FR2669414A1 - Heat-exchanger method and exchanger for implementing this method - Google Patents

Heat-exchanger method and exchanger for implementing this method Download PDF

Info

Publication number
FR2669414A1
FR2669414A1 FR9014504A FR9014504A FR2669414A1 FR 2669414 A1 FR2669414 A1 FR 2669414A1 FR 9014504 A FR9014504 A FR 9014504A FR 9014504 A FR9014504 A FR 9014504A FR 2669414 A1 FR2669414 A1 FR 2669414A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
fluid
partitions
tubes
box
radiant
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.)
Granted
Application number
FR9014504A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2669414B1 (en
Inventor
Suhas Didier
Gosselin Dominique
Vivien Didier
Mulet Jean-Charles
Martin Dit Neuville Herve
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.)
Engie SA
Original Assignee
Gaz de France SA
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 Gaz de France SA filed Critical Gaz de France SA
Priority to FR9014504A priority Critical patent/FR2669414B1/en
Publication of FR2669414A1 publication Critical patent/FR2669414A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2669414B1 publication Critical patent/FR2669414B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/08Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes
    • F24H3/087Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes using fluid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F24H3/0405Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F28F2009/222Particular guide plates, baffles or deflectors, e.g. having particular orientation relative to an elongated casing or conduit
    • F28F2009/224Longitudinal partitions

Abstract

The exchanger comprises a casing passed through, from its face 2 to its face 3, by a flow of fluid to be heated. Radiator tubes with incorporated gas burner (41 to 45) are distributed transversely in the casing, in a zigzag. Corrugated partitions (51 to 56) divide the stream of fluid into adjacent elementary streams, between which no flow of fluid is possible. Constrictions (7i i) regulate the flow in each elementary stream, upstream of each radiator tube. Application to improving the efficiency and the uniformity of the heating of a flow of fluid.

Description

La présente invention est relative à un procédé d'échange thermique et à un échangeur conçu pour la mise en oeuvre de ce procédé. Plus particulièrement, l'invention est relative à un tel échangeur conçu pour chauffer uniformément une veine d'un fluide gazeux par passage sur des éléments chauffants, utilisant le gaz naturel brut, manufacturé ou de récupération (par exemple biogaz issu de biomasse). Dans la suite on entendra par "élément chauffant", ou par "tube radiant" des organes du type défini ci-dessus, allongés transversalement à la direction de circulation du fluide. The present invention relates to a heat exchange process and to a heat exchanger designed for the implementation of this process. More particularly, the invention relates to such an exchanger designed to uniformly heat a stream of a gaseous fluid by passing over heating elements, using raw, manufactured or recovered natural gas (for example biogas from biomass). In the following, the expression "heating element" or "radiant tube" will mean organs of the type defined above, elongated transversely to the direction of circulation of the fluid.

On connaît de la demande de brevet français No. We know from French patent application No.

89 04214 du 24 mars 1989 et déposée au nom de GAZ DE
FRANCE, un appareil de chauffage comprenant notamment un échangeur 7 délimitant une chambre 39 dans laquelle sont disposés des tubes radiants en U agencés transversalement à la direction générale de circulation d'un fluide à chauffer. Dans le mode de réalisation décrit à la figure 2 de cette demande de brevet, des plaques 71 équipées d'ailettes 75 constituent des chicanes allongeant le trajet du fluide à l'intérieur de la chambre 39 en favorisant son brassage, le fluide venant ainsi récupérer des calories concentrées autour des plaques.
89 04214 of March 24, 1989 and filed on behalf of GAZ DE
FRANCE, a heating device comprising in particular an exchanger 7 delimiting a chamber 39 in which are arranged U-shaped radiant tubes arranged transversely to the general direction of circulation of a fluid to be heated. In the embodiment described in FIG. 2 of this patent application, plates 71 fitted with fins 75 constitute baffles extending the path of the fluid inside the chamber 39 by promoting its mixing, the fluid thus recovering calories concentrated around the plates.

On connaît aussi des échangeurs constitués de plusieurs nappes parallèles d'éléments chauffants allongés, superposés dans l'épaisseur d'une veine d'un fluide à réchauffer. Les éléments chauffants sont disposés transversalement à la direction d'écoulement du fluide. There are also known exchangers consisting of several parallel layers of elongated heating elements, superimposed in the thickness of a stream of a fluid to be heated. The heating elements are arranged transversely to the direction of flow of the fluid.

Ils constituent ainsi des obstacles à la progression du fluide, obstacles d'ailleurs nécessaires à la mise en contact du fluide avec les éléments chauffants. Cependant, les lignes de courant du fluide, défléchies d'une nappe à l'autre par leur rencontre avec ces éléments chauffants, créent des turbulences erratiques dans l'écoulement, qui nuisent à l'uniformité du chauffage de la veine de fluide.They thus constitute obstacles to the progression of the fluid, obstacles which are moreover necessary for bringing the fluid into contact with the heating elements. However, the current lines of the fluid, deflected from one sheet to the other by their meeting with these heating elements, create erratic turbulences in the flow, which affect the uniformity of the heating of the vein of fluid.

Le rendement de l'opération de transfert thermique en est affecté défavorablement. The efficiency of the heat transfer operation is adversely affected.

La présente invention a donc pour but de fournir un procédé d'échange thermique, et de réaliser un échangeur pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui assurent une bonne uniformité du transfert thermique, dans toute l'épaisseur de la veine à chauffer, de manière à améliorer le rendement global de l'échange de chaleur entre le fluide et les éléments chauffants. The present invention therefore aims to provide a heat exchange process, and to provide an exchanger for the implementation of this process, which ensure good uniformity of heat transfer, throughout the thickness of the stream to be heated, so as to improve the overall efficiency of the heat exchange between the fluid and the heating elements.

On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la présente description, avec un procédé d'échange thermique entre un fluide et un faisceau de tubes radiants cylindriques parallèles disposés en nappes superposées, dans un volume traversé par un courant du fluide sensiblement perpendiculaire aux axes des tubes radiants et parallèle aux plans des nappes de tubes. Suivant l'invention, on divise le courant de fluide en plusieurs veines élémentaires indépendantes conformées pour envelopper chacune seulement les tubes radiants d'une seule nappe pour y créer des conditions d'écoulement du fluide sensiblement identiques autour de chaque tube, dans tout le volume. This object of the invention is achieved, as well as others which will appear on reading this description, with a process of heat exchange between a fluid and a bundle of parallel cylindrical radiant tubes arranged in superimposed layers, in a volume crossed by a stream of fluid substantially perpendicular to the axes of the radiant tubes and parallel to the planes of the layers of tubes. According to the invention, the fluid stream is divided into several independent elementary veins shaped to each envelop only the radiant tubes with a single layer to create substantially identical fluid flow conditions around each tube, throughout the volume. .

Suivant une autre caractéristique du procédé selon l'invention, on réinitialise les conditions d'écoulement dans chaque veine élémentaire, en amont de chacun des tubes radiants successifs d'une même nappe, en faisant passer le fluide dans un étranglement allongé, de section sensiblement constante dans tout le volume. According to another characteristic of the method according to the invention, the flow conditions are reset in each elementary stream, upstream of each of the successive radiant tubes of the same layer, by passing the fluid through an elongated constriction, of substantially section constant throughout the volume.

Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention fournit un échangeur thermique du type qui comprend une pluralité de tubes radiants agencés en nappes parallèles dans un caisson traversé par un courant de fluide sensiblement perpendiculaire aux axes des tubes et parallèle aux plans des nappes de tubes. Suivant l'invention, cet échangeur comprend en outre des cloisons interposées chacune entre deux nappes adjacentes, deux cloisons encadrant chacune des nappes pour délimiter une veine élémentaire correspondante du fluide
Avantageusement les cloisons sont ondulées, le pas des ondes des cloisons étant sensiblement égal à celui des tubes dans chaque nappe de manière que chaque cloison passe entre deux nappes à une distance sensiblement constante des éléments des deux nappes, en divisant le courant de fluide en veines élémentaires adjacentes.
For the implementation of this method, the invention provides a heat exchanger of the type which comprises a plurality of radiant tubes arranged in parallel layers in a box traversed by a stream of fluid substantially perpendicular to the axes of the tubes and parallel to the planes of the layers of tubes. According to the invention, this exchanger further comprises partitions each interposed between two adjacent plies, two partitions each framing the plies to delimit a corresponding elementary stream of the fluid
Advantageously, the partitions are corrugated, the pitch of the waves of the partitions being substantially equal to that of the tubes in each ply so that each partition passes between two plies at a substantially constant distance from the elements of the two plies, dividing the current of fluid in veins. adjacent elementaries.

Les cloisons ondulées sont agencées les unes par rapport aux autres de manière à délimiter, en amont de chaque tube radiant, un étranglement allongé de section sensiblement constante dans tout le caisson, de la veine élémentaire de fluide qui passe sur le tube. The corrugated partitions are arranged relative to each other so as to delimit, upstream of each radiant tube, an elongated throttle of substantially constant section throughout the box, of the elementary stream of fluid which passes over the tube.

Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, les tubes radiants sont régulièrement distribués en quinconce dans le caisson. Les cloisons sont réalisées en tôle ondulée. According to a preferred embodiment of the invention, the radiant tubes are regularly distributed in staggered rows in the box. The partitions are made of corrugated sheet.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue perspective schématique de
l'échangeur suivant la présente invention,
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de
l'échangeur de la figure 1, et
- la figure 3 est une vue de détail, en coupe axiale
d'une extrémité d'un tube radiant équipant
l'échangeur suivant l'invention.
Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the description which follows and on examining the appended drawing in which
- Figure 1 is a schematic perspective view of
the exchanger according to the present invention,
- Figure 2 is a longitudinal sectional view of
the exchanger of FIG. 1, and
- Figure 3 is a detail view, in axial section
of one end of a radiant tube fitted
the exchanger according to the invention.

L'échangeur représenté à la figure 1 du dessin annexé, comprend un caisson 1 parallélépipédique ouvert sur deux faces opposées 2 et 3. Un courant de fluide gazeux à chauffer entre par la face 2 et sort par la face 3. Des tubes radiants, généralement cylindriques, sont montés transversalement dans le caisson 1 suivant n lits superposés de m éléments 41' 42' 43' 44' 45 respectivement. Dans l'échangeur représenté, n=5 et m=3. The exchanger shown in Figure 1 of the accompanying drawing, comprises a parallelepipedic box 1 open on two opposite faces 2 and 3. A stream of gaseous fluid to be heated enters through face 2 and exits through face 3. Radiant tubes, generally cylindrical, are mounted transversely in the box 1 along n superimposed beds of m elements 41 '42' 43 '44' 45 respectively. In the exchanger shown, n = 5 and m = 3.

Les tubes radiants peuvent être par exemple du type décrit dans la publication 84.04 du GAZ DE FRANCE intitulée "Les tubes radiants haute température à gaz". De tels tubes radiants comportent un brûleur à gaz et sont susceptibles d'atteindre en surface une température de 1000"C. Ils présentent l'avantage de permettre le chauffage d'une enceinte à haute température sans que les gaz de combustion ne viennent se mélanger au produit chauffé dans cette enceinte.The radiant tubes may for example be of the type described in GAZ DE FRANCE publication 84.04 entitled "High temperature gas radiant tubes". Such radiant tubes include a gas burner and are capable of reaching a surface temperature of 1000 "C. They have the advantage of allowing the heating of an enclosure at high temperature without the combustion gases coming to mix. to the product heated in this enclosure.

Le fluide qui circule dans le caisson 1 se réchauffe donc au contact des tubes radiants 41 à 45. Si le caisson ne contient que les tubes radiants, on conçoit que les obstacles que ceux-ci opposent à la circulation du fluide provoquent dans le caisson une macrocirculation turbulente et incontrôlée du fluide, génératrice de non-uniformités locales de la température de celui-ci. Un bon transfert thermique exigeant l'uniformité du transfert dans tout le volume délimité par l'enceinte, il apparaît que cette macrocirculation turbulente dégrade le rendement du transfert thermique. The fluid which circulates in the box 1 therefore heats up in contact with the radiant tubes 41 to 45. If the box contains only the radiant tubes, it is understandable that the obstacles which these oppose to the circulation of the fluid cause in the box a turbulent and uncontrolled macrocirculation of the fluid, generating local non-uniformities of the temperature thereof. A good thermal transfer requiring uniformity of transfer throughout the volume delimited by the enclosure, it appears that this turbulent macrocirculation degrades the efficiency of thermal transfer.

Suivant la présente invention, on homogénéise le transfert thermique dans le courant de fluide, à l'intérieur du caisson 1, en divisant ce courant en plusieurs veines élémentaires indépendantes et adjacentes conformées pour envelopper chacune seulement les tubes radiants d'une des nappes, dans des conditions d'échange thermique sensiblement uniforme dans tout le volume délimité par le caisson 1. Cette division est obtenue par interposition entre les lits adjacents de tubes radiants, de cloisons 51 à 5 6 Suivant un mode de réalisation préféré, ces cloisons sont ondulées. Sur la figure 2, les positions relatives de ces cloisons et des lits de tubes sont représentées plus précisément. Les tubes radiants à 45 étant agencés régulièrement en quinconce comme représentés sur cette figure, les cloisons ondulées 51 à utilisées présentent le même pas que les tubes et sont agencées de manière à envelopper partiellement ceux-ci, à une distance sensiblement constante de leur surface externe. According to the present invention, the heat transfer is homogenized in the fluid stream, inside the box 1, by dividing this stream into several independent and adjacent elementary veins shaped to envelop only each of the radiant tubes in one of the layers, in substantially uniform heat exchange conditions throughout the volume delimited by the box 1. This division is obtained by interposition between the adjacent beds of radiant tubes, partitions 51 to 5 6 According to a preferred embodiment, these partitions are corrugated. In Figure 2, the relative positions of these partitions and tube beds are shown more precisely. The radiant tubes at 45 being regularly arranged in staggered rows as shown in this figure, the corrugated partitions 51 to be used have the same pitch as the tubes and are arranged so as to partially envelop them, at a substantially constant distance from their external surface. .

Ainsi les cloisons 51 et 52 par exemple, délimitent un passage longitudinal dans le caisson 1, pour une veine élémentaire de fluide entrant par une fente 21 délimitée par ces deux tôles au niveau de la face 2 du caisson 1. La veine élémentaire de fluide passe d'abord dans un col ou étranglement transversal 7 délimité par deux extrema longitudinalement adjacents des ondulations des cloisons 51 et 52. Après avoir léché le tube radiant 41' en se divisant en deux branches, la veine élémentaire se reconstitue pour traverser un deuxième étranglement 712 géométriquement identique à l'étranglement 711.  Thus the partitions 51 and 52 for example, define a longitudinal passage in the box 1, for an elementary stream of fluid entering through a slot 21 delimited by these two sheets at the level of the face 2 of the box 1. The elementary stream of fluid passes first in a transverse neck or constriction 7 delimited by two longitudinally adjacent extrema of the undulations of the partitions 51 and 52. After having licked the radiant tube 41 'by dividing into two branches, the elementary vein is reconstituted to cross a second constriction 712 geometrically identical to throttle 711.

Les conditions d'écoulement du fluide dans l'étranglement 711 se reproduisent alors dans l'étranglement 712' avant que la veine ne se divise de nouveau pour passer sur l'élément chauffant suivant du même lit. On "réinitialise" ainsi, en quelque sorte, l'écoulement en amont de chaque tube radiant, sur toute la longueur du caisson, et dans chacune des veines élémentaires adjacentes délimitées par des paires de cloisons ondulées voisines.Les conditions d'écoulement étant ainsi recopiées en une pluralité d'étranglements 711 à 754 régulièrement distribués dans le volume du caisson, chaque élément de volume du fluide à chauffer rencontre dans sa traversée du caisson, une séquence de conditions d'écoulement et de chauffage identiques qui assurent l'uniformité du chauffage du fluide sortant de la face 3 du caisson, dans toute l'épaisseur du courant de fluide sortant constitué par le rassemblement en parallèle des diverses veines élémentaires. On notera aussi que, suivant l'invention, les cloisons ondulées s'opposent à une macrocirculation turbulente incontrôlée du fluide dans le caisson, génératrice de non-uniformités de chauffage. The fluid flow conditions in the constriction 711 then reproduce in the constriction 712 'before the vein divides again to pass over the next heating element of the same bed. We thus "reinitialize", in a way, the flow upstream of each radiant tube, over the entire length of the box, and in each of the adjacent elementary veins delimited by pairs of neighboring corrugated partitions. copied into a plurality of throttles 711 to 754 regularly distributed in the volume of the box, each volume element of the fluid to be heated encounters in its passage through the box, a sequence of identical flow and heating conditions which ensure the uniformity of the heating of the fluid exiting from the face 3 of the box, throughout the thickness of the flow of outgoing fluid constituted by the parallel gathering of the various elementary veins. It will also be noted that, according to the invention, the corrugated partitions oppose an uncontrolled turbulent macrocirculation of the fluid in the box, generating heating non-uniformities.

Les cloisons absorbent en outre les radiations qui n'ont pas été absorbées par le fluide. Elles créent ainsi de nouvelles surfaces d'échange thermique pour chauffer ce fluide. La surface d'échange totale est sensiblement doublée avec pour conséquence une amélioration du rendement de l'échange. The partitions also absorb radiation that has not been absorbed by the fluid. They thus create new heat exchange surfaces to heat this fluid. The total exchange surface is substantially doubled with the consequence of an improvement in the efficiency of the exchange.

On observe en outre que les cloisons enveloppent étroitement la surface de chaque tube radiant ce qui assure un bon transfert thermique, uniforme et à haut rendement, le tube étant presque enfermé entre deux cloisons qui suivent sa surface à une distance constante. It is further observed that the partitions tightly envelop the surface of each radiant tube which ensures good heat transfer, uniform and high efficiency, the tube being almost enclosed between two partitions which follow its surface at a constant distance.

La disposition en quinconce des tubes permet de chauffer les cloisons sur pratiquement toute la surface de leurs deux faces opposées. Ainsi ces cloisons sont-elles complètement utilisées à la fois au guidage et au chauffage du fluide. The staggered arrangement of the tubes makes it possible to heat the partitions over practically the entire surface of their two opposite faces. Thus these partitions are completely used both for guiding and heating the fluid.

Diverses caractéristiques technologiques de l'échangeur suivant l'invention apparaissent sur les figures 1 et 2. Sur la figure 1, on voit que les faces d'entrée 2 et de sortie 3 du caisson sont garnies de brides périphériques 8 et 9 respectivement. Sur la figure 2, apparaissent des plaques 10, 11 qui enveloppent la surface latérale du caisson 1, ces plaques étant constituées en matériau propre à isoler thermiquement ce caisson. Des organes de manutention 12 et de support 13 peuvent être incorporés au caisson. Various technological characteristics of the exchanger according to the invention appear in FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, it can be seen that the inlet 2 and outlet 3 faces of the box are lined with peripheral flanges 8 and 9 respectively. In FIG. 2, plates 10, 11 appear which surround the lateral surface of the box 1, these plates being made of material suitable for thermally insulating this box. Handling elements 12 and support 13 can be incorporated into the box.

Sur la figure 1 apparaissent aussi, en travers de la face d'entrée 2 du caisson, des entretoises encochées 14 propres à soutenir des bords des cloisons ondulées, en tôle par exemple, qui sont installées dans le caisson. Le caisson lui-même peut être réalisé en tôlerie. La figure 3 représente en coupe axiale les moyens utilisés alors pour assurer le support des tôles et des tubes radiants sur la face latérale 22' du caisson qui est caché sur la figure 1 et qui est opposé à la face 22 visible sur cette figure. In FIG. 1 also appear, across the inlet face 2 of the box, notched spacers 14 suitable for supporting the edges of the corrugated partitions, in sheet metal for example, which are installed in the box. The box itself can be made in sheet metal. Figure 3 shows in axial section the means then used to support the sheets and radiant tubes on the side face 22 'of the box which is hidden in Figure 1 and which is opposite to the face 22 visible in this figure.

Cette face 22 est d'ailleurs percée d'ouvertures disposées en quinconce pour l'introduction des tubes radiants dans le caisson, ces tubes étant supportés dans ces ouvertures, au niveau de la face 22. La face 22 étant elle aussi constituée par une tôle plane, les bords adjacents de deux tôles ondulées, 51 et 52 par exemple, sont supportés par des profilés en U (IPN) 15 et 16 respectivement, eux-mêmes soudés sur la tôle 14.This face 22 is moreover pierced with openings arranged in staggered rows for the introduction of the radiant tubes into the box, these tubes being supported in these openings, at the level of the face 22. The face 22 is also constituted by a sheet flat, the adjacent edges of two corrugated sheets, 51 and 52 for example, are supported by U-shaped profiles (IPN) 15 and 16 respectively, themselves welded to the sheet 14.

Lorsque les tubes radiants sont du type en doigt de gant à récupération, tels que représentés à la figure 8 du document GAZ DE FRANCE précité, ces tubes présentent à l'extrémité opposée à celle qui est portée par la face 22 du caisson, un téton de support 17. Pour éviter un porteà-faux du tube radiant dans le caisson 1, on soude un anneau 18 sur la face 22 du caisson et on engage le téton 17 du tube radiant 41 dans cet anneau. When the radiant tubes are of the recovery thermowell type, as shown in FIG. 8 of the aforementioned GAZ DE FRANCE document, these tubes have a stud at the end opposite to that which is carried by the face 22 of the box. of support 17. To avoid an overhang of the radiant tube in the box 1, a ring 18 is welded on the face 22 of the box and the pin 17 of the radiant tube 41 is engaged in this ring.

On remarquera, sur le schéma de la figure 3, les ajustements larges des éléments de support par rapport aux organes supportés, tubes radiants ou tôles ondulées. De fortes dilatations thermiques sont ainsi acceptables alors que, tous ces moyens étant intérieurs au caisson 1, les jeux ainsi établis sont sans inconvénient du fait de l'absence de gradient de pression au niveau de ces jeux. Note in the diagram of Figure 3, the wide adjustments of the support elements relative to the supported members, radiant tubes or corrugated sheets. Large thermal expansions are thus acceptable whereas, all these means being internal to the casing 1, the clearances thus established are without disadvantage due to the absence of pressure gradient at the level of these clearances.

Des moyens d'espacement 19,20 sont prévus entre les tôles pour empêcher que celles-ci ne bougent sensiblement les unes par rapport aux autres, en particulier sous l'effet de dilatation thermique. Ces moyens d'espacement peuvent être constitués par un rivet 19 passant dans une bague d'espacement 20, par exemple. Tout autre moyen convenable, par exemple, peut être substitué à ces moyens, au choix de l'homme de métier. Des ailettes 21 peuvent servir à écarter les tôles ondulées des éléments chauffants. Spacing means 19, 20 are provided between the sheets to prevent them from moving substantially relative to one another, in particular under the effect of thermal expansion. These spacing means can be constituted by a rivet 19 passing through a spacer ring 20, for example. Any other suitable means, for example, can be substituted for these means, at the choice of a person skilled in the art. Fins 21 can be used to separate the corrugated sheets from the heating elements.

On remarquera que le caisson de l'échangeur selon l'invention est propre à absorber sans difficulté les inévitables dilatations thermiques subies. Outre les jeux des moyens de support des tubes radiants et des tôles, il est clair que la forme ondulée de ces tôles qui séparent les veines élémentaires de fluide assure une excellente absorption de ces dilatations. It will be noted that the casing of the exchanger according to the invention is capable of absorbing the inevitable thermal expansions undergone without difficulty. In addition to the games of the support means for the radiant tubes and the sheets, it is clear that the corrugated shape of these sheets which separate the elementary fluid streams ensures excellent absorption of these expansions.

On a pu ainsi réaliser un échangeur présentant les caractéristiques et performances suivantes, données seulement à titre d'exemple
- volume intérieur du caisson : 3,2 m3
- nombre de tubes radiants : 15
- rendement sur PCI : 72 %
- puissance thermique : 550 kw
- débit d'air traité : 16.000 kg/heure
- température air entrant : 1800C
- température air sortant : 300"C
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En effet il est clair que l'échangeur suivant l'invention pourrait être adapté au refroidissement d'un courant de fluide plutôt qu'a son chauffage. La forme des tôles utilisées pour constituer les cloisons séparatrices isolant les diverses veines élémentaires, pourrait différer de celle représentée à la figure 2. Ainsi on pourrait utiliser des cloisons réalisées en tôle pliée suivant des créneaux trapézoïdaux, si des considérations économiques, par exemple, militent en faveur d'une telle réalisation. De même on pourrait moduler l'alimentation des tubes radiants, par exemple en fonction de la position du tube dans le caisson, de manière à améliorer encore la régularité de l'échange thermique.
It was thus possible to produce an exchanger having the following characteristics and performances, given only by way of example
- interior volume of the box: 3.2 m3
- number of radiant tubes: 15
- yield on PCI: 72%
- thermal power: 550 kw
- treated air flow: 16,000 kg / hour
- incoming air temperature: 1800C
- exhaust air temperature: 300 "C
Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown which has been given only by way of example. Indeed, it is clear that the exchanger according to the invention could be adapted to the cooling of a stream of fluid rather than to its heating. The shape of the sheets used to constitute the separating partitions isolating the various elementary veins, could differ from that shown in Figure 2. Thus one could use partitions made of sheet folded according to trapezoidal slots, if economic considerations, for example, militate in favor of such an achievement. Similarly, the supply of the radiant tubes could be modulated, for example as a function of the position of the tube in the box, so as to further improve the regularity of the heat exchange.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Procédé d'échange thermique entre un fluide et un faisceau de tubes radiants cylindriques parallèles disposés en nappes superposées, dans un volume traversé par un courant du fluide sensiblement perpendiculaire aux axes des tubes radiants et parallèle aux plans des nappes de tubes, caractérisé en ce qu'on divise le courant de fluide en plusieurs veines élémentaires indépendantes et identiquement conformées enveloppant chacune seulement les tubes radiants d'une seule nappe pour y créer des conditions d'écoulement du fluide sensiblement identiques autour de chaque tube, dans tout le volume. 1. A method of heat exchange between a fluid and a bundle of parallel cylindrical radiant tubes arranged in superimposed layers, in a volume traversed by a stream of fluid substantially perpendicular to the axes of the radiant tubes and parallel to the planes of the layers of tubes, characterized in what we divide the fluid stream into several independent and identically shaped elementary veins each enveloping only the radiant tubes with a single layer to create substantially identical fluid flow conditions around each tube, throughout the volume. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réinitialise les conditions d'écoulement dans chaque veine élémentaire, en amont de chacun des tubes radiants successifs d'une même nappe, en faisant passer le fluide dans un étranglement allongé de section sensiblement constante dans tout le volume. 2. Method according to claim 1, characterized in that the flow conditions are reset in each elementary stream, upstream of each of the successive radiant tubes of the same layer, by passing the fluid through an elongated constriction of substantially constant section throughout the volume. 3. Echangeur thermique pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, du type qui comprend une pluralité de tubes radiants à à 4 ), agencés en nappes parallèles dans un caisson (1) traversé par un courant de fluide sensiblement perpendiculaire aux axes des tubes et parallèle aux plans des nappes de tubes, caractérisé en ce qu'il comprend des cloisons (51 à 5 interposées chacune entre deux nappes adjacentes, deux cloisons encadrant chacune des nappes pour délimiter une veine élémentaire correspondante de fluide. 3. Heat exchanger for implementing the method according to any one of claims 1 and 2, of the type which comprises a plurality of radiant tubes to 4), arranged in parallel sheets in a box (1) crossed by a flow of fluid substantially perpendicular to the axes of the tubes and parallel to the planes of the layers of tubes, characterized in that it comprises partitions (51 to 5 each interposed between two adjacent layers, two partitions each framing the layers to delimit a corresponding elementary vein of fluid. 4. Echangeur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que les cloisons sont ondulées, le pas des ondes des cloisons étant sensiblement égal à celui des éléments dans chaque nappe de manière que chaque cloison passe entre deux nappes à une distance sensiblement constante des tubes des deux nappes. 4. Exchanger according to claim 3, characterized in that the partitions are corrugated, the pitch of the waves of the partitions being substantially equal to that of the elements in each ply so that each partition passes between two plies at a substantially constant distance from the tubes of the two tablecloths. 5. Echangeur conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les cloisons ondulées (51 à 5 sont agencées les unes par rapport aux autres de manière à délimiter, en amont de chaque tube radiant, un étranglement allongé (711 à 754) de section sensiblement constante dans tout le caisson, de la veine élémentaire de fluide qui passe sur le tube. 5. Exchanger according to claim 4, characterized in that the corrugated partitions (51 to 5 are arranged relative to each other so as to delimit, upstream of each radiant tube, an elongated constriction (711 to 754) of section substantially constant throughout the box, of the elementary stream of fluid which passes over the tube. 6. Echangeur conforme à l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les tubes radiants (41 à 45) sont régulièrement distribués en quinconce dans le caisson. 6. Exchanger according to any one of claims 4 and 5, characterized in that the radiant tubes (41 to 45) are regularly distributed in staggered rows in the box. 7. Echangeur conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les cloisons à à 56) sont réalisées en tôle ondulée.  7. Exchanger according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the partitions at to 56) are made of corrugated sheet. 8. Echangeur conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les cloisons sont réalisées en tôle pliée en créneaux trapézoïdaux. 8. Exchanger according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the partitions are made of sheet metal folded in trapezoidal slots. 9. Echangeur conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que des moyens d'espacement (19, 20 ; 21) sont prévus entre les cloisons entre elles et entre les cloisons et les tubes radiants pour maintenir les dimensions transversales des veines élémentaires.  9. Exchanger according to any one of claims 4 to 8, characterized in that spacing means (19, 20; 21) are provided between the partitions between them and between the partitions and the radiant tubes to maintain the dimensions transverse elementary veins.
FR9014504A 1990-11-21 1990-11-21 THERMAL EXCHANGE PROCESS AND EXCHANGER FOR CARRYING OUT THIS PROCESS. Expired - Lifetime FR2669414B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9014504A FR2669414B1 (en) 1990-11-21 1990-11-21 THERMAL EXCHANGE PROCESS AND EXCHANGER FOR CARRYING OUT THIS PROCESS.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9014504A FR2669414B1 (en) 1990-11-21 1990-11-21 THERMAL EXCHANGE PROCESS AND EXCHANGER FOR CARRYING OUT THIS PROCESS.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2669414A1 true FR2669414A1 (en) 1992-05-22
FR2669414B1 FR2669414B1 (en) 1993-04-30

Family

ID=9402419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9014504A Expired - Lifetime FR2669414B1 (en) 1990-11-21 1990-11-21 THERMAL EXCHANGE PROCESS AND EXCHANGER FOR CARRYING OUT THIS PROCESS.

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2669414B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0877208A3 (en) * 1997-05-07 2000-07-05 Dietrich Schröck Radiating space heating system
CN110894944A (en) * 2019-11-08 2020-03-20 西安交通大学 Snakelike channel turbulent flow low-temperature low-NOxUniform combustion gas device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH307104A (en) * 1951-07-23 1955-05-15 Waagner Biro Ag Heat exchanger.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH307104A (en) * 1951-07-23 1955-05-15 Waagner Biro Ag Heat exchanger.

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0877208A3 (en) * 1997-05-07 2000-07-05 Dietrich Schröck Radiating space heating system
CN110894944A (en) * 2019-11-08 2020-03-20 西安交通大学 Snakelike channel turbulent flow low-temperature low-NOxUniform combustion gas device
CN110894944B (en) * 2019-11-08 2020-10-27 西安交通大学 Snakelike channel turbulent flow low-temperature low-NOxUniform combustion gas device

Also Published As

Publication number Publication date
FR2669414B1 (en) 1993-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1618341B1 (en) Condensation heat exchanger
EP0688421B1 (en) Heat exchanger device and method for cooling the inner chamber therof
EP2531779B1 (en) Condensing heat exchanger for multiple fluids and device for the production of hot fluids comprising such a heat exchanger
FR2723798A1 (en) LIQUID METAL COOLED NUCLEAR REACTOR COMPRISING AN IMPROVED COOLING SYSTEM, THE SYSTEM AND A METHOD USING THE SAME.
CA3011196A1 (en) Condensation heat exchanger provided with a heat exchange device
CH644684A5 (en) ATMOSPHERIC HEATER.
FR2527317A1 (en) GAS OR LIQUID FUEL BOILER FOR THE PRODUCTION OF HOT WATER OR STEAM
FR2669414A1 (en) Heat-exchanger method and exchanger for implementing this method
FR2669413A1 (en) Heat-exchanger method and exchanger for implementing this method
FR2516229A1 (en) MATRIX FOR REGENERATING HEAT EXCHANGER, IN PARTICULAR FOR USE AS A FAN, AND REGENERATING HEAT EXCHANGER PROVIDED WITH THE MATRIX
EP0020221B1 (en) Process for controlling the temperature of the glass in a thermal treating furnace and thermal glass-treatment furnace for carrying out this process
EP0395457B1 (en) Process and apparatus for heating a flow of a gaseous fluid by successive heat exchanges
CH622091A5 (en)
CH491341A (en) Liquid heater using solar energy
EP0279713B1 (en) Process and apparatus for bringing about chemical reactions under pressure in a multi-level reaction zone using intermediate, exterior thermal treatments
FR2757257A1 (en) PLATE HEAT EXCHANGER
BE565990A (en)
FR3088418A1 (en) MULTI-SHELL FLUID COLLECTOR FOR HEAT EXCHANGER WITH CIRCULATION BETWEEN THE SHELLS OF A FLUID SEPARATE FROM THE COLLECTION
FR2500918A1 (en) AIR-LIQUID SOLAR ENERGY COLLECTOR
EP1994350A1 (en) Heat exchange assembly exchanging heat between a first and a second fluid
BE550602A (en)
FR2633379A1 (en) Jet impact heat exchanger
FR2486222A1 (en) Aircraft jet engine air reheater - has heat exchanger block with flanged ends for connection between divided air collector boxes
CH641270A5 (en) HEAT EXCHANGER HAVING TWO FLUIDS, INCLUDING A GASEOUS, IN PARTICULAR FOR A CONDENSING BOILER.
BE642201A (en)

Legal Events

Date Code Title Description
CA Change of address
CD Change of name or company name
CJ Change in legal form
CA Change of address
CD Change of name or company name
CJ Change in legal form