FR2851327A1

FR2851327A1 - HEAT EXCHANGER FOR PRODUCING HOT WATER

Info

Publication number: FR2851327A1
Application number: FR0400706A
Authority: FR
Inventors: Diter Balz
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2004-08-20
Anticipated expiration: 2024-01-26
Also published as: FR2851327B1; DE10303570A1; DE10303570B4

Abstract

Un échangeur thermique (1) présente un tube central servant de support et d'alimentation et des unités d'échange thermique (4, 5, 6, 7, 8) disposées parallèlement à ce tube porteur, dans une zone annulaire entourant celui-ci. Le tube porteur est traversé par les mêmes fluides que les unités d'échange thermique (4, 5, 6, 7, 8), de sorte que les dilatations thermiques sont les mêmes. De cette manière, les unités d'échange thermique (4, 5, 6, 7, 8) sont montées solidement et sans tension sur le tube porteur.A heat exchanger (1) has a central tube serving as a support and supply and heat exchange units (4, 5, 6, 7, 8) arranged parallel to this carrier tube, in an annular zone surrounding it. . The same fluids pass through the carrier tube as the heat exchange units (4, 5, 6, 7, 8), so that the thermal expansions are the same. In this way, the heat exchange units (4, 5, 6, 7, 8) are mounted securely and without tension on the carrier tube.

Description

Echangeur thermique pour produire de l'eau chaudeHeat exchanger to produce hot water

L'invention a pour objet un échangeur thermique, notamment pour de la vapeur ou de l'eau. The subject of the invention is a heat exchanger, in particular for steam or water.

Des échangeurs thermiques sont utilisés, par exemple dans des stations de transfert de chaleur, comme organes de liaison entre un réseau de vapeur et un 5 réseau d'eau chaude. De tels échangeurs thermiques doivent pouvoir être utilisés le plus possible pour une large gamme de puissance et alors, pour le fabricant de l'unité, se pose le problème de disposer d'échangeurs thermiques dans toutes les classes de puissance nécessaires. De plus, il est important pour lui de réaliser une construction fiable et facile d'entretien. Heat exchangers are used, for example in heat transfer stations, as connecting members between a steam network and a hot water network. Such heat exchangers must be able to be used as much as possible for a wide range of power and then, for the manufacturer of the unit, the problem arises of having heat exchangers in all the necessary power classes. In addition, it is important for him to achieve a reliable and easy to maintain construction.

Le document DE 44 42 222 Ai décrit une station de transfert de chaleur de construction modulaire. L'échangeur thermique appartenant à la station est composé d'un groupe d'unités d'échange de chaleur qui sont montées en parallèle et reliées par des conduites de distribution et de ramification correspondantes. Ces conduites sont constituées de quatre répartiteurs tubulaires à peu près horizontaux 15 et superposés. Ils sont maintenus par un cadre porteur qui est, par exemple, fixé à une paroi. Document DE 44 42 222 Ai describes a heat transfer station of modular construction. The heat exchanger belonging to the station is composed of a group of heat exchange units which are mounted in parallel and connected by corresponding distribution and branching pipes. These pipes consist of four approximately horizontal tubular distributors 15 and superimposed. They are held by a supporting frame which is, for example, fixed to a wall.

Ce concept de base donne une construction claire et modulaire, grâce à laquelle la classe de puissance de l'échangeur peut être modifiée simplement en faisant varier le nombre des modules. This basic concept gives a clear and modular construction, thanks to which the power class of the exchanger can be changed simply by varying the number of modules.

Les modules d'échange thermique présentent, en fonctionnement, des variations de température qui entraînent une variation de dimension en direction verticale. Cette variation n'est pas suivie par les conduites horizontales de ramification fixées au cadre vertical. The heat exchange modules have, during operation, temperature variations which cause a dimensional variation in the vertical direction. This variation is not followed by the horizontal branching pipes fixed to the vertical frame.

Par le document DE 197 17 832 C2 on connaît un système d'échangeur 25 présentant un tube porteur central auquel sont raccordées radialement des unités d'échange de chaleur disposées vers l'extérieur. Le tube porteur est divisé en tubes de répartition séparés qui se suivent, en étant espacés les uns des autres en direction longitudinale et en se succédant verticalement les uns au-dessus des autres. Les tubes répartiteurs sont portés par un support qui est réalisé sous la 30 forme de ce qu'on appelle un support à point fixe. Par contre, les unités d'échange thermique sont disposées dans un support qui est mobile en hauteur et peut osciller, afin de minimiser les tensions qui sont produites par les dilatations thermiques. Document DE 197 17 832 C2 discloses a heat exchanger system 25 having a central support tube to which radially connected heat exchange units arranged towards the outside. The carrier tube is divided into separate distribution tubes which follow one another, being spaced apart from one another in the longitudinal direction and succeeding one another vertically above one another. The distributor tubes are carried by a support which is produced in the form of what is called a fixed point support. On the other hand, the heat exchange units are arranged in a support which is movable in height and can oscillate, in order to minimize the tensions which are produced by thermal expansions.

Ce système nécessite un accord soigneux du support pendulaire des unités d'échange de chaleur et du support à point fixe des tubes de ramification, pour éviter réellement des tensions à tous les niveaux de températures possibles. This system requires careful tuning of the pendulum support of the heat exchange units and the fixed point support of the branch tubes, to effectively avoid stresses at all possible temperature levels.

Le document DE 30 40 802 Ai décrit un échangeur thermique servant à vaporiser de l'azote et qui présente un tube porteur central disposé verticalement. Document DE 30 40 802 Ai describes a heat exchanger used to vaporize nitrogen and which has a central support tube arranged vertically.

Sur ce tube sont montées des manchettes annulaires sur lesquelles est montée une conduite de vaporisation. Celle-ci monte et descend alternativement, les parties tubulaires verticales étant reliées en haut entre elles chaque fois par des pièces de 10 liaison en forme d'étrier. Ces pièces s'étendent radialement vers l'intérieur en direction de la manchette de maintien annulaire, Dans l'ensemble, il y a ainsi plusieurs parties tubulaires disposées verticalement autour du tube porteur central, les parties tubulaires étant chacune équipée de nervures pour assurer un échange de chaleur amélioré. Le tube porteur central est par le bas soumis à l'action d'air 15 chaud. Cet air sort d'ouvertures de soufflage qui sont disposées à la périphérie du tube porteur. On this tube are mounted annular sleeves on which is mounted a spray pipe. This goes up and down alternately, the vertical tubular parts being connected at the top with each other by stirrup-shaped connecting pieces. These parts extend radially inwards towards the annular retaining sleeve. Overall, there are thus several tubular parts arranged vertically around the central support tube, the tubular parts each being provided with ribs to ensure a improved heat exchange. The central support tube is from below subjected to the action of hot air. This air exits from blowing openings which are arranged at the periphery of the carrier tube.

Dans cet évaporateur, les parties assurant effectivement la transmission de chaleur sont autoporteuses et maintenues totalement libres. Elles sont balayées extérieurement par de l'air chaud et constituent une cage tubulaire autoporteuse. 20 Dans une forme préférée de réalisation, seule une des deux manchettes annulaires est montée fixe sur le tube porteur, tandis que l'autre peut coulisser sur le support central afin que les tubes puissent se dilater et se contracter librement. In this evaporator, the parts effectively ensuring the transmission of heat are self-supporting and kept completely free. They are swept externally by hot air and constitute a self-supporting tubular cage. In a preferred embodiment, only one of the two annular sleeves is fixedly mounted on the support tube, while the other can slide on the central support so that the tubes can expand and contract freely.

Ce principe ne convient pas pour des échangeurs thermiques fermés, dans lesquels aussi bien les raccords supérieurs que les raccords inférieurs des unités 25 d'échange thermique doivent être raccordés fixement aux tubes d'alimentation correspondants. This principle is not suitable for closed heat exchangers, in which both the upper and lower connections of the heat exchange units must be fixedly connected to the corresponding supply tubes.

Partant de cela, l'objectif de l'invention est de créer un échangeur thermique qui soit insensible aux tensions produites par la température. On this basis, the objective of the invention is to create a heat exchanger which is insensitive to the voltages produced by the temperature.

Cet objectif est atteint par l'échangeur thermique selon la revendication 1. This objective is achieved by the heat exchanger according to claim 1.

L'échangeur thermique selon l'invention présente un tube porteur vertical qui comporte des canaux pour de la vapeurs et/ou de l'eau. Ces canaux servent à raccorder les unités d'échange thermique et conduisent l'eau chaude primaire d'entrée ou la vapeur primaire d'entrée, l'eau chaude secondaire ou l'eau de chauffage, l'eau secondaire de retour et l'eau primaire de retour ou le condensat 35 primaire de retour. Ainsi, le tube porteur comme les unités d'échange thermique sont traversés par les fluides, de sorte qu'à la fois le tube porteur et les unités d'échange thermique présentent en moyenne la même température. De ce fait, les unités d'échange thermique peuvent, à leurs extrémités supérieures et inférieures, être reliées chacune fixement au tube porteur central, des liaisons particulièrement courtes étant possibles. Par exemple, les conduites de liaison peuvent être 5 suffisamment courtes pour que les unités d'échange thermique touchent presque le tube porteur. La similitude de l'évolution due à la température évite ainsi des tensions insupportables. The heat exchanger according to the invention has a vertical support tube which has channels for steam and / or water. These channels are used to connect the heat exchange units and conduct the primary inlet hot water or the inlet primary steam, the secondary hot water or the heating water, the secondary return water and the primary return water or primary return condensate. Thus, the carrier tube as the heat exchange units are traversed by the fluids, so that both the carrier tube and the heat exchange units have the same temperature on average. Therefore, the heat exchange units can, at their upper and lower ends, each be fixedly connected to the central support tube, particularly short connections being possible. For example, the connecting pipes may be short enough for the heat exchange units to almost touch the carrier tube. The similarity of the evolution due to the temperature thus avoids unbearable tensions.

On obtient de plus une construction beaucoup plus simple dans laquelle le tube porteur central est dressé sur une plaque de base en tant qu'élément central de 10 support et de maintien des unités d'échange thermique. L'échangeur thermique monté sur la plaque de base peut ainsi être préfabriqué complètement, et les travaux manuels au lieu de montage peuvent être réduits au minimum. Cela est très important, notamment pour éliminer les erreurs lors de l'édification des installations. In addition, a much simpler construction is obtained in which the central support tube is erected on a base plate as a central element for supporting and holding the heat exchange units. The heat exchanger mounted on the base plate can thus be completely prefabricated, and manual work at the mounting location can be reduced to a minimum. This is very important, especially to eliminate errors when building installations.

Le tube porteur, qui de préférence présente une constitution continue, c'està-dire sans discontinuité coupant le flux des forces, peut par exemple être divisé par des planchers en des chambres qui forment les canaux pour la vapeur et/ou l'eau. Les chambres, par la disposition radiale des tubes dérivés alimentant les unités d'échange thermique, assurent une distribution égale des fluides. Un autre 20 avantage du système constitué d'unités d'échange thermique disposées en groupe autour du tube porteur avec avantageusement les mêmes distances radiales par rapport à ce tube, est qu'on obtient ainsi une charge uniforme des différentes unités d'échange thermique. Les conditions d'écoulement sont à peu près identiques pour toutes les unités d'échange thermique, de sorte qu'une surcharge de certaines 25 unités est exclue, comme l'est aussi une utilisation avec un manque de charge d'unités individuelles. Même des groupes relativement grands d'unités d'échange thermique peuvent de ce fait être régulés par une soupape unique, qui règle par exemple le courant primaire de sortie du condensat. The carrier tube, which preferably has a continuous constitution, that is to say without discontinuity cutting the flow of forces, can for example be divided by floors into chambers which form the channels for steam and / or water. The chambers, by the radial arrangement of the derived tubes supplying the heat exchange units, ensure an equal distribution of the fluids. Another advantage of the system consisting of heat exchange units arranged in a group around the carrier tube with advantageously the same radial distances from this tube, is that a uniform load of the different heat exchange units is thus obtained. The flow conditions are almost identical for all the heat exchange units, so that an overload of certain units is excluded, as is also the use with a lack of load of individual units. Even relatively large groups of heat exchange units can therefore be regulated by a single valve, which regulates, for example, the primary condensate outlet current.

Les planchers divisant le tube porteur sont de préférence légèrement bombés 30 vers le haut. Cela est valable en particulier pour le plancher situé le plus en haut, et qui délimite vers le bas la chambre primaire d'entrée. Quand cette chambre est soumise à l'action de la vapeur, la forme bombée du plancher évite que de l'eau de condensation se rassemble dans la chambre. Une telle situation s'oppose à un mode de travail calme, peu bruyant ou sans bruit de l'échangeur thermique. The floors dividing the carrier tube are preferably slightly curved upwards. This applies in particular to the floor located at the top, which delimits the primary entry chamber downwards. When this chamber is subjected to the action of steam, the domed shape of the floor prevents condensed water from collecting in the chamber. Such a situation is opposed to a calm, low noise or noiseless work mode of the heat exchanger.

Les unités d'échange thermique sont de préférence orientées parallèlement au tube porteur. Du fait de la construction naturellement sans tension, des unités d'échange thermique, même relativement longues, peuvent être utilisées pour obtenir une large plage de régulation et une puissance globale élevée. The heat exchange units are preferably oriented parallel to the carrier tube. Due to the naturally voltage-free construction, even relatively long heat exchange units can be used to obtain a wide range of regulation and high overall power.

Entre, d'une part les chambres d'entrée primaire et secondaire qui se trouvent en haut du tube porteur, et d'autre part les chambre de retour primaire et 5 secondaire qui se trouvent en bas du tube porteur, il peut y avoir un isolateur qui fait obstacle à un échange thermique excessif entre les chambres d'entrée et les chambres de retour. Cet isolateur peut être constitué par une autre chambre aérée vers l'extérieur, une chambre fermée ou similaire. De plus, il est possible de réaliser le tube porteur central en plusieurs parties. Between, on the one hand the primary and secondary inlet chambers which are at the top of the carrier tube, and on the other hand the primary and secondary return chambers which are located at the bottom of the carrier tube, there may be a an insulator which prevents excessive heat exchange between the inlet and return chambers. This isolator can be constituted by another chamber ventilated towards the outside, a closed chamber or the like. In addition, it is possible to produce the central support tube in several parts.

L'échangeur thermique indiqué est régulé de préférence du côté du condensat, c'est-à-dire que selon l'état de charge, les différentes unités d'échange thermique sont plus ou moins remplies de condensat. A charge nulle, l'échangeur thermique peut être utilisé pour évacuer la vapeur sous forme d'eau. Pour cela, la soupape de commande de retour prévue du côté du condensat peut être montée en 15 parallèle avec une soupape d'évacuation d'eau conçue pour évacuer sur commande d'assez faibles quantités d'eau. The heat exchanger indicated is preferably regulated on the condensate side, that is to say that depending on the state of charge, the different heat exchange units are more or less filled with condensate. At zero load, the heat exchanger can be used to evacuate the vapor in the form of water. For this, the return control valve provided on the condensate side can be mounted in parallel with a water discharge valve designed to discharge relatively small quantities of water on command.

D'autres particularités avantageuses des formes de réalisation de l'invention sont l'objet du dessin, de la description ou des revendications secondaires. Le dessin représente des exemples de réalisation de l'invention. 20 La Fig. 1 est une vue en plan de l'échangeur thermique, La Fig. 2 est une vue latérale de l'échangeur thermique de la Fig. 1, La Fig. 3 est une représentation schématisée et en coupe verticale du tube porteur central de l'échangeur thermique des Fig. 1 et 2, Les Fig. 4 et 5 représentent en plan des variantes de réalisation de 25 l'échangeur thermique selon l'invention, La Fig. 6 représente une unité d'échange thermique pour l'échangeur thermique de la Fig. 5. Other advantageous features of the embodiments of the invention are the subject of the drawing, the description or the secondary claims. The drawing represents exemplary embodiments of the invention. 20 Fig. 1 is a plan view of the heat exchanger, FIG. 2 is a side view of the heat exchanger of FIG. 1, Fig. 3 is a schematic representation in vertical section of the central support tube of the heat exchanger of FIGS. 1 and 2, Figs. 4 and 5 show in plan variant embodiments of the heat exchanger according to the invention, FIG. 6 shows a heat exchange unit for the heat exchanger of FIG. 5.

Les Fig. 1 et 2 représentent un échangeur thermique 1 qui sert par exemple à produire, à partir de vapeur, de l'eau chaude destinée à du chauffage. A 30 l'échangeur thermique 1 appartient un tube porteur 3 dressé par exemple sur une plaque de fond 2 disposée horizontalement. Cette plaque 2 peut, par exemple, être constituée par un cadre profilé portant une plaque de couverture. Le tube porteur 3 forme la colonne centrale de l'échangeur thermique 1 et sert à la fois à supporter mécaniquement plusieurs unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8, et à alimenter 35 celles-ci en fluides. Dans l'exemple de réalisation représenté, il y a en tout cinq unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8, disposées sur un cercle virtuel (cf Fig. 1) qui est concentrique à l'axe longitudinal médian 9. Figs. 1 and 2 represent a heat exchanger 1 which is used for example to produce, from steam, hot water intended for heating. To the heat exchanger 1 belongs a carrier tube 3 erected for example on a bottom plate 2 arranged horizontally. This plate 2 can, for example, be constituted by a profiled frame carrying a cover plate. The carrier tube 3 forms the central column of the heat exchanger 1 and serves both to mechanically support several heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8, and to supply these with fluids. In the embodiment shown, there are a total of five heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8, arranged on a virtual circle (see Fig. 1) which is concentric with the median longitudinal axis 9 .

Les unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8, sont identiques et présentent chacune un récipient d'échange de chaleur 11, 12, arrondi en haut et en bas et dont l'axe longitudinal est parallèle à l'axe longitudinal médian 9. Ces unités sont 5 maintenues exclusivement par le tube porteur 3, sans aucune liaison mécanique entre elles. The heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8, are identical and each have a heat exchange container 11, 12, rounded at the top and bottom and whose longitudinal axis is parallel to the axis longitudinal median 9. These units 5 are held exclusively by the support tube 3, without any mechanical connection between them.

Comme le montre l'exemple d'unités d'échange thermique 5 représenté à la Fig. 2, de l'extrémité supérieure et de l'extrémité inférieure de l'unité 5 partent deux conduites 14 et 15 et deux conduites 16 et 17 respectivement, qui aboutissent 10 à des raccords 18, 19, 21, 22, disposés sur une ligne verticale, l'un au-dessus de l'autre, sur le tube porteur 3. La conduite 14 est une conduite d'entrée du primaire, pour la vapeur. Corrélativement, le raccord 18 est un raccord d'entrée de vapeur par lequel l'unité d'échange thermique 5 est alimentée en vapeur. La conduite 15 est une conduite d'entrée du secondaire par laquelle l'unité d'échange thermique 5 15 délivre de l'eau chaude. Le raccord 19 est corrélativement un raccord de retour du secondaire. La conduite 16 est une conduite de retour du secondaire par lequel l'unité d'échange thermique 5 reçoit l'eau de retour refroidie. Corrélativement, le raccord 21 est un raccord de retour du secondaire. La conduite 17 est une conduite de condensat par laquelle l'unité d'échange thermique 5 délivre le condensat. 20 Corrélativement le raccord 22 est un raccord de retour du primaire, c'est-à-dire un raccord de condensa. As shown in the example of heat exchange units 5 shown in FIG. 2, from the upper end and from the lower end of the unit 5, two lines 14 and 15 leave and two lines 16 and 17 respectively, which lead to connections 18, 19, 21, 22, arranged on a line vertical, one above the other, on the carrier tube 3. The pipe 14 is a primary inlet pipe for steam. Correspondingly, the fitting 18 is a steam inlet fitting through which the heat exchange unit 5 is supplied with steam. Line 15 is a secondary inlet line through which the heat exchange unit 5 delivers hot water. The connector 19 is correlatively a secondary return connector. Line 16 is a secondary return line through which the heat exchange unit 5 receives the cooled return water. Correspondingly, the connector 21 is a secondary return connector. Line 17 is a condensate line through which the heat exchange unit 5 delivers the condensate. Correspondingly, the connector 22 is a primary return connector, that is to say a condensa connector.

A la hauteur du raccord 18, se trouvent, répartis sur une zone annulaire à la périphérie du tube porteur 3, d'autre raccords 18-1, 18-2 et ainsi de suite. At the height of the connector 18, there are, distributed over an annular zone at the periphery of the carrier tube 3, other connectors 18-1, 18-2 and so on.

Corrélativement, à la hauteur correspond au raccord 19 sont répartis sur une zone 25 annulaire autour du tube porteur 3, d'autres raccords 19-1, 19-2 et ainsi de suite. Correlatively, the height corresponds to the fitting 19 are distributed over an annular zone 25 around the support tube 3, other fittings 19-1, 19-2 and so on.

Egalement les raccords 21 et 22 se trouvent sur un même plan avec d'autres raccords 21-1, 21-2 etc. et 22-1, 22-2 etc. Ainsi, chaque fois sur une unité d'échange thermique commune se trouvent superposés verticalement quatre raccords 1 8-x, 1 9-x, 21 -x, 22-x. Also the connections 21 and 22 are on the same plane with other connections 21-1, 21-2 etc. and 22-1, 22-2 etc. Thus, each time on a common heat exchange unit are vertically superimposed four fittings 1 8-x, 1 9-x, 21-x, 22-x.

Le tube porteur 3 et les unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8, sont avantageusement en métal, et de préférence constitués par le même matériau, pour obtenir une même dilatation thermique en direction verticale. Mais il est également possible de réaliser les unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8, en cuivre et le tube porteur central 3 en acier. The carrier tube 3 and the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8 are advantageously made of metal, and preferably made of the same material, to obtain the same thermal expansion in the vertical direction. But it is also possible to produce the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8, in copper and the central support tube 3 in steel.

Le tube porteur 3 a sa constitution interne représentée en particulier à la Fig. 3. A sa partie supérieure le tube présente une bride 23 sur laquelle, comme le montre la Fig. 2, est montée une soupape de commande du côté primaire, dans le cas concret, une soupape de régulation de vapeur 24. Directement en dessous des raccords 18, 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, est disposé un plancher 25 appelé également cloison, qui est de préférence un peu bombé vers le haut et sépare vers le bas une 5 chambre primaire d'entrée 26. Les raccords 18, 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, se trouvent très peu au-dessus du plancher 25 pour évacuer l'eau rassemblée dans la chambre 26, à travers les unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8 raccordées. The carrier tube 3 has its internal constitution shown in particular in FIG. 3. At its upper part, the tube has a flange 23 on which, as shown in FIG. 2, there is mounted a control valve on the primary side, in the concrete case, a steam control valve 24. Directly below the connections 18, 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, is arranged a floor 25 also called a partition, which is preferably slightly curved upwards and separates downwards a primary inlet chamber 26. The connections 18, 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 , are found very little above the floor 25 to evacuate the water collected in the chamber 26, through the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8 connected.

La chambre primaire d'entrée 26 est alimentée centralement par le haut et la vapeur introduite est distribuée radialement de manière égale aux unités d'échange 10 thermique 4, 5, 6, 7, 8. The primary inlet chamber 26 is supplied centrally from above and the steam introduced is distributed radially equally to the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8.

En dessous de la chambre primaire d'entrée 26 se trouve une chambre secondaire d'entrée 27 dans laquelle est soudé sur le tube porteur 5 ou monté de manière étanche aux fluides d'une autre manière, un autre plancher 28. Les raccords 19 à 19-4 sont répartis à la périphérie du tube porteur 3. De plus, sur ce 15 tube se trouve un raccord secondaire d'entrée 29 qui, comme le montre la Fig. 1, part radialement. Below the primary inlet chamber 26 is a secondary inlet chamber 27 in which is welded to the carrier tube 5 or mounted in a fluid-tight manner in another way, another floor 28. The fittings 19 to 19-4 are distributed around the periphery of the support tube 3. In addition, on this tube there is a secondary inlet connection 29 which, as shown in FIG. 1, leaves radially.

A une certaine distance du plancher 28 plan, est inséré un autre plancher 31 qui délimite vers le haut une chambre secondaire de retour 32. Entre les planchers 28, 31 peut subsister une chambre intermédiaire fermée par rapport à l'extérieur ou 20 même ventilée, qui isole la chambre d'entrée 27 de la chambre de retour 32. La zone intermédiaire de paroi 33 prend une température moyenne sans transmettre trop de chaleur de la chambre d'entrée 27 à la chambre de retour 32. Pour réduire davantage la transmission de chaleur, la zone de paroi 33 peut être percée de fentes ou de trous. At a certain distance from the planar floor 28, another floor 31 is inserted which delimits upward a secondary return chamber 32. Between the floors 28, 31 may remain an intermediate chamber closed relative to the outside or even ventilated, which isolates the inlet chamber 27 from the return chamber 32. The intermediate wall zone 33 takes an average temperature without transmitting too much heat from the inlet chamber 27 to the return chamber 32. To further reduce the transmission of heat, the wall zone 33 can be pierced with slots or holes.

De la chambre de retour 32 partent les raccords 21 à 21-4 conduisant aux unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8, ainsi qu'un raccord de retour 34 qui se trouve avantageusement à la verticale en dessous du raccord d'entrée 29. From the return chamber 32 leave the connections 21 to 21-4 leading to the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8, as well as a return connection 34 which is advantageously located vertically below the connection input 29.

Vers le bas, la chambre de retour 32 est fermée par un autre plancher 35 qui délimite vers le haut une chambre primaire de retour 36. Cette chambre, est fermée 30 vers le bas par une plaque de base 37 qui dépasse latéralement le tube porteur 3 et sert de bride de montage pour fixer ce tube sur la plaque de fond 2. De la chambre primaire de retour 36 partent les raccords 22 à 22-4. De plus, de la chambre de retour 36 part une conduite de condensat 38 aboutissant à une soupape de condensat 39 (Fig. 2). En parallèle à cette soupape est montée une soupape 35 d'évacuation d'eau 41, qui présente un passage nettement plus faible. Downward, the return chamber 32 is closed by another floor 35 which delimits upward a primary return chamber 36. This chamber is closed downwards by a base plate 37 which laterally projects beyond the support tube 3 and serves as a mounting flange to fix this tube on the bottom plate 2. From the primary return chamber 36 leave the fittings 22 to 22-4. In addition, from the return chamber 36 there is a condensate line 38 leading to a condensate valve 39 (Fig. 2). In parallel to this valve is mounted a valve 35 for discharging water 41, which has a significantly smaller passage.

Les unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8, peuvent être chacune un échangeur thermique individuel. Mais il est également possible, selon la Fig. 5 ou selon la Fig. 4, que chaque unité soit constituée d'un groupe de trois éléments. The heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8, can each be an individual heat exchanger. But it is also possible, according to FIG. 5 or according to FIG. 4, that each unit be made up of a group of three elements.

Ainsi, chaque fois trois bouteilles formant une unité d'échange thermique sont montées en parallèle. A la Fig. 6 est représentée en coupe longitudinale une unité 5 d'échange thermique 4b. La conduite supérieure 14 alimente trois bouteilles échangeuses 42, 43, 44. Pour cela, sur la conduite 14 une dérivation correspondante conduit à une tubulure hélicodale 45, 46, 47 située dans la bouteille échangeuse 42, 43, 44 et la traversant. Les extrémités inférieures des tubulures hélicodales sortant des bouteilles échangeuses correspondantes sont 10 réunies par la conduite 17. Thus, each time three bottles forming a heat exchange unit are mounted in parallel. In Fig. 6 is shown in longitudinal section a heat exchange unit 4b. The upper pipe 14 feeds three exchange bottles 42, 43, 44. For this, on the pipe 14 a corresponding branch leads to a helical tube 45, 46, 47 located in the exchange bottle 42, 43, 44 and crossing it. The lower ends of the helical tubes leaving the corresponding exchange bottles are joined by line 17.

Les bouteilles échangeuses 42, 43, 44 appartenant au circuit secondaire sont à leurs extrémités supérieures ou à proximité de celles-ci reliées entre elles par des pièces tubulaires 48, 49. La bouteille échangeuse 44 est raccordée à la conduite 15. The exchange bottles 42, 43, 44 belonging to the secondary circuit are at or near their upper ends connected to one another by tubular parts 48, 49. The exchange bottle 44 is connected to the pipe 15.

Du côté du retour du secondaire, la bouteille échangeuse 44 est raccordée à la 15 conduite 16 et reliée par une pièce tubulaire 51 à la bouteille échangeuse 43, qui, de son côté est reliée par une pièce tubulaire 52 à la bouteille échangeuse 42. On the return side of the secondary, the exchange bottle 44 is connected to the pipe 16 and connected by a tubular piece 51 to the exchange bottle 43, which, in turn, is connected by a tubular piece 52 to the exchange bottle 42.

Comme le montre la Fig. 4, les trois bouteilles échangeuses de chaque unité d'échange thermique 4a, 5a etc. peuvent également être disposées en triangle, avec leurs axes longitudinaux parallèles entre eux comme dans toutes les autres formes 20 de réalisation. As shown in Fig. 4, the three exchange bottles of each heat exchange unit 4a, 5a etc. can also be arranged in a triangle, with their longitudinal axes parallel to each other as in all the other embodiments.

L'échangeur thermique 1 décrit fonctionne de la manière suivante, En fonctionnement, par l'intermédiaire de la soupape de régulation de vapeur 24, de la vapeur se trouve dans la chambre primaire d'entrée 26 et donc dans les unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8. La chambre d'entrée 27, la 25 chambre de retour 32 et les unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8, sont remplies par de l'eau du côté secondaire. Egalement, la chambre de retour 36 est remplie de condensat Si la soupape de condensat 39 est fermée pendant assez longtemps, également les spires tubulaires primaires à l'intérieur des unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8, sont remplies de condensat Si maintenant, de la chaleur doit être transmise au circuit secondaire, la soupape de condensat 39 est ouverte suffisamment pour que la vapeur traversant la soupape 24 abaisse le niveau du condensat à l'intérieur des différentes unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8. Ainsi, une surface de chauffe est libérée, c'est-àdire que la vapeur se condense maintenant dans les spires tubulaires, et ainsi 35 délivre sa chaleur à l'eau qui baigne les spires tubulaires à l'intérieur des unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8. Par l'intermédiaire de l'importance de l'écoulement du condensat, on peut donc commander et réguler, éventuellement en liaison avec une régulation correspondante de la soupape de vapeur 24, la transmission de chaleur assurée par l'échangeur thermique 1. The heat exchanger 1 described operates in the following manner, In operation, via the steam control valve 24, steam is located in the primary inlet chamber 26 and therefore in the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8. The inlet chamber 27, the return chamber 32 and the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8 are filled with water on the secondary side . Also, the return chamber 36 is filled with condensate. If the condensate valve 39 is closed for a sufficiently long time, also the primary tubular turns inside the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8 are filled. If now heat has to be transferred to the secondary circuit, the condensate valve 39 is opened enough for the steam passing through the valve 24 to lower the level of condensate inside the different heat exchange units 4, 5 , 6, 7, 8. Thus, a heating surface is freed, that is to say that the vapor now condenses in the tubular turns, and thus delivers its heat to the water which bathes the tubular turns. inside the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8. By means of the size of the condensate flow, it is therefore possible to control and regulate, possibly in conjunction with a corresponding regulation of the pressure relief valve. steam 24, the tra heat supply provided by the heat exchanger 1.

Si l'échangeur thermique est réglé sur une charge faible, ou même nulle, 5 tous les dispositifs d'échange sont alors remplis largement d'une eau qui est relativement froide. De la même manière, le tube porteur 3 est rempli d'eau relativement froide. La température de ce tube concide alors largement à la température des unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8. If the heat exchanger is set to a low load, or even zero, then all of the exchange devices are largely filled with water which is relatively cold. Similarly, the carrier tube 3 is filled with relatively cold water. The temperature of this tube then largely coincides with the temperature of the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8.

Si maintenant le condensat est évacué par ouverture de la soupape de 10 condensat 39, la vapeur arrive d'abord dans la chambre d'entrée 26 et dans les unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8. Alors, la température du tube porteur 3 augmente d'abord à son extrémité supérieure, et la température augmente aussi dans les unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8. L'eau traversant ces unités d'échange échauffe ainsi au même instant la chambre secondaire d'entrée 27, et la 15 température de retour de secondaire et la température de condensat qui augmente font également s'élever les températures des chambres de retour 32, 36. En gros, et globalement, la température du tube porteur 3 correspond ainsi, même à pleine charge, à la température des unités d'échange thermique 4, 5, 6, 7, 8. Cela est vrai du reste également, pour les charges partielles. L'élévation de température produit 20 l'allongement du tube porteur 3. De manière sensiblement égale, la longueur des unités d'échange thermique 5, 6, 7, 8, croît également, de sorte que l'augmentation de la distance entre les conduites 14, 15, 16, 17 est dans une large mesure la même que l'augmentation de la distance entre les raccords 18, 19, 21, 22. L'échangeur thermique 1 ne présente de ce fait aucune tension mécanique nuisible, dans toutes 25 ses plages de fonctionnement. If the condensate is now discharged by opening the condensate valve 39, the steam first arrives in the inlet chamber 26 and in the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8. Then, the temperature of the carrier tube 3 increases first at its upper end, and the temperature also increases in the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8. The water passing through these exchange units thus heats up at the same time the secondary inlet chamber 27, and the secondary return temperature and the increasing condensate temperature also raise the temperatures of the return chambers 32, 36. Basically, and overall, the temperature of the carrier tube 3 thus corresponds, even at full load, to the temperature of the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8. This is also true for the rest of the loads. The rise in temperature produces the elongation of the carrier tube 3. In a substantially equal manner, the length of the heat exchange units 5, 6, 7, 8 also increases, so that the increase in the distance between the lines 14, 15, 16, 17 is to a large extent the same as the increase in the distance between the connections 18, 19, 21, 22. The heat exchanger 1 therefore does not present any harmful mechanical tension, in all 25 its operating ranges.

Un échangeur thermique 1 comprend un tube central 3 assurant le support de l'alimentation. Les unités d'échange thermique 5, 6, 7, 8 sont montées parallèlement au tube porteur 3 et disposées dans une zone annulaire autour de celui-ci. Le tube 3 est traversé par les mêmes fluides que les unités d'échange 30 thermique 4, 5, 6, 7, 8, de sorte que les dilatations thermiques sont les mêmes. De cette manière, les unités 4, 5, 6, 7, 8, sont montées solidement et sans tension sur le tube porteur 3. A heat exchanger 1 comprises a central tube 3 providing support for the supply. The heat exchange units 5, 6, 7, 8 are mounted parallel to the carrier tube 3 and arranged in an annular zone around the latter. The tube 3 is traversed by the same fluids as the heat exchange units 4, 5, 6, 7, 8, so that the thermal expansions are the same. In this way, the units 4, 5, 6, 7, 8 are mounted securely and without tension on the carrier tube 3.

Claims

claims

1. Heat exchanger (1) in particular for steam and water, which comprises: - a support tube (3) arranged vertically and which has channels for steam and / or for water, - units d 'heat exchange (4, 5, 6, 7, 8) arranged around the carrier tube (3), carried exclusively by this tube and connected to the channels.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the carrier tube (3) is erected on a bottom plate (2).

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the carrier tube (3) is divided by floors (25, 28, 31, 35) into chambers (26, 27, 32, 36) which form the channels.

4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that at least one of the floors (26, 27, 32, 36) is curved upwards.

5. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that for connecting the heat exchange units (4, 5, 6, 7, 8) there are provided on the carrier tube (3) fittings (18, 18-1 , 18-2, 18-3, 18-4, 19, 19-1, 19-2, 19-3, 19-4, 21, 21-1, 21-2, 21-3, 21-4, 22 , 22-1, 22-2, 22-3, 22-4) which are arranged in groups each time at the same height.

6. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the fittings (18, 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 19, 19-1, 19-2, 19-3, 19- 4, 21, 21-1, 21-2, 213, 21-4, 22, 22-1, 22-2, 22-3, 22-4) of each connection group are distributed around the periphery of the carrier tube ( 3), the fittings (18, 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 19, 191, 19-2, 19-3, 19-4, 21, 21-1, 21-2, 21-3, 21-4, 22, 22-1, 22-2, 22-3, 22-4) being aligned along the carrier tube (3) with each other.

7. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that each heat exchange unit (4, 5, 6, 7, 8) are associated with a primary inlet connection (18, 18-1, 18-2 , 18-3, 18-4), a primary return fitting (22, 22-1, 22-2, 22-3, 22-4), a secondary inlet fitting (19, 19-1, 19- 2, 19-3, 19-4) and a secondary return connection (21, 21-1, 21-2, 21-3, 21-4).

8. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchange units (1) have connection tubes (16, 17, 18, 19) essentially horizontal, which establish a fluid connection with the carrier tube (3 ) and provide support for the heat exchange units (4, 5, 6, 7, 8) by the carrier tube (3).

9. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the carrier tube (3) has a primary inlet chamber (26), a primary return chamber (36), a secondary inlet chamber (27) and a secondary return chamber (32).

10. Heat exchanger according to claim 9, characterized in that the primary inlet chamber (26) is disposed at the upper end of the carrier tube (3).

11. Heat exchanger according to claim 9, characterized in that the secondary inlet chamber (27) is located below the primary inlet chamber (26).

12. Heat exchanger according to claim 9, characterized in that the secondary return chamber (32) is located below the secondary inlet chamber (27).

13. Heat exchanger according to claim 9, characterized in that between the secondary inlet chamber (27) and the secondary return chamber (32), there is provided an insulator (33).

14. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the primary return chamber (36) is located below the secondary return chamber (32).

15. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the primary return chamber (36) is connected to a primary return pipe (38) which has a primary return control valve (39), for controlling the outlet of the back from primary.

16. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that an electrically controlled water discharge valve is mounted in parallel with the primary return control valve (39).

17. Heat exchanger according to claim 9, characterized in that the primary inlet chamber (26) is, at its upper part, connected to a coaxial flange (23) with which is associated an inlet control valve (24 ).

18. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the primary return control valve (39) is a condensate valve and the inlet control valve (24) is a vapor control valve.

19. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchange units (4, 5, 6, 7, 8) are mounted parallel to the carrier tube (3),

20. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the carrier tube (3) is constituted as a connector tube.