubes sont faits en une matière plastique prise dans le groupe comprenant le polyéthylène, lf: polypropylène, le difluorure de polyv@cyle et le p@- lyamide.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référen- ce aux dessins a@nexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un mode de
réalisation particuli@@ de l'échangeur de chaleur
objet de l'inve -on, qui comprend un collecteur
d'entrée situé à la partie inférieure de l'échan-
geur, et dans lequel les moyens espaceurs sont cons
titués par une virole, les moyens de compensation
étant de: ressorts - les # igures ra et 2b sont des vues schématiques d'un
mode de réalisation particulier de la fixation des
tures aux plaques de cet échangeur ; - la figure 3 est une vue schématique d'un mode de
réalisation particulier de ces plaques 7 - les figures 4 à 6 sont des sues schématiques de mo
des de réalisation particulie@s des moyens d'espace
mun des tubes ; - la figure 7 est une vue schématique d'un mode de
réalisation particulier desdits moyens de compensa
tion ;; - la figure 8 est une vue schématique d'un mode de
réalisation dans lequel les moyens espaceurs sont
constitués par des ntretoises - les figures 9 et 10 @eprésentent un mode da réalisa
tion dans lequel les moyens espaceurs sont consti
tués par des plaques ; - enfin, les figures 11 et 12 sont des vues schéma
ques de modes de réalisation particuliers de
l'invention, dans le cas où les fluides primaire et
secondaire sont des liquides.
Sur la figure l, o@ a représenté schématiquement u@ mode de réalisation particulier de l'échangeur de chaleur objet de l'invention. Il co@- prend essentiellement : - un faisceau de @ubes 2 cylindriques parallèle
entre eux, verticaux, d'épaisseur comprise entre
30 m et 200 m, et faits en matière plastique, - une première plaque 3 et une seconde plaque 4 hori-
zontales, encore appelées plaques à tubes, en vis-à-
vis l'une de l'autre, et - une enceinte 5, ou -caisson, constituant lesdits
moyens espaceurs et formée ici par une virole de
forme par exemple cylindrique ou parallélepi
pédique, entourant le faisceau de tubes 2 et les
plaques 3 et 4 ; l'enceinte 5 étant pourvue d'ouver
tures ou de canalisations prévues pour l'entrée et
la sortie de l'un des deux fluides, et respective-
est référencées 13 et 15.
La première plaque 3 est par exemple située au@dessus de la seconde 4. Chaque tube 2 est filé, de façon étanche, par l'une 6 de ses extrémités, à la première plaque 3 et par son autre extrémité 7, à la seconde plaque 4. De plus, les tubes 2 débouchent par leurs extrémités 6 et 7 des plaques 3 et 4, qui sont p@ @@s à cet effet. La première plaque 3 es@ reliée à l'en@@inte 5 de façon étanche et rigide, à l'aide d'un cordon de soudure par exemple. La seconde plaque 4 est reliée à l'enceinte 5 de façon.étanche et mobile; par exemple à l'aide d'un soufflet 8 qui relie le pourtour de la seconde plaque 4 à l'enceinte 5.
Le fluide primaire P, par exemple plus chaud que le fluide secondaire S, pénètre dans l'échangeur par l'intermédiaire d'une première canalisation ou d'une premiere ouverture 9 qui débouche dans un pre mi@r collec@@ur 10, appelé collecteur d'entréa, délimité par la seconde plaque 4 et par l'encei@te 5.Le fluide primaire P sort de l'échangeur par l'intermé- diaire d'une seconde canalisation ou d'une seconde ouverture 11 dont est pourvu un second colle@teur 12, appelé col @cteur de sortie, délimité par la première plaque 3 et par l'enceinte @. Le collecteur d'entrée 10 coinmunique avec le collecteur @de sortie 12 pa.
l'intermédiaire des tubes 2. Le fluide secondaire pénètre par l'intermédiaire d'une troisième canalisa- tion ou d'une troisième ouverture 13 dans la partie 14 de l'enceinte 5 délimitée par les plaques 3 et 4 et par les parois latérales -e l'enceinte 5 et sort de celle-ci par l'intermédia@re d'une quatrième canalisation ou d'une quatrième ouverture 15. Cette partie 14 de l'enceinte 5 est sans communication avec les deux collecteurs 10 et 12.Ainsi, le fluide primaire P circule-t-il du collecteur d'entrée 10 au collecteur de sortie 12 en passant dans les tubes 2 par l'in@@r- médiaire desquels il cède de la chaleur au fluide se- condaire S qui, lui, circule à l'extérieur des tubes 2.
Les positions relatives des quatre canali- sations 9, 11, 13 -et 15 sont choisies de façon à realiser un échange de chaleur aussi grand que possible entre ce 1 fluides. Ainsi, la troisième canalisation 13 et la quat@ième canalisation 15 occupent-elles, dans cet exemple, des positions symétriques l'une de l'autre ri rapport au centre de l'échangeur. De plus, la t@@isiè@e canalisation 13 est située en-dessous et au v@isinage de la première plaque 3, et la quatrième canalisation 15 est située au-dessus et au voisinage de la seconde plaque 4.La première canalisation 9 tt la seconde canalisation 11 occupent également de ositions symétriques l'une de l'autre par rapport au centre de l'échangeur. Bien entendu, on ne so@tirait pas du cadre de l'invention en intervertissa@ l@s positions de la première (respectivement tr@@s@@@@e) canalisation et de la seconde (respectivement quat@@è- me) canalisation. De même, on pourrait faire circuler le fluide primaire P à l'extérieur des tubes 2, le fluide secondaire S circulant alors à l'intérieur desdits tubes 2.
La pression du fluide primaire P (circulant à l'intérieur des tube 2) est rendue supérieure à la pression du fluide secondaire S. (circulant à l'extérieur des tubes 2) pour éviter que -ces tubes ne @ déforment, du fait de leur minceur. Ainsi, des tube@ cylindriques conservent-ils constamment leur forme.
De préférence, la différence de pression positive, créée entre l'intérieur et l'extérieur des tubes, par exemple à l'aide d'une pompe, est modérée, éga@@@@ent à cause de la minceur de ces tubes qui les rend frag les. On peut réaliser par exemple une différence rel.
tive de pression très faible. Mais, du fait de cette différence de pression, une force est exercée sur. les partie non percées de la seconde plaque 4, Des res- so@ts 76 reliant le fond 17 du collecteur 10 à le. l @@@onde plaque 4 et régulièrement répartis, sont alor@ pr@vus pour contrebalancer cette force. Ces @essor@@ @ 16 ont également pour fonction de mainte@ir tous l@ t@@es 2 tendus, en compensant les effets de la dilatation thermique longitudinale de ces tubes.A ce pro p@s, on notera que la seconde plaque 4 est rendue mo b@le par rapport à l:enceinte 5 pour permettre l'e@ tension a chaud de tout le faisceau des tubes 2.
Des treillis ou grilles 18 qui seront dé- crits par la suite, permettent de maintenir les tubes @orrectement esp@cés les uns des autres. Ces treilli 18 sont disposés horizontalement à différents niveaux suffisamment @ @ches les uns des autres pour réduir@ l'effet sur les tubes -2, des vibrations engendrées pa les fluides. 0e plus, les treillis 18 sont en @ombre suffisant p@@r limiter les flèches des arcs dont les tube.;;, 2on'. tendance à prendre la for @ lorsque le fluide secondaire S entre dans l'échangeur perpendicu clairement aux tut s 2, ce qui e@@ généralement le cas, les canalisations, notamment la troisième, étant ici en pratique perpendi@ daires aux tubes.
Sur les fiv es 2a et 2b, on a représenté schématiquement un mode de réalisation particul er de la fixation des tubes 2 aux plaques 3 et 4.
Pour ce faire, on utilise. des bagues 19 pourvues, à leur extrémité supérieure, d'une colerette 20, ainsi que des manchons 21. De préférence, les bagues 19 et les manchons 21 sont en matièr On fixe d'abord les tubes 2 cylindriques sur la prémière plaque 3. Celle-ci est po@@vue d'une plu@atité de trous 22 circula tes de diamètre D bien entendu supérieur au diamètre externe des tubes 2 qui est par -exemple de l'ordre de 25 mm. Chaque bague 19 présente une face externe cyl@@@rique 23 de diamètre D e-. une face interne 24 en forme de tronc de c8ne dont le plus petit diamèt@ est égal au diamètre externe des tubes 2. Chaque m@@@@on 21 possède une face externe 25 ayapt la forme d'un tronc de cône de diamètre maximal légèrement supérieur au diamètre interne des tubes 2. De plus, les bagues 19 et les manchons 21 sont conçus de façon @@ que les troncs de cône qui leur sont respecti- vement associé aient le meme angle au sommet
Sur un tube 2 que l'on eut fixer, on enfile d'abord une bague 19, ce qui est aisément réalis en pl@@@t le tube, grdce à la minceur de celui-ci (figure 2a).A l'extrémité 6 du tube 2, on engage ensuite à forci un manchon 21, après quoi l'on pousse sur Le manchon 21 pour que le tube 2 se trouve pris entre luce interne 24 de la bague 19 et la face externe 25 du manchon 21 puis l'on repousse la bague 19 dans le trou 22 juqu'à ce qu'elle vienne en butée contre la premiè- re pl@que 3 par l'intermédiaire de la collerette 20 (figure 2b). Chaque bague 19 peut être pourvue, à @on extrémité inférieure, d'un chanfrein 26 qui faci@@te son centrage dans le. trou 22. On notera que lesaJ.,:es faces interne 24 de la bague et externe 25 du ntanchcn coopérant au maintien du tube 2 et à l'étanchéité de la fixation de ce tube sur la plaque considérée.
Les tubes pouvant être pliés sans diffi- cuité, il est possible de les fixer, sur la seconde plaque 4 comme on l'a expliqué précédemment, cette plaque étant également pourvue d'une pluralité de trous 2 de diamètre D. Pour ce faire, chaque tube 2 est passé dans un trou 22. On enfile et suite les bagues 19 sur les tubes 2 puis lgon enfonce les manchons 21 dans les tubes, après quoi ces manchons sont re@oussés sur les bagues , enfin, les manchons et les bagues sont repoussés avec les tubes, sur la seconde plaque 4, sans que l'on ne soit gené par le pliage s tubes entre les deux plaques 3 et 4.Lorsque tout le faisceau de tubes 2 a été monté, on laisse la seconde plaque libre sous son propre poids.
A titre indicatif, mais non limitatif, les tubes sont fabriqués par extrusion et faits en polyé- thylène, en polypropylène, en polyamide (comme@ciall sé sous la marque RILSAN) ou en difluorure de polyvi- nyie connu sous l'abréviation PVDF ; les bagues t les manchons sont moulés par injection et faits en poly- propylène, en difluorure de polyvinyle ou en polycar@ bonate ; les plaques 3 et t sont en métal pourvu d'un revêtement protecteur anti-corrosion par exemple en polytétrafluoréthylène ou en émail à haute température.De p éférence, le bord des trous 22 de ces plaques est mince ou embouti en forme d'entonnoir 27 (figure 3) de façon à éviter l'arrachement du revêtement pro-tecteur par. les bagues 19 lors du montage, ce qui amo@cerait une corrosion locale. Enfin, l'enceinte est par exemple en mé:l pourvu @'un revêtement pro- tecteur du genre de ceux qui sont mentionnés ci-dessus ou intégr@@ dans une construction pourvue d'un revee- ment interne en céramique.
Sur la figure 4, on a représenté schématiquement un mode de réalisation particulier des treil lis 18 qui perm@@tent de maintenir les tubes 2 espacés les un@ des autres. Ces treillis 18 sont pourvus de mailles 28 permettant le passage des tubes 2 et dau- tres mailles 29 prévues. pour Be passage du fluide secondaire S parallèlement aux tubes 2.A titre indica tiç mais non limitatif, les treillis 18 sont réalisés en métal tissé pourvu d'un revêtement protecteur anticorrosion par exemple en époxy, en polytétraflaoréthylène ou en émail à haute température. Chaque treillis 18 comporte alors une channe 30 et une trame 31 formées de fils métalliques 32 parallèles, alternativement proches et espacés les uns des autres, de façon à constitue@ des mailles 28 suffisamment larges pour permettre le passage des tubes 2. Les fils de la chaîne 30 sont par exemple perpendiculaires aux fils ds a trame 31, ce qui permet d'obtenir des mailles 28 carrées de côté Dl (distance entre deux fils espacés) égal 1 ou légèrement supérieur au diamètre externe des tubes 2, comme on le voit sur la figure 5. Les fils de la chaîne 30 pourraient également former des angles a de 60 avec les fils de la trame 31, ce qui permet- trait d'obtenir des mailles 28 en forme de losanges; comme on le volt sur la figure 6. Insérés dans l'enceinte 5 (figure 1) avant le montage du faisceau de t@bes 2, les treillis 18 sont traversés par ces tubes 2 au fur et à mesure de l'avancement du montage des dits tubes.
Su ces figures on a représenté les treillis formés de fils alternés proches ou espacés. Bien entendu, suivant le rapport du diamètre des tubes ds @@entre-axe de ceux-ci, on pourrait utiliser des treillis à espacements constants.
Les moyens d'espacement peuvent également être des plaques ajourées obtenu par moulage d'une matière plastique.
Sur la figure 7, on a représenté schématl- quement un mode de réalisation particulier desdits moyens de compensation d'un effort s'exerçant sur la seconde plaque 4 du fait que la pression du flu@de primaire P est supérieure à celle du fluide second: @e S, Dans ce mode de réalisation, particulièrement a@@p- te à un fluide primaire trè@ corrosif qui risquerait de détériorer les ressort 16 (figure 1), les moyens de compensation comprennent une troisième plaque 33 qui est étanche et donc non percée contrairement aux deux autres. Cette troisième plaque 33 est horizontale et dispose entre le fond 17 du collecteur' 10 et la seconde plaque 4, cette disposition étant telle que la première canalisation 9 débouche entre ces seconde et troisième plaques. Cette troisième plaque 33 est rigi-- dement liée à la seconde 4, par exemple par des ti@@ rants 34. Elle est en outre mobile dans le collecten@ 10 et reliée à ce dernier de façon étanche, par exem ple à l'aide diun autre souffiet 35. Elle délimi: donc, avec la seconde plaque 4, la partie du coll@@ teur d'entrée 10 dans laquelle pénètre le fluide pri maire P.Elle délimite par ailleurs, avec le fond du colle@teur 10, un autre espace 36 qui est mis en communication avec le fluide secondaire S. Ceci est par exemple réalisé à l'aide d'un conduit 37 reliant ledit autre espace 36 à la quatrième canalisation 15.
La troisième plaque 33, non percée, a une surface.. supérieure à celle de la seconde plaque 4 qui, elle, est percée. De ce fait, la force qui s'exerce sur la troisième plaque 33 par suite de la différence de pression entre ladite partie du collecteur d'entrée 10 et l'espace 36, est supérieure en intensité et opposée à colle qui s'exerce sur la seconde plaque 4. Ceci assure automatiquement, par l'intermédiaire des tirants 34, la tensi des tubes 2 qui sont fixés à la seconde plaque 4.
Bien ente@@., on pourrait intervertir les positions de la première plaque 3, fixe par rapport à l'enceint 5, et de la @@conde plaque 4, mobile par rapport à l'enceinte 5 comme on le voit sur les figures 8 et 9.
Sur la figure 8,' on a représenté schématiquement un mode de réalisation particulier de l'échan- qeur de chaleur objet de l'invention, dans lequel lesdits moyens de compensation sont des ressorts 15 qui, dans ce cas, relient la second plaque 4 à la partie supérieure 38 du collecteur 2.
Sur cette figure 8, l@s moyens espaceurs sont co@stitués par des entretoi- s 53, au nombre de qu@tre par exemple, placé@s aux quatre coins des col le@teurs, s'il s'agit d'un échangeur de forme parallélépipédique. Dans cet exemple, le fluide primaire circule à l'intérieur des tubes 2 entre les collecteurs d'entrée 10 et de sortie 12 ; mais ici les entretoises laissent un libre accès au fluide secondaire qui circule alors librement autour des tubes 2, les entre toises, constituées par exemple par des cornières, assurant que le positionnement des collecteurs.
Sur cette figure 8, les soufflets d'étan cité 8 (voir figure 1) sont remplacés par des joints glissants 39 faits par exemple en un matériau pris dans le groupe des élastomères siliconés qui résistent à de nombreux agents corrosifs. Ces joints sont fixés à- la secon@, plaque et frottent con e la paroi laté rale 40 du coll@tteur 12 mais sont représentés séparés de ce-tte paroi pour une meilleure compréhension de la figure.
Sur la figure 9, on a représenté schémati- quement un autre mode de réalisation particulier de cet échangeur de chaleur, dans lequel lesdits moyens de compensation sont réalisés à l'aide d'une troisième plaque 33, comme on l'a expliqué à propos de la figure 7. Cependant, dans le cas de la figure 9, la troisième l que 33 est située au-dessus de la seconde 4, entre cette dernière et l'extérieur à la pression moyenne du circuit secondaire L'espace 54 pour la sortie du fluide circulant dans les tubes 2 est délimité entre les plaques 4 et 33 et constitue le collecteur de sortie.La surpression qu existe dans l'espace 54 par rapport à la pression externe des tubes assure 1. ir mise en tension. Les soufflets 8 et 35 assurent les diverses étanchéités comme cela a été vu précédemment.
Dans cet exemple de la figure 9, les moyens espaceurs sont constitués par deux plaques 55 parallèles aux tubes et disposées sur deux faces opposées de l'échan- geur, celui-ci étant parallélépipédique. Les de@x plaques 55, dont une apparalt sur la coupe longittt- dinale de l'échangeur de la figure 9, sont montrées s@ r la figure 10 qui est une coupe suivant A-A de la.
figure 9. Ces deux plaques délimitent ainsi un canal daris lequel circule, suivant les flèches F, un des deux fluides, le fluide secondaire par exemple, tandis que l'autre fluide se déplace dans les tubes 2 du collecteur d'entrée 10 au collecteur de sortie 54. Le fluide secondaire pénètre et sort de l'éc@@ngeur par la totalité de la surface comprise entre les deux plaques @@ et les première et seconde plaques 3 et 4.
On réalise ainsi un échangeur à circulation croisée.
Enf@@ des chicanes peuvent être disposées sur le circuit Ju fluide circulant à l'extérieur des tubes 2, soit parallèlement aux. tube comme représenté en 56 sur la figure 1, soit perpendiculairement. à ces derniers comme représenté en 57 sur la figu@e 7.
Sur la figure 11, on a représenté schémati quement un autre mode de réalisation particulier de l'échan@eu@ de chaleur objet de l'invention, dans le cas où les flul-les primaire et @econdaire sont des liquides respectivement dits primaire P et secondaire
S. L'échangeur compor-'-- l'enceinte 5, les tubes 2 et les première et seconde plaques Bie: entendu, les tubes sont maintenus correctement espacés les uns des autres par des grilles 18 par exemple. La seconde plaque 4, mobile par rapport a l'enceinte 5 et reliée à celle-ci par le soufflet 8, est située au-dessus de la première plaque 3, fixe par rapport à l'enceinte 5.
Le sommet 41 de celle-ci est ouvert à l'air libre et forme un collecteur de sortie dont le fond est consti- tué par la seconde plaque 4 Ce collecteur 41 comporte uns canalisation de débordement 42 raccordée à une canalisation 43 prévue pour l'évacuation du liquide primaire P, l'entrée de ce dernier dans l'échangeur se faisant par l'intermédiaire de ladite première canali- sation 9 qui débouche dans le collecteur d'entrée 10 compris entre la première plaque 3 et le fond 17 du collecteur 10.
Le liquide secondaire S pénètre dans 11 échangeur par ladite troisième canalisation 13 qui débouche dans cet échangeur en dessous de la seconde pla@@e 4. Le liquide secondaire S ressort de l'échan- geur par ladite quatrième canalisation 15 qui est située @u@dessus de la première plaque 3. Cette quatriè me canalisation 15 s'élève jusqu'à un réservoir 44 avec la base 45 duquel elle communique. Un conduit 6, prévu pour l'évacuation et le réglage du niveau du liquide secondaire S communique également avec ce réservoir 44. Ce derni est ouvert à l'air libre et situé à une- altitude inférieure à celle dudit collecteur 41.
Le collecteur 41 et le réservoir 44 contien- nent respectivement les liquides primaire et secondaire. Le niveau libre 47 du liquide primaire dans le collecteur 41 est plus élevé que le niveau libre 48 du liquide secondaire dans le réservoir 44.-En admetant que le liquide secondaire pénètre sans pression dans l'échangeur, il en résulte, comme on souhaite le ea- liser, une différence positive. de pression entre le li-liide primaire et le liquide secondaire, différence qui est d'ailleurs proportionnelle à la différence des niveaux libres 47 et 48 Une force, résultant de cette différence de pression, s'exerce sur la seconde plaque 4.Cette Eorce est compensée au moyen d'un poids t9 axerçant une -ension suc la seconde plaque 4 par l'in- termédiaire d'un câble 50 qui relie le poids 49 à la seconde plaque 4, en passant sur deux poulies 51 et 52 de renvoi, d'axes horizontaux et parallèles. Cette force peut également être compen@ée par un flotteur rolié par un câble à la seconde plaque et flottant à la surface du liquide primaire.
L'échangeur représenté sur la figure 11 peut s'appliquer à la récupération de la chaleur contenue dans les eaux chargée en provenance d'une unité de traitement chimique, pour chauffer de l'eau destinée par exemple à l'arrosage de plantes ou au chauffage de serres. II peut également s'appliqu r au réchauffage de l'eau de mer avant @istillati@@, d'une part au moyen de saumure, dans un premier échangeur (conforme å celui d la figure 11), et d'autre part, au moen d'eau dis@@llée dans un second échangeur (également conforme à elui de la figure 11).
Sur la- figure l.2 est représenté, de- façon
schématique, un autre mo@e de réalisation particulier de l'invention, appliqué au cas où les fluides primai
re et secondaire so@@ des liquides. On retrou@@ sur cette figure l'enceinte S et les tube d'écha@ge 2 verticaux de la figure l qui sont bien entendu maintnus correctement espacés les uns des aut@es par des grilles 18 par exemple.Ci @que tube 2 est relié de
façon étanche, par ses extrémités, respectivement à la première pla@@e 3 horizontale et fixe et à la seconde plaque 4 hori@ontale, mobile et située en dessous de
la première. La seconde pl@que 4 est reliée de façon
étanche à l'enceinte 5 par le soufflet 8,
La seconde plaque a délimite avec le fond de
l'enceinte 5 un collecteur 5a dans lequel débouchent
les tubes 2. Les ressorts 16 de compensation relient
la seconde plaque 4 au fond de l'enceinte 5.
La seconde plaque peut être en plusieurs parties reliées l'une à l'autre de façon étanche par
des soufflets. Ledit collecteur 5a peut alors être
séparé en deux parties par une cloison 5b reliant
l'u@e desdites parties de la seconde plaque 4 au fond
de l'enceinte 5.
La première plaque 3 constitue le fond d'une sécie de déversoirs 59 et de ba@@ 60a, 60b dans le@- quels débouchent les tubes 2-. Le liquide primaire P pé@ètre dans l'échangeur par la. canalisation 9 qui.
@@@@uche dans le Fermier bac 60a et sort de l'échan- geur par la canalisation 11 qui débouche du dernier déversoir 59b de la série. Les déversoirs sont étagés en altitude de manière décroissante de l'entrée 9 du liquid@ primaire P à la sortie 11 de ce dernier, c'est-à-dire sont conçus pour que le niveau libre de liquide primaire décroisse du premier déversoir au dernier.
Les bacs 60 servent à obl@@er le liquide primaire à circuler dans les-tubes 2 et les déve@soirs 5#3 servent à la circulation du liquide primaire d'une série de tubes à la série suivante.
Le liquide secondaire S pénètre dans lWen- ceinte 5 pa: le haut de celle-ci, du côté du deruier déversoir 59@, par une canalisation 13, et sor@ de
L'enceinte 5 par le haut de celle-ci, du côté du premier bac 60a, par une canalisation 15.Des chicanes verticales 58 sont prévues dans l'enceinte 5, à l'ax térieur des tubes 2, pour augmenter le trajet du li- quide secondaire S dans l'échangeur Le liquide primaire descend du premier bac audit collecteur 5a, re m@@te dans un déversoir, redescend dans ledit collec- tt.-:r Sa, et a-insl de suite jusqu'à ce qu'il parvienne @@ dernier déversoir 59b qu'il quitte par la canalisation 11. Bien entendu, pour que la pression du liquide primaire @@it supérieure. à la pression du liquide secondaire, le niveau libre du liquide primaire dans le p@emier bac 60a est rendu supérieur au niveau libre du liquide secondaire dans l'enceinte 5.
Dans cet exemple, la circulation des fltides se fait encore à contre-couran.t. On voit en outre sur la figure 12 que les-chicanes 58 et les déversoirs 59 obligent les fluides primaire et secondaire à traverser l'échangeur respectivement selon les flèches F' et F".

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS
    1. Echangeur de chaleur entre un fluide primaire (P) et un fluide secondaire (S), du genr de ceux qui comportent un faisceau de tubes (2) montés entre une première plaque (3) et une seconde plaque (;;-) solidaires de moyens espaceurs .(5, 53, 55) rigides, coaxiaux auxdits tubes, ch @ue tube ayant une de @es extrémités (6) fixée de façon étanche à la première plaque (3) et l'autre extrémité (7) fixée de'façon étanche à Ja seconde plaque (4), l'un des fluide circulant à l'extérieur desdits tubes et l'autre à l'ir térieur, caractérisé en ce que les tubes (2) sont ré@ lisés en matière plastique, la pression du fluide ci@ culant à à l' l'intérieur des tubes étant toujours su rieure à la pression du fluide circulant à l'extérie@ :: desdits tubes, en ce qu'une au moins des m@mes extré mites (6, 7) desdits tubes débouche dans un collecteur (10, 12), en ce qu'a@ moins une desdites plaques (4) est mobile et munie de moyens de compensation (16, 33) destinés à assurer la tension des tubes et en ce que ledit échangeur comporte des moyens d'éspacement (18) des tubes.
  2. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes ont une épai-sseur comprise entre 30 IL et 200 m.
  3. 3. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le collecteur (10, 12) se présente. sous forme d'une en@einte pourvue d'au moins une ouverture (9,- 11) pour l'entrée ou 1: sortie du fluide circulant à l'inté- rieur des tubes. une des parois du collecteur étant constituée par une plaque (4) de l'échangeur.
  4. 4. changeur de chaleur selon i'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que
    les moyens espaceurs sont constitués par une virole
  5. (5) pourvue d au moins une entrée (13) et une sortie
    (15) pour le fluide circulant à l'extérieur des tubes.
    ses (53@.
    les moy@@s espaceurs sont constitués par des entretoi-
    que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu
    5, Echangeur de chaleur selon l'une quelcon
  6. 6. Echangeur de chaleur sel@n l'une quelcon
    que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que
    le@ moyens espaceurs sont constitués par de @@ plaques
    (55) occupant des positions opposées.
    sertion de la bague (19) dans le trou (22).
    pour venir en butée contre la plaque (3, 4) aprés in
    te extrémité (6, 7) et la colerette (20) étant prévue
    (21) et la bague (19) étant prévus pour ens@@rer ladi
    rette (20) et insérable dans un trou (22), le manchon
    manchon (21) el. d'une bague (19) pourvue d'une cole
    est fixée à l'une des plaques (3, 4) à l'aide d'un
  7. 7) des tubes (2) et en ce que chaque extrémité (6, 7)
    trous (22) prévus pour la fixation des extrémités (6,
    les preiaiere et seconde plaques (3, 4) comportent des
    que des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que
    7. @changeur de chaleur selon l'une quelcon
  8. 8. Echangeur de chaleur selon lune quelcon
    que des revendications 1 à 7, caractér@@é en ce que
    l'étanchéité de la plaque mobile (4) est a@@urée par
    des souf@lets (8) ou des joints glissants (39).
  9. 9. Echangeur de chaleur selon l'une quelcon
    que des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que
    les tubes (2) sont disposés verticalement et en ce que
    les première et seconde plaques (3, 4) sont dispose
    horizontalement.
  10. 10. Echangeur de chaleur selon la revendica
    tion 9, caractérisé en ce que la première plaque (3) est fixe et située au-dessus de la seconde plaque (4),
    celle-ci étant m@oile.
  11. 11. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation sont constitués par des moyens de traction tels que des ressorts (16).
  12. 12. Echangeur de chaleur selon l'une q@@l- conque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation comprennent une troisième plaque (33) étanche, mobile, placée dans le collecteur (10, 12), située en regard de la 'ique mobile (4) supportant les tubes, rendue solidaire de cette dernière, reliée aux parois du collecte@ de façon étanche et délimitant dans le collecteur, @ une part, avec la plaque mobile (4) supportant les tu@es, un espace rempli du fluide circulant dans les t@@es (2) et d'autre part avec l'autre partie du collecteur, un autre espace (36) prévu pour recevoir le fluide qui circule à l'extérieur des tubes.
  13. 13. échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que lesdits moyens (18) d'espacement sont constitués par des treillis placés les uns au-dessus des autres et pourv@s de mailles (28, 29) à travers certaines desquelles passent les tubes (2), les autrs mailles permzttant le passage du fluide qui circule à ltexté- rieur de ces tubes (23.
  14. 14. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque de tevendications 1 à i3, caractérisé en ce q'. les tubes (2) sont faits en une matiere plastique pr@se dans .e groupe comprenant le polyéthylène, le polypropylène, le difluorure de polyvinyle et le po lyamide.
  15. 15. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il compo@te des chicanes (56, 57) prévues pour obliger le fluide circulant à l'extérieur des tubes à parcourir un chemin préférentiel.
  16. 16. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les fluides primaire (P) et secondaire (S) étant des liquides, ces liquides présentent des niveaux libres (47, 48) et en ce que le niveau libre (47) du liquide qui circule dans les tubes (2) est supérieur au -niveau libre (48) du liquide qui circule à l'extérieur de ces tubes (2), de façon à établir la différence de pression entre les deux liquides.
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