FR2748558A1

FR2748558A1 - Enthalpic heat exchanger

Info

Publication number: FR2748558A1
Application number: FR9605714A
Authority: FR
Inventors: Georges Vabre
Original assignee: SOC ET ET DE CONSTRUCTION DE C
Current assignee: SOC ET ET DE CONSTRUCTION DE C
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1997-11-14

Abstract

The enthalpic heat exchanger passed through by combustion air and fire outlet smoke of a boiler is formed by a stack of horizontal plates. The plates (10-12) of the first fluid path bottom (A1,A2,A3) are lined with a layer of condensation water absorbent cloth (30,31). The plates (20-22) of the second fluid path bottom (F1,F2,F3) are provided with holes (50-52) for the passage of the condensates from the second fluid to the first fluid path and its bottom plates. The bottom plates of the second fluid path have a low point (40-42) at the level of the holes. The plates (10,11,20,21) have a curved edge forming a space.

Description

La présente invention concerne un échangeur enthalpique entre deux fluides compatibles entre eux notamment les fumées et l'air d'une chaudière, traversé par le premier fluide (air comburant alimentant le foyer) et recevant le second fluide (les fumées en sortie de foyer de chaudière), formé par un empilage horizontal de plaques définissant un chemin pour le premier et le second fluides. The present invention relates to an enthalpy exchanger between two fluids compatible with each other, in particular the fumes and air of a boiler, crossed by the first fluid (combustion air supplying the hearth) and receiving the second fluid (the fumes leaving the hearth of boiler), formed by a horizontal stacking of plates defining a path for the first and second fluids.

Les échangeurs enthalpiques et/ou massiques sont connus sous différentes formes de réalisation. On connaît également les échangeurs à plaques. Enthalpy and / or mass exchangers are known in different embodiments. Plate exchangers are also known.

Dans le cas des échangeurs massiques, appliqués aux chaudières, il s'agit de récupérer le maximum d'énergie des fumées en sortie de la chaudière pour transférer cette énergie à la chaudière par l'intermédiaire de l'air alimentant la combustion. In the case of mass exchangers, applied to boilers, it is a question of recovering the maximum energy of the fumes leaving the boiler in order to transfer this energy to the boiler via the air supplying the combustion.

Ces échangeurs sont en général d'une structure relativement compliquée, les rendant coûteux et de ce fait d'un intérêt économique immédiat relativement faible pour l'équipement d'une chaudière. These exchangers are generally of a relatively complicated structure, making them expensive and therefore of relatively low immediate economic benefit for the equipment of a boiler.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un échangeur enthalpique pour deux fluides compatibles entre eux notamment pour une chaudière, qui soit d'une structure extrêmement simple et d'un fonctionnement particulièrement efficace. The present invention aims to remedy these drawbacks and proposes to create an enthalpy exchanger for two fluids compatible with each other, in particular for a boiler, which has an extremely simple structure and a particularly efficient operation.

A cet effet, l'invention concerne un échangeur enthalpique correspondant au type défini ci-dessus, caractérisé en ce que - les plaques du fond du chemin du premier fluide sont garnies
d'une nappe de matière absorbant l'eau de condensation, - les plaques du fond du chemin du second fluide sont munies de
quelques perforations pour laisser passer les condensats sans
le second fluide, vers le chemin du premier fluide et ses
plaques de fond.To this end, the invention relates to an enthalpy exchanger corresponding to the type defined above, characterized in that - the plates at the bottom of the path of the first fluid are lined
a sheet of material absorbing the water of condensation, - the plates at the bottom of the path of the second fluid are provided with
some perforations to let the condensate pass without
the second fluid, towards the path of the first fluid and its
bottom plates.

Cet échangeur se réalise très facilement puisqu'il se compose de deux types seulement de plaques et que de plus ces deux types de plaques ont une forme très voisine. This exchanger is very easily achieved since it consists of only two types of plates and moreover these two types of plates have a very similar shape.

L'assemblage se fait également simplement par empilage de pla ques avec, toutes les deux plaques, mise en place d'une nappe absorbant l'eau et des joints d'étanchéité.The assembly is also done simply by stacking plates with, both plates, placing a water-absorbing sheet and seals.

Les travaux d'entretien d'un tel échangeur sont également très simples ; les nappes absorbantes défectueuses, éventuellement encrassées, se remplacent facilement par un simple dépilage de l'échangeur. Cette facilité de remplacement des nappes absorbantes permet également d'avoir un échangeur plus efficace, puisque par le simple remplacement des nappes on régénère les caractéristiques absorbantes ou capillaires de ces nappes dans l'échangeur et par suite on améliore l'efficacité de l'échangeur. Maintenance work on such an exchanger is also very simple; defective absorbent sheets, possibly clogged, are easily replaced by simple unstacking of the exchanger. This ease of replacement of the absorbent sheets also makes it possible to have a more efficient exchanger, since by simply replacing the sheets, the absorbent or capillary characteristics of these sheets in the exchanger are regenerated and consequently the efficiency of the exchanger is improved. .

Suivant d'autres caractéristiques - les plaques de fond du chemin du second fluide ont un point
bas au niveau des perforations.According to other characteristics - the bottom plates of the path of the second fluid have a point
low at the perforations.

- les plaques ont un bord recourbé formant organe d'écartement.- The plates have a curved edge forming a spacer.

- la nappe de matière absorbant l'eau est une nappe de tissu.- the sheet of water absorbing material is a sheet of fabric.

- l'empilage des plaques est assuré par l'intermédiaire d'un
cordon déformable formant joint, entre chaque fois deux pla
ques, avec le cas échéant interposition de la nappe absor
bante.- the stacking of the plates is ensured by means of a
deformable cord forming joint, each time between two plates
with, if necessary, interposition of the absorbent sheet
bante.

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une coupe schématique à échelle agrandie et avec des sections exagérées, d'une partie d'échangeur enthalpique selon l'invention,
- la figure 2 montre un détail de l'assemblage des plaques constituant un échangeur enthalpique selon l'invention.The present invention will be described below in more detail with the aid of an embodiment shown in the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a diagrammatic section on an enlarged scale and with exaggerated sections, of an enthalpy exchanger part according to the invention,
- Figure 2 shows a detail of the assembly of the plates constituting an enthalpy exchanger according to the invention.

Selon la figure 1, l'échangeur enthalpique pour deux fluides compatibles entre eux, selon l'invention, se compose d'un empilage de plaques 10, 11, 12...et 20, 21, 22 définissant respectivement entre elles des chemins de circulation d'un premier fluide, par exemple de l'air Al, A2, A3 et des chemins de circulation d'un second fluide par exemple des fumées F1, F2, F3..., dans le cas d'un échangeur appliqué à l'air comburant et aux fumées d'une chaudière. According to Figure 1, the enthalpy exchanger for two fluids compatible with each other, according to the invention, consists of a stack of plates 10, 11, 12 ... and 20, 21, 22 respectively defining paths between them circulation of a first fluid, for example air Al, A2, A3 and paths of circulation of a second fluid for example fumes F1, F2, F3 ..., in the case of an exchanger applied to combustion air and fumes from a boiler.

Comme dans tout échangeur, ces chemins, empruntés par un même fluide, peuvent être branchés en parallèle ou en série. Il en est ainsi des chemins du premier fluide Al, A2, A3 et par ailleurs du second fluide F1, F2, F3...Le branchement en série ou en parallèle des chemins ou parties de chemins associés à un même fluide se font au niveau des boîtes d'extrémité non représentées, situées à gauche et à droite des deux lignes verticales coupant l'exemple d'échangeur représenté à la figure 1. As in any exchanger, these paths, taken by the same fluid, can be connected in parallel or in series. This is the case for the paths of the first fluid A1, A2, A3 and moreover of the second fluid F1, F2, F3 ... The connection in series or in parallel of the paths or parts of paths associated with the same fluid takes place at the level end boxes not shown, located to the left and right of the two vertical lines intersecting the example of the exchanger shown in Figure 1.

Les chemins du premier fluide 1 sont délimités par un fond 10, 20, 21, en général horizontal, recouvert d'une nappe 30, 31, 32 de matière absorbant l'humidité ainsi que par la face inférieure des plaques 20, 21, 22 formant les chemins du second fluide F1, F2, F3...avec la surface inférieure des plaques 10, 11, 12 constituant les fonds des chemins du premier fluide. The paths of the first fluid 1 are delimited by a bottom 10, 20, 21, generally horizontal, covered with a sheet 30, 31, 32 of moisture-absorbing material as well as by the underside of the plates 20, 21, 22 forming the paths of the second fluid F1, F2, F3 ... with the lower surface of the plates 10, 11, 12 constituting the bottoms of the paths of the first fluid.

Les plaques 20, 21, 22 des chemins du second fluide ont chacune un point bas 40, 41, 42 au niveau duquel les plaques ont des perçages traversants 50, 51, 52. Le nombre des perçages est aussi réduit que possible ; il est suffisant pour permettre aux condensats représentés par des cercles C de descendre d'un chemin du second fluide F1, F2, F3 dans un chemin du premier fluide Al, A2, A3 et se distribuer sur la nappe absorbante correspondante 30, 31, 32 ; cela permet à l'air passant par les chemins Al, A2, A3 de se réchauffer de manière supplémentaire au contact des condensats et de se charger en humidité. The plates 20, 21, 22 of the paths of the second fluid each have a low point 40, 41, 42 at which the plates have through holes 50, 51, 52. The number of holes is as small as possible; it is sufficient to allow the condensates represented by circles C to descend from a path of the second fluid F1, F2, F3 in a path of the first fluid Al, A2, A3 and distribute over the corresponding absorbent sheet 30, 31, 32 ; this allows the air passing through paths A1, A2, A3 to heat up further in contact with the condensates and to be charged with moisture.

Les points bas 40, 41, 42 peuvent être des déformations dans les plaques vers lesquelles convergent les pentes des parties de chaque plaque. The low points 40, 41, 42 may be deformations in the plates towards which the slopes of the parts of each plate converge.

Il peut également s'agir simplement de l'extrémité de la plaque inclinée. It can also be simply the end of the inclined plate.

De manière générale, la pente des plaques de fond des chemins du second fluide (20, 21, 22...) est relativement peu inclinée, l'inclinaison servant simplement à regrouper l'eau de condensation au niveau des perçages. In general, the slope of the bottom plates of the paths of the second fluid (20, 21, 22 ...) is relatively little inclined, the inclination simply serving to collect the condensation water at the level of the bores.

Ces pentes sont fortement exagérées à la figure 1. These slopes are greatly exaggerated in Figure 1.

La figure 2 montre schématiquement un détail des plaques et de leur assemblage. Figure 2 schematically shows a detail of the plates and their assembly.

Selon cet exemple, les bords des plaques sont recourbés, de préférence pliés deux fois dans les parties 10A, 10B, 20A, 20B, 21A, 21B pour les plaques de fond des chemins du second fluide ; il en est de même des plaques 11. .des chemins du premier fluide qui comportent des parties repliées llA, llB, 21A, 21B. According to this example, the edges of the plates are curved, preferably folded twice in the parts 10A, 10B, 20A, 20B, 21A, 21B for the bottom plates of the paths of the second fluid; the same is true of the plates 11.. of the paths of the first fluid which have folded parts llA, llB, 21A, 21B.

Les parties repliées 10B, 20B, llB, 21B forment des appuis par lesquels les plaques reposent les unes sur les autres en conservant un certain écartement formant les chemins de circulation des fluides et permettant aux plaques de fond des chemins du second fluide, comme les plaques 20, 21, d'avoir un point bas (celui-ci de même que les perforations n'apparaissent pas à la figure 2). The folded parts 10B, 20B, 11B, 21B form supports by which the plates rest on each other while retaining a certain spacing forming the paths for circulation of the fluids and allowing the bottom plates for paths of the second fluid, like the plates 20, 21, to have a low point (this one as well as the perforations do not appear in FIG. 2).

Les plaques sont appuyées les une sur les autres par des cordons 59A, 59B, 60, 61A, 61B, 62 en une matière plastique déformable ayant des caractéristiques d'étanchéité et dans une certaine mesure d'adhérence et résistant aux températures de fonctionnement de l'échangeur ainsi qu'aux fluides qui y passent. The plates are supported one on the other by cords 59A, 59B, 60, 61A, 61B, 62 in a deformable plastic material having sealing characteristics and to a certain extent of adhesion and resistant to the operating temperatures of the exchanger as well as the fluids which pass there.

Dans le cas de l'assemblage de la plaque 11 du chemin du premier fluide et de la plaque 21 du chemin du second fluide directement au-dessus, la réunion se fait par deux cordons 61A, 61B avec interposition de la nappe absorbante 31. In the case of the assembly of the plate 11 of the path of the first fluid and of the plate 21 of the path of the second fluid directly above it, the joining takes place by two cords 61A, 61B with the interposition of the absorbent sheet 31.

L'ensemble de l'empilage est maintenu réuni et serré par des tirants placés le long du pourtour des plaques de l'échangeur. The entire stack is held together and tightened by tie rods placed along the periphery of the exchanger plates.

Comme le montre la figure 2, la nappe absorbante 21 est intentionnellement soulevée au moins partiellement et par endroits de son appui direct contre la face de la plaque 11, pour permettre au premier fluide non seulement de passer pardessus la nappe 31 mais également à travers celle-ci et en dessous de celle-ci, pour le meilleur échange possible avec les condensats. As shown in Figure 2, the absorbent sheet 21 is intentionally raised at least partially and in places of its direct abutment against the face of the plate 11, to allow the first fluid not only to pass over the sheet 31 but also through that here and below it, for the best possible exchange with condensates.

Il est à remarquer là aussi que l'épaisseur des plaques et celle des intervalles entre les plaques a été fortement exagérée. It should also be noted here that the thickness of the plates and that of the intervals between the plates has been greatly exaggerated.

I1 est évident que cet échangeur échange également de la chaleur à travers les plaques séparant les chemins du premier et du second fluide. It is obvious that this exchanger also exchanges heat through the plates separating the paths of the first and the second fluid.

La présente invention s'applique de manière préférentielle mais non exclusive à l'air et aux fumées d'une chaudière, l'air étant le premier fluide et les fumées, le second fluide. The present invention applies preferably but not exclusively to the air and the fumes of a boiler, the air being the first fluid and the fumes, the second fluid.

Claims

10) Enthalpy exchanger between two fluids compatible with each other, in particular the fumes and air from a boiler, crossed by the first fluid (combustion air supplying the hearth) and receiving the second fluid (the fumes leaving the boiler hearth) , formed by a horizontal stacking of plates defining a path for the first and second fluids, characterized in that - the plates (10, 11, 12) at the bottom of the path for the first fluid

(A1, A2, A3) are lined with a sheet of absorbent material

the condensation water (30, 31), - the plates (20, 21, 22) at the bottom of the path of the second fluid

(F1, F2, F3) have some perforations (50, 51,

52) to let the condensates pass without the second fluid,

towards the path of the first fluid (Al, A2, A3) and its plates

background.

20) Exchanger according to claim 1, characterized in that the bottom plates (20, 21, 22) of the path of the second fluid (F1, F2, F3) have a low point (40, 41, 42) at the perforations (50, 51, 52).

30) Exchanger according to claim 1, characterized in that the plates (10, 11, 20, 21) have a curved edge (10A, B llA, B; 20A, B, 21A, B) forming a spacer.

40) Exchanger according to claim 1, characterized in that the sheet of water-absorbing material (30, 31) is a sheet of fabric.

50) Exchanger according to claim 1, characterized in that the stacking of the plates is ensured by means of deformable cor donations (59A, B; 60; 6lA, B) forming seals between two plates each time, with if necessary, interposition of the absorbent sheet 30, 31.