FR2780771A1

FR2780771A1 - THERMAL EXCHANGE DEVICE COMPRISING A PLATE EXCHANGER AND A SEPARATOR

Info

Publication number: FR2780771A1
Application number: FR9808567A
Authority: FR
Inventors: Dominique Sabin; Malcolm Kaub
Original assignee: Packinox SA
Current assignee: Alfa Laval Packinox SAS
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-07
Anticipated expiration: 2018-07-03
Also published as: WO2000001997A1; FR2780771B1

Abstract

The invention concerns a plate heat exchanger wherein a plate array (4) and a liquid droplet separator (5) are arranged in a common sealed containment (2). A partition (6) divides the sealed containment (2) internal volume into a first chamber (7) wherein is arranged the plate array (4) and a second chamber (8) wherein is arranged a droplet eliminator (18). A duct (12b) connected to an outlet (10b) for the second fluid from the plate array (4) passes through the partition (6) to emerge into the second chamber (8)of the sealed containment (2). The second fluid, which consists of a gas or vapour containing liquid droplets at the plate exchanger plate array (4) outlet, is introduced into the chamber (8) through the duct (12b), passes through the liquid droplet eliminator (18) and exits from the sealed containment (2) through a branch pipe (17).

Description

L'invention concerne un dispositif d'échange thermique comportant unThe invention relates to a heat exchange device comprising a

échangeur de chaleur à plaques et un séparateur. plate heat exchanger and a separator.

On connaît des dispositifs d'échange thermique entre un premier et un second fluides comportant une enceinte étanche et, à l'intérieur de lI'enceinte étanche, un faisceau de plaques constitué d'un empilement de tôles métalliques généralement planes, en un acier résistant à la corrosion, Heat exchange devices are known between first and second fluids comprising a sealed enclosure and, inside the sealed enclosure, a bundle of plates consisting of a stack of generally flat metal sheets, made of a resistant steel. corrosion,

parallèles entre elles. Les tôles métalliques constituant l'empilement com- parallel to each other. The metal sheets constituting the stack

portent des ondulations suivant un parcours sinueux dont la direction géné- bear undulations following a sinuous course whose general direction

rale correspond à la direction longitudinale des tôles qui sont empilées l'une sur l'autre de manière à constituer un premier circuit pour la circulation du premier fluide et un second circuit pour la circulation du second fluide, avec échange de chaleur entre le premier et le second fluides à travers les tôles rale corresponds to the longitudinal direction of the sheets which are stacked one on the other so as to constitute a first circuit for the circulation of the first fluid and a second circuit for the circulation of the second fluid, with heat exchange between the first and the second fluids through the sheets

de l'empilement.of stacking.

Des moyens d'alimentation et de récupération de fluide constitués par des conduites munies de pièces de raccordement traversant la paroi de l'enceinte étanche permettent d'introduire le premier et le second fluides dans des parties respectives d'entrée de fluide du faisceau de plaques et de Means for supplying and recovering fluid constituted by conduits provided with connection pieces passing through the wall of the sealed enclosure make it possible to introduce the first and the second fluids into respective parts of fluid inlet of the bundle of plates and of

récupérer le premier et le second fluides dans des parties de sortie respecti- recover the first and second fluids in respective outlet parts

ves du faisceau de plaques.ves of the plate bundle.

Le premier fluide peut être par exemple un fluide froid dont l'échauf- The first fluid may for example be a cold fluid, the heating of which

fement est assuré par le second fluide ou fluide chaud. Fement is provided by the second fluid or hot fluid.

Par exemple, le premier fluide peut être un liquide sur lequel on doit réaliser un traitement, par exemple un traitement chimique. L'échauffement du premier fluide permet par exemple d'augmenter sa fluidité ou de réaliser un conditionnement ou un pré-traitement de ce premier fluide. Le second fluide peut être constitué par une vapeur à haute température ou un gaz contenant une vapeur. Le refroidissement du second fluide au contact du For example, the first fluid can be a liquid on which a treatment must be carried out, for example a chemical treatment. The heating of the first fluid makes it possible, for example, to increase its fluidity or to carry out conditioning or pre-treatment of this first fluid. The second fluid can be constituted by a high temperature vapor or a gas containing a vapor. The cooling of the second fluid in contact with the

premier fluide à l'intérieur du faisceau de plaques peut conduire à la forma- first fluid inside the plate bundle can lead to the formation

tion, dans le courant du second fluide à la sortie du faisceau de plaques, de tion, in the stream of the second fluid at the outlet of the plate bundle, of

gouttelettes d'un liquide, par condensation d'une vapeur. droplets of a liquid, by condensation of a vapor.

Il peut être nécessaire de séparer les gouttelettes de liquide du gaz ou de la vapeur constituant le second fluide, avant de le diriger vers une It may be necessary to separate the liquid droplets from the gas or vapor making up the second fluid, before directing it to a

installation de traitement ou avant de le rejeter à l'atmosphère. treatment facility or before discharging it into the atmosphere.

Pour cela, il est possible d'envoyer le second fluide récupéré à la sor- For this, it is possible to send the second recovered fluid to the outlet.

tie du faisceau de plaques, dans un séparateur, de manière à séparer et à rassembler les gouttelettes de liquide contenues dans le second fluide. Une tie of the plate bundle, in a separator, so as to separate and collect the liquid droplets contained in the second fluid. A

telle installation peut être coûteuse, complexe et encombrante, dans la me- such an installation can be expensive, complex and cumbersome, even

sure o elle nécessite l'utilisation de deux appareils distincts (échangeur et sure o it requires the use of two separate devices (exchanger and

séparateur) connectés par des tuyauteries. separator) connected by pipes.

En particulier, I'encombrement au sol du dispositif peut être notable- In particular, the overall dimensions of the device can be significant -

ment plus important que l'encombrement au sol d'un simple échangeur more important than the footprint of a simple exchanger

thermique à plaques.thermal plates.

Dans le FR-2.731.784, on a décrit un échangeur thermique à plaques comprenant une enceinte étanche et un faisceau de plaques disposé dans l'enceinte et ménageant avec celle-ci un espace libre ainsi que des moyens de filtration d'un fluide refroidi sortant du faisceau de plaques, disposés à l'intérieur de l'enceinte étanche. Le courant de fluide refroidi constitué par un In FR-2,731,784, a plate heat exchanger has been described comprising a sealed enclosure and a bundle of plates arranged in the enclosure and providing therewith a free space as well as means for filtering a cooled fluid. leaving the bundle of plates, arranged inside the sealed enclosure. The stream of cooled fluid consisting of a

gaz ou une vapeur contenant des gouttelettes de liquide débouche directe- gas or vapor containing liquid droplets leads directly-

ment, par une partie de sortie de fluide de l'échangeur de chaleur, dans le volume intérieur de l'enceinte étanche, de manière à traverser un éliminateur ment, by a fluid outlet part of the heat exchanger, in the interior volume of the sealed enclosure, so as to pass through an eliminator

de gouttelettes avant d'être récupéré au niveau d'une sortie de fluide traver- droplets before being recovered from a fluid outlet

sant l'enceinte étanche de l'échangeur de chaleur, dans un état exempt de the sealed enclosure of the heat exchanger, in a state free from

gouttelettes de liquide.liquid droplets.

Les gouttelettes de liquide se rassemblent dans une partie inférieure de l'enceinte étanche de l'échangeur pour être récupérées au niveau d'une The liquid droplets collect in a lower part of the sealed enclosure of the exchanger to be recovered at a level

purge de liquide traversant l'enceinte étanche. liquid bleed passing through the sealed enclosure.

Un tel dispositif présente l'inconvénient que le second fluide circule à Such a device has the disadvantage that the second fluid circulates at

I'intérieur même de l'enceinte étanche renfermant le faisceau de plaques. The very interior of the watertight enclosure containing the bundle of plates.

Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'échange thermique entre un premier et un second fluides comportant une enceinte The object of the invention is therefore to propose a device for heat exchange between a first and a second fluid comprising an enclosure

étanche et, à l'intérieur de l'enceinte étanche, un faisceau de plaques cons- sealed and, inside the sealed enclosure, a bundle of plates

tituées d'un empilement de plaques parallèles entre elles entre lesquelles sont ménagés un premier circuit pour la circulation du premier fluide et un second circuit pour la circulation du second fluide, avec échange de chaleur with a stack of parallel plates between them, between which are formed a first circuit for the circulation of the first fluid and a second circuit for the circulation of the second fluid, with heat exchange

entre le premier et le second fluides et un séparateur de gouttelettes conte- between the first and second fluids and a droplet separator

nues dans le second fluide sortant du faisceau de plaques qui est constitué d'un mélange d'un gaz et de gouttelettes d'un liquide, ainsi que des moyens naked in the second fluid leaving the bundle of plates which consists of a mixture of a gas and droplets of a liquid, as well as means

d'entrée et de sortie du premier et du second fluides et une conduite de sor- inlet and outlet of the first and second fluids and an outlet pipe

tie du liquide constitué par les gouttelettes récupérées dans le second fluide, traversant l'enceinte étanche, ce dispositif permettant d'éviter une circulation du second fluide dans l'enceinte étanche, au contact du faisceau de pla- ques. Dans ce but, le dispositif d'échange thermique comporte de plus, une cloison divisant le volume intérieur de l'enceinte étanche en une première chambre dans laquelle est disposé le faisceau de plaques et une seconde chambre dans laquelle est disposé un éliminateur de gouttelettes et une tie of the liquid formed by the droplets recovered in the second fluid, passing through the sealed enclosure, this device making it possible to avoid a circulation of the second fluid in the sealed enclosure, in contact with the plate bundle. For this purpose, the heat exchange device further comprises, a partition dividing the interior volume of the sealed enclosure into a first chamber in which is disposed the bundle of plates and a second chamber in which is disposed a droplet eliminator and a

conduite reliée à une sortie du second fluide du faisceau de plaques, traver- pipe connected to an outlet for the second fluid in the plate bundle, crossing

sant la cloison pour déboucher dans la seconde chambre de l'enceinte étan- the bulkhead to lead into the second chamber of the watertight enclosure

che. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un che. In order to clearly understand the invention, a description will now be given, by way of nonlimiting example, with reference to the attached figures, an

mode de réalisation d'un dispositif d'échange thermique suivant l'invention. embodiment of a heat exchange device according to the invention.

La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'échange Figure 1 is an axial sectional view of an exchange device

thermique suivant l'invention.thermal according to the invention.

La figure 2 est une vue en coupe axiale suivant 2 de la figure 1. FIG. 2 is a view in axial section along 2 of FIG. 1.

La figure 3 est une coupe transversale suivant 3-3 de la figure 2. Figure 3 is a cross section along 3-3 of Figure 2.

La figure 4 est une coupe transversale suivant 4-4 de la figure 2. Figure 4 is a cross section along 4-4 of Figure 2.

Comme il est visible en particulier sur les figures 1 et 2, le dispositif As can be seen in particular in FIGS. 1 and 2, the device

d'échange thermique, désigné de manière générale par le repère 1, com- heat exchange, generally designated by reference 1,

porte une enveloppe externe 2 de forme générale cylindrique fermée à ses extrémités par des fonds bombés 2a et 2b et disposée avec son axe 3 dans une direction verticale, de telle sorte que le fond bombé 2a constitue le fond carries an outer casing 2 of generally cylindrical shape closed at its ends by convex bottoms 2a and 2b and arranged with its axis 3 in a vertical direction, so that the convex bottom 2a constitutes the bottom

supérieur de l'enveloppe 2 et le fond bombé 2b, le fond inférieur. upper of the envelope 2 and the curved bottom 2b, the lower bottom.

L'enveloppe 2, qui est totalement étanche par rapport à l'atmosphère extérieure, pendant le fonctionnement du dispositif d'échange thermique, comporte des ouvertures suivant lesquelles sont disposés des piquages pour le raccordement du dispositif d'échange thermique à des moyens The casing 2, which is completely sealed with respect to the external atmosphere, during the operation of the heat exchange device, has openings through which are nozzles for the connection of the heat exchange device to means

d'alimentation ou de récupération de fluide. fluid supply or recovery.

Selon l'invention, le volume intérieur de l'enceinte étanche 2 est sépa- According to the invention, the internal volume of the sealed enclosure 2 is separated

ré en deux parties, dont l'une renferme un faisceau de plaques 4 d'un échangeur à plaques et dont l'autre constitue le séparateur de gouttelettes , par une cloison 6 fixée à l'intérieur de l'enceinte 2 et pouvant présenter la forme d'un fond bombé dont la partie convexe est dirigée vers le bas. re in two parts, one of which contains a bundle of plates 4 of a plate exchanger and the other of which constitutes the droplet separator, by a partition 6 fixed inside the enclosure 2 and which may have the shape of a curved bottom whose convex part is directed downwards.

La première partie du volume interne de l'enceinte étanche 2 au- The first part of the internal volume of the waterproof enclosure 2 au-

dessus de la cloison 6 constitue une première chambre étanche 7 délimitée above the partition 6 constitutes a first sealed chamber 7 delimited

par une partie supérieure de la paroi cylindrique de l'enceinte 2, le fond su- by an upper part of the cylindrical wall of the enclosure 2, the bottom su-

périeur 2a et la cloison 6. La première chambre 7 du dispositif d'échange thermique renferme le faisceau de plaques 4 d'un échangeur thermique à plaques. 2a and the partition 6. The first chamber 7 of the heat exchange device contains the bundle of plates 4 of a plate heat exchanger.

La seconde chambre 8, délimitée par la partie inférieure de l'enve- The second chamber 8, delimited by the lower part of the enclosure

loppe cylindrique de l'enceinte 2, par la cloison 6 à sa partie supérieure et le fond bombé 2b à sa partie inférieure, constitue le séparateur 5 et renferme cylindrical loppe of the enclosure 2, by the partition 6 at its upper part and the convex bottom 2b at its lower part, constitutes the separator 5 and contains

un éliminateur 18 de gouttelettes de liquide. a liquid droplet eliminator 18.

Comme il est visible sur les figures 1, 2 et 4, le faisceau de plaques 4 As can be seen in Figures 1, 2 and 4, the bundle of plates 4

est constitué par un empilement de tôles parallèles entre elles accolées sui- consists of a stack of parallel sheets joined together

vant toute leur longueur et maintenues par des plaques externes épaisses 8 their entire length and held in place by thick external plates 8

assemblées entre elles par des tirants non représentés. Le faisceau de pla- assembled together by tie rods not shown. The beam of pla-

ques 4 présente une forme générale parallélépipédique à section carrée. ques 4 has a generally parallelepiped shape with a square section.

Les tôles constituant les plaques du faisceau 4 présentent des ondu- The sheets constituting the plates of the bundle 4 have undulations

lations de direction générale longitudinale qui présentent un parcours si- longitudinal general direction relationships which have a path

nueux, de manière à augmenter la longueur de parcours des fluides à l'intérieur du faisceau de plaques et à améliorer les échanges thermiques cloudy, so as to increase the path length of the fluids inside the plate bundle and to improve heat exchange

entre les fluides d'échange.between exchange fluids.

Le faisceau de plaques 4 comporte, à l'une des extrémités du fais- The bundle of plates 4 comprises, at one end of the beam

ceau de plaques 4, un collecteur 9a d'entrée du premier fluide d'échange et, à l'extrémité opposée du faisceau de plaques 4, un collecteur 9b de sortie du premier fluide d'échange. Dans le cas du mode de réalisation représenté, le collecteur d'entrée 9a du premier fluide est fixé à l'extrémité inférieure du faisceau de plaques 4 et le collecteur de sortie 9b du premier fluide à plate plate 4, a manifold 9a for entering the first exchange fluid and, at the opposite end of the plate bundle 4, a manifold 9b for leaving the first exchange fluid. In the case of the embodiment shown, the inlet manifold 9a of the first fluid is fixed to the lower end of the bundle of plates 4 and the outlet manifold 9b of the first fluid to

l'extrémité supérieure.the upper end.

Un collecteur d'entrée 10a d'un second fluide est fixé a l'extrémité An inlet manifold 10a of a second fluid is fixed at the end

supérieure du faisceau de plaques 4 et un collecteur 10b de sortie du se- upper of the bundle of plates 4 and a manifold 10b of outlet from the

cond fluide, à l'extrémité inférieure du faisceau de plaques 4. fluid cond, at the lower end of the bundle of plates 4.

De cette manière, le premier et le second fluides circulent en sens inverse à l'intérieur du faisceau de plaques 4. Le premier fluide d'échange constitue le fluide froid, c'est-à-dire le fluide qui est réchauffé à l'intérieur de l'échangeur de chaleur et le second fluide constitue le fluide chaud, c'est-à-dire le fluide qui est refroidi dans le In this way, the first and second fluids circulate in opposite directions inside the bundle of plates 4. The first exchange fluid constitutes the cold fluid, that is to say the fluid which is heated with inside the heat exchanger and the second fluid constitutes the hot fluid, i.e. the fluid which is cooled in the

faisceau de l'échangeur à plaques et qui échauffe le premier fluide. bundle of the plate heat exchanger and which heats the first fluid.

Le collecteur d'entrée 9a du premier fluide d'échange est relié, par l'intermédiaire d'une ligne d'alimentation 1 la, à une tubulure 13a fixée sur le The inlet manifold 9a of the first exchange fluid is connected, via a supply line 11a, to a pipe 13a fixed on the

fond inférieur bombé 2b de l'enceinte 2, au niveau d'une ouverture de tra- curved lower bottom 2b of enclosure 2, at a through opening

versée du fond bombé. La tubulure 13a permet de relier la ligne d'alimenta- poured from the curved bottom. The tubing 13a makes it possible to connect the supply line

tion 1 la du premier fluide d'échange à des moyens d'alimentation du dispo- tion 1 la of the first exchange fluid to means for supplying the dispo-

sitif d'échange thermique en premier fluide d'échange, non représentés. sitive heat exchange first exchange fluid, not shown.

La ligne d'alimentation en premier fluide d'échange 1 1a, qui traverse The feed line for the first exchange fluid 1 1a, which passes through

la partie inférieure de la première chambre 7 et la seconde chambre 8 sui- the lower part of the first chamber 7 and the second chamber 8 follow

vant toute sa longueur, dans la direction axiale 3 de l'enceinte étanche du dispositif d'échange thermique, comporte des portions de tuyauterie, une tubulure de traversée de la cloison de séparation entre les chambres 7 et 8 vant its entire length, in the axial direction 3 of the sealed enclosure of the heat exchange device, comprises portions of piping, a pipe for crossing the partition between the chambers 7 and 8

et deux compensateurs de dilatation 14a et 14'a, intercalés entre des por- and two expansion compensators 14a and 14'a, interposed between ports

tions de tuyauterie. Les compensateurs de dilatation, qui peuvent être cons- piping. The expansion compensators, which can be

titués par des soufflets métalliques, permettent d'absorber les dilatations thermiques différentielles entre les portions de tuyauterie de la ligne 1 la et les composants du dispositif d'échange thermique. La ligne d'alimentation 11a en premier fluide traverse, dans la direction axiale, le séparateur 5 de formed by metal bellows, absorb the differential thermal expansion between the piping portions of line 1a and the components of the heat exchange device. The feed line 11a for the first fluid crosses, in the axial direction, the separator 5 of

gouttelettes de liquide.liquid droplets.

Une ligne de récupération du premier fluide à la sortie du faisceau de A line for recovering the first fluid at the outlet of the

plaques 4 traverse la partie supérieure de l'enceinte étanche 2 dans la di- plates 4 pass through the upper part of the sealed enclosure 2 in the di-

rection axiale 3 et assure la jonction entre le collecteur de sortie 9b du pre- axial rection 3 and ensures the junction between the outlet manifold 9b of the pre-

mier fluide et une tubulure 13b traversant le fond supérieur 2a de l'enceinte étanche 2 permettant de relier la ligne 1 b à des moyens de récupération et d'utilisation du premier fluide qui a été échauffé dans le faisceau de plaques 4. La ligne de récupération 1 b du premier fluide comporte en particulier mier fluid and a tube 13b passing through the upper bottom 2a of the sealed enclosure 2 making it possible to connect the line 1b to means for recovering and using the first fluid which has been heated in the bundle of plates 4. The line of recovery 1 b of the first fluid comprises in particular

un compensateur de dilatation 14b.a expansion compensator 14b.

Une ligne 12a d'alimentation du faisceau en second fluide d'échange traverse la partie supérieure de l'enceinte étanche 2 et assure la connexion entre le collecteur d'entrée 1 Oa du second fluide d'échange, ou fluide chaud, et une tubulure 15a fixée dans une ouverture de traversée du fond supérieur 2a de l'enceinte 2 permettant de relier la ligne d'alimentation 12a en second A line 12a for supplying the bundle with a second exchange fluid crosses the upper part of the sealed enclosure 2 and ensures the connection between the inlet manifold 1 Oa of the second exchange fluid, or hot fluid, and a tube. 15a fixed in a through opening of the upper bottom 2a of the enclosure 2 allowing the supply line 12a to be connected in second

fluide d'échange à des moyens d'alimentation extérieurs a l'enceinte 2. exchange fluid to supply means external to the enclosure 2.

La ligne 12 d'alimentation en second fluide d'échange comporte un The line 12 for supplying the second exchange fluid comprises a

compensateur thermique 16a.thermal compensator 16a.

Le collecteur de sortie 10b du second fluide d'échange est relié à une conduite 12b débouchant dans la seconde chambre 8 de l'enceinte étanche 2, à travers le couvercle 6, par l'intermédiaire d'une tubulure. Sur la conduite The outlet manifold 10b of the second exchange fluid is connected to a pipe 12b opening into the second chamber 8 of the sealed enclosure 2, through the cover 6, by means of a tube. On driving

12b est placé un compensateur de dilatation 16b. 12b is placed a expansion compensator 16b.

La paroi de l'enceinte étanche 2 est traversée dans la partie supé- The wall of the sealed enclosure 2 is traversed in the upper part.

rieure de la chambre 8, par une ouverture suivant laquelle est fixée une tu- room 8, through an opening which is fixed a

bulure de sortie 17 du second fluide d'échange, après passage dans le sé- outlet bulb 17 of the second exchange fluid, after passage through the se-

parateur de gouttelettes de liquide 5. La tubulure de sortie 17 est reliée à une partie de la chambre 8 renfermant l'éliminateur de gouttelettes qui peut être constitué par un matelas de plaques métalliques formant des chicanes liquid droplet separator 5. The outlet tube 17 is connected to a part of the chamber 8 enclosing the droplet eliminator which may consist of a mattress of metal plates forming baffles

susceptibles de séparer les gouttelettes de liquide du second fluide d'échan- likely to separate the liquid droplets from the second sample fluid

ge, avant sa sortie de l'enceinte étanche 2, par la tubulure 17. ge, before it leaves the sealed enclosure 2, through the tube 17.

Le fond bombé 2b est traversé par une tubulure 19 de sortie de li- The curved bottom 2b is crossed by a tube 19 for outlet from

quide reliée à la partie inférieure du séparateur 5 dans laquelle se rassem- which is connected to the lower part of the separator 5 in which the

blent les gouttelettes de liquide séparées d'un gaz mis en circulation dans le séparateur. remove the liquid droplets separated from a gas circulated in the separator.

Comme il est visible sur les figures 1 et 3, une paroi plane 20 est pla- As can be seen in FIGS. 1 and 3, a flat wall 20 is placed

cée suivant un plan axial diamétral de l'enceinte étanche 2, en-dessous de created along a diametrical axial plane of the sealed enclosure 2, below

la cloison 6, sur une partie substantielle de la hauteur de la seconde cham- the partition 6, over a substantial part of the height of the second chamber

bre 8, entre la cloison 6 et l'éliminateur de gouttelettes 18. bre 8, between the partition 6 and the droplet eliminator 18.

La partie débouchante de la conduite 12b d'introduction du second fluide dans la seconde chambre 8 et la tubulure 17 de sortie du second The opening part of the pipe 12b for introducing the second fluid into the second chamber 8 and the outlet pipe 17 for the second

fluide de l'enceinte 2 sont disposées de part et d'autre de la paroi plane 20. fluid of the enclosure 2 are arranged on either side of the planar wall 20.

L'éliminateur de gouttelettes 18 est disposé perpendiculairement à I'axe principal de l'enceinte 2 suivant toute la section de la partie de The droplet eliminator 18 is arranged perpendicular to the main axis of the enclosure 2 along the entire section of the portion of

l'enceinte 2 délimitée par la paroi plane 20, dans laquelle débouche la tubu- the enclosure 2 delimited by the flat wall 20, into which the tube opens

lure 17. L'éliminateur de gouttelettes 18 est délimité par la paroi plane 20 et lure 17. The droplet eliminator 18 is delimited by the flat wall 20 and

la surface intérieure de l'enceinte 2. the inner surface of the enclosure 2.

La paroi latérale de l'enceinte étanche 2 est traversée, dans la partie supérieure et dans la partie inférieure de la première chambre 7, par des ouvertures constituant des trous d'homme 21 et 21', comportant chacun une tubulure fixée sur la paroi de l'enceinte étanche 2 permettant la fixation The side wall of the sealed enclosure 2 is crossed, in the upper part and in the lower part of the first chamber 7, by openings constituting manholes 21 and 21 ′, each comprising a tube fixed to the wall of the waterproof enclosure 2 for fixing

d'une tape de fermeture étanche du trou d'homme pendant le fonctionne- a waterproof manhole closure tape during operation

ment du dispositif d'échange thermique. ment of the heat exchange device.

La paroi latérale de l'enceinte étanche 2 est également percée d'une The side wall of the sealed enclosure 2 is also pierced with a

ouverture constituant un trou d'homme 22 dans la partie inférieure de la se- opening constituting a manhole 22 in the lower part of the se-

conde chambre 8. Le trou d'homme 22 comporte également une tubulure conde chambre 8. The manhole 22 also includes a tubing

fixée sur la paroi de l'enceinte étanche et une tape de fermeture étanche. attached to the wall of the sealed enclosure and a sealed closure tape.

Enfin, la paroi latérale de l'enceinte étanche est également percée d'ouvertures espacées les unes des autres suivant la hauteur de la chambre Finally, the side wall of the sealed enclosure is also pierced with openings spaced from each other according to the height of the chamber.

8, des prises de régulation de niveau 23 étant fixés à différents niveaux sui- 8, level 23 regulation taps being fixed at different levels

vant la hauteur de la chambre 8.before the height of the chamber 8.

Comme il est visible sur les figures 1, 2 et 4, I'enceinte du dispositif d'échange thermique 1 est maintenue dans une disposition verticale par des As can be seen in Figures 1, 2 and 4, the enclosure of the heat exchange device 1 is held in a vertical arrangement by

supports d'appui 24.support supports 24.

Le fonctionnement du dispositif d'échange thermique suivant l'inven- The operation of the heat exchange device according to the invention

tion va maintenant être décrit en se référant à l'ensemble des figures. tion will now be described with reference to all of the figures.

Un premier fluide d'échange, qui est par exemple constitué par un liquide à traiter à une température proche de la température de l'atmosphère A first exchange fluid, which for example consists of a liquid to be treated at a temperature close to the temperature of the atmosphere

ambiante dans laquelle se trouve le dispositif d'échange thermique, est in- room in which the heat exchange device is located, is

troduit dans le faisceau de plaques 4 de l'échangeur de chaleur à plaques, produced in the plate bundle 4 of the plate heat exchanger,

par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation 11a et un second fluide consti- via the supply line 11a and a second fluid

tué par une vapeur ou un gaz renfermant une vapeur, à haute température, killed by a vapor or gas containing a vapor, at high temperature,

par la ligne d'alimentation 12a.by the supply line 12a.

Le premier fluide peut être constitué par un liquide visqueux dont on The first fluid may consist of a viscous liquid which is

doit réaliser un traitement et le second fluide par un effluent chaud prove- must carry out a treatment and the second fluid with a hot effluent from

nant d'un processus de traitement du liquide. Dans le faisceau de plaques 4 de l'échangeur à plaques, il se produit un échange de chaleur entre les deux fluides circulant à contre-courant dans une direction générale axiale parallèle à l'axe 3 de l'enceinte étanche 2, de sorte qu'on recueille, dans le collecteur de sortie du premier fluide 9b, le premier fluide échauffé à une température très sensiblement supérieure a sa température d'entrée et, dans le collecteur from a liquid processing process. In the plate bundle 4 of the plate exchanger, there is a heat exchange between the two fluids circulating against the current in a general axial direction parallel to the axis 3 of the sealed enclosure 2, so that '' the first fluid heated to a temperature very substantially higher than its inlet temperature is collected in the outlet manifold of the first fluid 9b and, in the manifold

de sortie 10b du second fluide, le second fluide à une température sensi- outlet 10b of the second fluid, the second fluid at a sensitive temperature

blement inférieure à sa température d'entrée. Du fait de l'abaissement de la température du second fluide, une partie au moins de la vapeur contenue dans le fluide s'est condensée sous la forme de gouttelettes de liquide, par exemple de gouttelettes d'eau dans le cas o la vapeur est de la vapeur d'eau. Le second fluide, constitué par un gaz ou une vapeur renfermant en suspension des gouttelettes d'eau, est envoyé par la conduite12b dans la partie supérieure de la chambre 8, à travers la cloison 6, comme représenté significantly lower than its inlet temperature. Due to the lowering of the temperature of the second fluid, at least part of the vapor contained in the fluid has condensed in the form of droplets of liquid, for example droplets of water in the case where the vapor is water vapor. The second fluid, consisting of a gas or a vapor containing suspended water droplets, is sent via the pipe 12b into the upper part of the chamber 8, through the partition 6, as shown

par les flèches 25.by arrows 25.

Le second fluide contenant les gouttelettes de liquide circule dans The second fluid containing the liquid droplets circulates in

une direction générale axiale verticale à l'intérieur de la chambre 8 et tra- a vertical axial general direction inside the chamber 8 and trav-

verse l'éliminateur 18 de gouttelettes qui réalise la séparation des gouttelet- pour the eliminator 18 of droplets which realizes the separation of the droplets-

tes contenues dans le gaz ou la vapeur. Les gouttelettes séparées du gaz se rassemblent dans la partie de sortie du séparateur 5 et sont évacuées à contained in gas or vapor. The gas droplets collect in the outlet part of the separator 5 and are evacuated to

travers le fond inférieur 2b par l'intermédiaire de la tubulure de sortie de li- through the lower bottom 2b via the outlet pipe of li-

quide 19. Le gaz ou la vapeur pratiquement exempte de gouttelettes de li- quide 19. Gas or vapor practically free of liquid droplets

quide sort du séparateur par sa partie située de l'autre côté de la paroi 20 that leaves the separator by its part located on the other side of the wall 20

par rapport à l'extrémité débouchante de la conduite 12b. Le gaz ou la va- relative to the through end of the pipe 12b. Gas or gas

peur exempte de gouttelettes de liquide est évacué et par la tubulure 17. fear free of liquid droplets is evacuated and through the tube 17.

La paroi 20 permet d'éviter que le courant de fluide diphasique 25 introduit dans la chambre 8 par la conduite 12b ne perturbe l'écoulement du The wall 20 makes it possible to prevent the flow of two-phase fluid 25 introduced into the chamber 8 through the line 12b from disturbing the flow of the

fluide monophasique séparé des gouttelettes de liquide sortant du sépara- monophasic fluid separated from the liquid droplets leaving the separation

teur pour être évacué par la tubulure 17. to be evacuated through the tubing 17.

Les dilatations différentielles entre les lignes d'alimentation et d'éva- The differential expansions between the supply and discharge lines

cuation et les parois et composants du dispositif d'échange thermique sont compensées par les compensateurs de dilatation intercalés sur les lignes cuation and the walls and components of the heat exchange device are compensated by the expansion compensators inserted on the lines

d'alimentation ou d'évacuation des fluides. supply or discharge of fluids.

Le niveau de liquide dans le séparateur de liquide 5 et la pression du The liquid level in the liquid separator 5 and the pressure of the

gaz ou de la vapeur dans la chambre 8 sont régulés par les prises de régu- gas or steam in chamber 8 are regulated by the regulator outlets

lation de niveau 23.level 23 lation.

Les avantages du dispositif d'échange thermique suivant l'invention The advantages of the heat exchange device according to the invention

sont de réaliser l'ensemble des opérations d'échange thermique et de sépa- are to carry out all the heat exchange and separation operations

ration de liquide du second fluide d'échange, dans une seule unité dont l'enceinte étanche renferme à la fois l'échangeur de chaleur à plaques et le liquid ration of the second exchange fluid, in a single unit whose sealed enclosure contains both the plate heat exchanger and the

séparateur de gouttelettes de liquide. liquid droplet separator.

On diminue ainsi la surface au sol du dispositif, du fait que l'échangeur de chaleur à plaques et le séparateur sont placés à la verticale l'un de l'autre dans une même enceinte. On limite également de manière The surface area of the device is thus reduced, because the plate heat exchanger and the separator are placed vertically one from the other in the same enclosure. We also limit so

très importante l'encombrement des tuyauteries de liaison du dispositif. very important the size of the connecting pipes of the device.

On réalise également des économies sur la fabrication du dispositif Savings are also made on the manufacturing of the device

qui comporte moins de brides et dont on supprime un fond bombé, par rap- which has fewer flanges and from which we remove a domed bottom, compared to

port à une solution comportant un échangeur de chaleur à plaques et un sé- port to a solution comprising a plate heat exchanger and a dryer

parateur distincts. On réalise également des économies sur le montage du separate bet. We also realize savings on the assembly of the

dispositif du fait qu'on utilise une seule unité au lieu de deux. device because one unit is used instead of two.

En plus des avantages qui sont obtenus du fait de l'utilisation d'une seule unité renfermant l'échangeur de chaleur à plaques et le séparateur de gouttelettes de liquide, dans une seule enceinte, le dispositif suivant In addition to the advantages which are obtained due to the use of a single unit enclosing the plate heat exchanger and the liquid droplet separator, in a single enclosure, the following device

l'invention, qui comporte deux chambres séparées par une cloison dans les- the invention, which comprises two chambers separated by a partition in the-

quelles sont disposés, respectivement, I'échangeur de chaleur à plaques et le séparateur et une conduite d'amenée du second fluide sortant du faisceau de l'échangeur à plaques dans la seconde chambre présente l'avantage qu'aucun des deux fluides d'échange ne pénètre dans le volume interne de which are arranged, respectively, the plate heat exchanger and the separator and a supply line for the second fluid leaving the bundle of the plate exchanger in the second chamber has the advantage that none of the two fluids exchange only enters the internal volume of

la première chambre, autour du faisceau d'échange de l'échangeur à pla- the first chamber, around the exchange bundle of the plate heat exchanger

ques. Le dispositif présente également l'avantage de pouvoir assurer la pressurisation du faisceau de l'échangeur par un gaz à pression inférieure ques. The device also has the advantage of being able to pressurize the heat exchanger bundle with a gas at lower pressure.

ou égale à la pression des fluides à l'intérieur de l'échangeur. or equal to the pressure of the fluids inside the exchanger.

L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. The invention is not limited to the embodiment which has been described.

C'est ainsi que les moyens d'alimentation et d'évacuation des fluides peuvent avoir des formes différentes de celles qui ont été décrites. This is how the means for supplying and discharging fluids can have forms different from those which have been described.

La réalisation du dispositif peut être différente de celle qui a été dé- The implementation of the device may be different from that which has been

crite, dans laquelle la seconde chambre constituant le séparateur de liquide est constituée par le volume intérieur d'un prolongement de la calandre de l'échangeur de chaleur à plaques et séparée de la première chambre par crite, in which the second chamber constituting the liquid separator is constituted by the interior volume of an extension of the shell of the plate heat exchanger and separated from the first chamber by

une cloison interne à la calandre de l'échangeur de chaleur à plaques. Il se- an internal partition in the shell of the plate heat exchanger. It is-

rait également possible de réaliser la paroi de la seconde chambre renfer- It would also be possible to make the wall of the second chamber containing

mant l'éliminateur de gouttelettes, indépendamment de la calandre de l'échangeur de chaleur à plaques, et de rapporter et fixer par soudage bout à bout l'enceinte de l'échangeur de chaleur à plaques et l'enveloppe de la mant the droplet eliminator, independently of the shell of the plate heat exchanger, and to attach and fix by butt welding the enclosure of the plate heat exchanger and the shell of the

seconde chambre constituant le séparateur de liquide. second chamber constituting the liquid separator.

L'invention peut être utilisée dans le cas de tout dispositif d'échange thermique comportant un échangeur de chaleurs à plaques dans lequel on réalise le refroidissement d'un fluide renfermant une vapeur qui se condense The invention can be used in the case of any heat exchange device comprising a plate heat exchanger in which the cooling of a fluid containing a condensing vapor is carried out.

au moins partiellement par circulation dans l'échangeur de chaleur à pla- at least partially by circulation in the plate heat exchanger

ques.ques.

Claims

1.- Heat exchange device between a first and a se-

cond fluids comprising a sealed enclosure (2) and, inside the sealed enclosure (2), a bundle of plates (4) consisting of a stack of plates parallel to each other between which are formed a first

circuit for circulation of the first fluid and a second circuit for circulation

lation of the second fluid, with heat exchange between the first and the se-

cond fluids and a separator (5) of droplets contained in the second fluid leaving the bundle of plates (4) which consists of a mixture of a

gases and droplets of a liquid, as well as means of entry and exit

tie (1 1 a, 1 1 b, 12a, 12b) of the first and second fluids and a

outlet (19) of the liquid constituted by the droplets recovered in the se-

fluid cond through the sealed enclosure (2), characterized in that it comprises

in addition, a partition (6) dividing the interior volume of the watertight enclosure

che (2) in a first chamber (7) in which is disposed the bundle of plates (4) and a second chamber (8) in which is disposed the droplet eliminator (18) and a pipe (12b) connected to a outlet (10b) of the second fluid from the plate bundle (4), passing through the partition (6)

to open into the second chamber (8) of the sealed enclosure (2).

2.- heat exchange device according to claim 1, character-

laughed at by the fact that the sealed enclosure (2) has the general shape of a cylindrical enclosure whose axis (3) is arranged vertically and that the partition (6) is arranged transversely in the sealed enclosure (2), so as to delimit the first chamber (7) enclosing the bundle of plates (4) in a part of the sealed enclosure (2) located above the partition (6) and the

second chamber (8) containing the eliminator (18) of liquid droplets.

3.- heat exchange device according to claim 2, character-

laughed at by the fact that a planar partition wall (20) of axial and diametrical direction with respect to the sealed enclosure (2) is fixed on the partition (6), in the second chamber (8), on a substantial part from the height of

the second chamber (8), between the partition (6) and the drop eliminator (18)

lettes of liquid arranged in the second chamber (8), so that the

line (12b) connected to an outlet (10b) of the second fluid of the unwound bundle

che on one side of the wall (20) and an outlet of the second fluid (17) from the sealed enclosure (2) opens into the second chamber (8) on the other

side of the wall (20).

4.- Heat exchange device according to any one of the

vendications 2 and 3, characterized in that the partition (6) for separating the first chamber (7) and the second chamber (8) from the sealed enclosure (2) consists of a curved bottom, the convex part of which is directed to

the bottom in the second chamber (8).

5.- Heat exchange device according to any one of the

vendications 1 to 4, characterized by the fact that the means of entry and exit

tie (la, 11b) of the first fluid, the inlet means (12a) of the second fluid and the pipe (12b) connected to an outlet (10b) of the second fluid in the bundle of plates (4) and passing through the partition (6 ) each consist of portions of

piping between which at least one expansion compensator is interposed

tation (14a, 14'a, 14b, 16a, 16b).

6.- heat exchange device according to claim 2, character-

laughed at by the fact that the sealed enclosure (2) is closed at its ends,

pectively, by a domed upper bottom (2a) and by a lower bottom (2b) and that the separator (5) of liquid droplets is arranged in the part

lower of the sealed enclosure (2), above the lower curved bottom (2b).

7.- heat exchange device according to claim 6, character-

laughed at by the fact that the outlet pipe (19) for the liquid constituted by the

droplets recovered in the second fluid is a tubing (19) through

the lower curved bottom (2b) of the sealed enclosure (2).

8.- heat exchange device according to claim 2, character-

laughed at by the fact that the wall of the sealed enclosure (2) is crossed, in its

lower part delimiting the second chamber (8) by openings

ties according to the height of the second chamber (8) in which are

installed level control sockets (23).

9.- heat exchange device according to claim 3, character-

laughed at by the fact that the droplet eliminator (18) consists of a material

telas of metal plates forming baffles, arranged perpendicularly

rement to the axis of the sealed enclosure (2) along the entire section of a part

of the sealed enclosure (2) delimited by the planar wall (20), in which

plugs the outlet (17) of the second fluid.