FR2963091A1 - Module de circulation de fluides - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un module de circulation de fluides (A,B), comportant : - au moins une plaque de distribution de fluide (3,5) comportant un canal débouchant principal d'alimentation en fluide (11) réalisé dans le plan de ladite plaque (3,5) et des canaux débouchants secondaires de distribution de fluide réalisés perpendiculairement par rapport au plan de ladite plaque (3,5) et reliés audit canal principal (11) par un réseau de circulation à structure arborescente, - au moins un bloc collecteur (7) comportant des canaux de circulation (9) reliés auxdits canaux secondaires et parallèles à ceux-ci, et - au moins une plaque de collection (23) comportant un canal débouchant principal d'évacuation de fluide (31) et des canaux de collection réalisés perpendiculairement par rapport au plan de ladite plaque (23) et reliés aux canaux de circulation (9) dudit bloc collecteur (7) et audit canal principal (31) par un réseau de circulation à structure arborescente.

Description

-1- Module de circulation de fluides La présente invention concerne un module de circulation de fluides multifonction.
Dans les systèmes énergétiques tels que les systèmes de production, transport, ou stockage d'énergie ou autre système de gestion de fluides, on a parfois constaté d'importants problèmes de dysfonctionnement global des équipements du système énergétique causés par un problème de distribution inhomogène. Ces équipements peuvent être des mélangeurs, des réacteurs et/ou des échangeurs de chaleur. Notamment dans les réacteurs, il faut bien évacuer la chaleur de réaction pour les réactions exothermiques, ou fournir cette chaleur pour les réactions endothermiques. Dans ce cas, un troisième fluide intervient comme caloporteur pour mieux contrôler la condition opératoire pour la réaction. Cependant, la différence de température peut être très faible et donc très difficile à réaliser. On cherche donc de plus en plus à augmenter les performances notamment en intensifiant les transferts de matière et/ou de chaleur tout en miniaturisant le système. La présente invention vise à pallier ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un module de circulation compact avec une distribution homogène des fluides permettant d'intensifier les transferts de matière et/ou de chaleur. À cet effet, l'invention a pour objet un module de circulation de fluides, caractérisé en ce qu'il comporte : au moins une plaque de distribution de fluide comportant un canal débouchant principal d'alimentation en fluide réalisé dans le plan de ladite plaque et des canaux débouchants secondaires de distribution de fluide réalisés perpendiculairement par rapport au plan de ladite plaque et reliés audit canal principal par un réseau de circulation à structure arborescente, au moins un bloc collecteur comportant des canaux de circulation reliés auxdits canaux secondaires de ladite au moins une plaque et parallèles à ceux-ci, et au moins une plaque de collection comportant un canal débouchant principal d'évacuation de fluide et des canaux de collection réalisés perpendiculairement BRT0528 2963091 -2- par rapport au plan de ladite plaque et reliés d'une part aux canaux de circulation dudit au moins un bloc collecteur et d'autre part audit canal principal par un réseau de circulation à structure arborescente.
5 Ledit module peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison : ledit module comporte au moins une plaque de distribution supplémentaire intercalée entre deux blocs collecteurs et telle que les canaux secondaires de ladite au moins une plaque de distribution supplémentaire soient reliés aux 10 canaux de circulation desdits blocs collecteurs, ledit module comporte au moins une première plaque et une deuxième plaque de distribution, et les canaux secondaires desdites plaques de distribution sont reliés à une chambre de mélange de la deuxième plaque de distribution, ladite chambre de mélange étant reliée aux canaux de circulation dudit bloc collecteur de façon 15 à permettre le mélange desdits fluides, ledit module comporte au moins deux plaques de distribution de fluides à mélanger et au moins une plaque de distribution de fluide caloporteur, et ledit au moins un bloc collecteur comporte : des premiers canaux de circulation reliés aux canaux secondaires desdites au 20 moins deux plaques de distribution de façon à permettre le mélange des fluides distribués par lesdites plaques, et des seconds canaux de circulation reliés aux canaux secondaires de la plaque de distribution de fluide caloporteur, lesdits premiers et seconds canaux de circulation étant juxtaposés de façon à permettre un échange de chaleur entre 25 les fluides mélangés distribués par lesdites plaques de distribution et le fluide caloporteur, ledit module comporte au moins deux plaques de distribution de fluides à mélanger et au moins une plaque de distribution de fluide caloporteur, et en ce que ledit au moins un bloc collecteur comporte : 30 - des premiers canaux de circulation reliés aux canaux secondaires desdites au BRT0528 2963091 -3- moins deux plaques de distribution de façon à permettre le mélange des fluides distribués par lesdites plaques, et des seconds canaux de circulation reliés aux canaux secondaires de la plaque de distribution de fluide caloporteur, et entourant les premiers canaux de 5 circulation de façon à permettre un échange de chaleur entre les fluides mélangés distribués par lesdites plaques de distribution et le fluide caloporteur, ledit module est configuré pour mélanger des fluides réactifs, ledit module comporte au moins une première plaque et une deuxième plaque de 10 distribution et ledit au moins un bloc collecteur comporte : des premiers canaux de circulation reliés aux canaux secondaires de la première plaque de distribution, et des seconds canaux de circulation reliés aux canaux secondaires de la deuxième plaque de distribution, 15 lesdits premiers et seconds canaux de circulation étant juxtaposés de façon à permettre un échange de chaleur entre les fluides distribués par lesdites plaques de distribution, lesdits canaux de circulation dudit au moins un bloc collecteur sont sensiblement tubulaires, lesdits canaux de circulation dudit au moins un bloc collecteur sont sensiblement 20 en serpentin, ledit module comporte une pluralité de plaques de distribution superposées entre elles et avec ledit au moins bloc collecteur, et en ce que lesdites plaques intercalées comportent des moyens de passage pour au moins un fluide distribué par une plaque de distribution de fluide d'un étage supérieur, 25 ledit module comporte des moyens d'étanchéité entre lesdites plaques de distribution superposées, les moyens d'étanchéité comprennent des plaques d'étanchéité intercalaires, la structure arborescente desdits canaux de distribution reproduit une même configuration de canaux à chaque niveau de l'arborescence, 30 ladite configuration est choisie parmi le groupe comprenant une configuration BRT0528 2963091 -4- sensiblement en « T », une configuration sensiblement en « X », une configuration sensiblement en « H », ladite au moins une plaque de distribution présente une structure arborescente comprenant des premières branches agencées selon une configuration 5 sensiblement en « H », et des secondes branches agencées aux quatre extrémités des premières branches selon la même configuration sensiblement en « H » à échelle réduite, lesdits fluides circulent à co-courant, lesdits fluides circulent à contre-courant, 10 lesdits fluides circulent à flux croisé.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : 15 la figure 1 représente de façon schématique et simplifiée une vue en perspective d'un module selon un premier mode de réalisation, la figure 2a représente un exemple de réalisation d'une plaque de distribution de fluide du module de la figure 1, la figure 2b représente un exemple de réalisation d'une autre plaque de 20 distribution de fluide du module de la figure 1, la figure 3 représente un exemple de réalisation d'une plaque de collection du module de la figure 1, la figure 4 illustre de façon schématique un module multi-fluides selon un deuxième mode de réalisation, 25 la figure 5 illustre de façon schématique un module selon un troisième mode de réalisation avec des canaux de collection en serpentins, la figure 6 représente de façon schématique et simplifiée une vue de dessus d'un module selon un quatrième mode de réalisation intégrant une fonction de mélange de fluide et d'échange de chaleur dans des canaux parallèles, 30 la figure 7 est une vue éclatée du module de la figure 6, BRT0528 2963091 -5- - la figure 8 représente de façon schématique et simplifiée une vue en perspective d'un module selon un cinquième mode de réalisation combinant une fonction de mélange de fluide et d'échange de chaleur dans des canaux concentriques, - la figure 9 est une vue partielle en coupe d'une partie des canaux concentriques 5 du cinquième mode de réalisation de la figure 8, la figure 10 représente une vue en perspective d'un module selon un sixième mode de réalisation pour une fonction d'échangeur de chaleur sans mélange des fluides, la figure 11 est une vue éclatée du module de la figure 10.
10 Sur ces figures et dans la suite de la description, les éléments identiques sont identifiés par les mêmes numéros de référence. Les éléments des figures 4 à 11 correspondants aux éléments des figures 1 à 3, portent les mêmes références précédées d'une centaine 1,2,3,4 ou 5 selon le mode de réalisation.
15 Premier mode de réalisation : mélange de deux fluides Sur la figure 1, on a illustré de façon simplifiée un module 1 de circulation de fluide pour le mélange de deux fluides A et B, qui peuvent être réactifs. À cet effet, le module 1 comporte une première plaque de distribution 3 du premier fluide A, une deuxième plaque de distribution 5 du deuxième fluide B et un 20 bloc collecteur 7 des deux fluides A et B comprenant des canaux 9 de circulation et de mélange des fluides A,B distribués, ces canaux de circulation 9 étant reliés aux deux plaques de distribution 3 et 5 de façon à permettre le mélange des deux fluides A et B.
Plaques de distribution 25 Les plaques de distribution 3,5 mieux visibles sur les figures 2a et 2b, peuvent être réalisées en verre, ou en céramique, ou en matière plastique ou en tout autre matériau adapté à l'application du module 1 selon l'invention. Ces plaques peuvent être réalisées par injection ou par moulage ou encore par assemblage de deux demi-plaques superposées, par exemple par collage. 30 Selon l'exemple de la figure 1, les deux plaques de distribution 3 et 5 sont BRT0528 2963091 -6- agencées pour que les deux fluides A et B circulent à contre-courant, c'est-à-dire de façon parallèle mais de sens contraire. Bien évidemment, selon l'application on peut prévoir une circulation des deux fluides A et B à co-courant c'est-à-dire de façon parallèle et de même sens, ou encore à 5 flux croisés c'est-à-dire de façon perpendiculaire. Par ailleurs, les deux plaques de distribution 3 et 5 présentent chacune un canal principal débouchant d'écoulement de fluide. Ici, un tel canal d'écoulement est un canal d'alimentation en fluide 11. Les canaux d'alimentation 11 sont respectivement reliés à des canaux secondaires de distribution 12 pour alimenter chaque plaque de distribution 10 3,5 en fluide A ou B. Dans le cas où une plaque 3,5 est formée par assemblage de deux demi-plaques superposées, on grave ou on perce dans chaque demi-plaque une moitié de canal principal 11 et des moitiés de canaux secondaires 12 de façon à former les canaux 11 et 12 entiers lors de l'assemblage des deux demi-plaques. 15 Pour des raisons de compacité, les canaux d'alimentation 11 sont réalisés dans le plan des plaques de distribution 3,5 en débouchant latéralement. Cette réalisation du canal d'alimentation 11 permet l'empilement de plaques de distribution 3,5 pour former un module 1 compact. Bien évidemment, les canaux d'alimentation 11 au niveau de plaques d'extrémité 20 du module 1, comme par exemple la première plaque de distribution 3 pour le premier fluide A dans ce mode de réalisation, peuvent ne pas être réalisés dans le plan car ne gênent pas l'empilement des plaques de distribution. En outre, les canaux secondaires de distribution 12 sont réalisés perpendiculairement par rapport au plan de la plaque 3,5 et sont reliés au canal principal 25 11 en étant agencés selon une structure arborescente (figures 2a,2b) comprenant des premières branches 13a et des secondes branches 13b. Plus précisément, un nombre prédéfini de premières branches 13a sont agencées selon une configuration sensiblement en « H » dans cet exemple. Bien entendu, d'autres configurations peuvent être envisagées, par exemple en « X ». Les premières branches 30 13a ainsi agencées forment le premier niveau de la structure arborescente. BRT0528 2963091 -7- Ces premières branches 13a présentent alors au total quatre extrémités 15. À ces extrémités 15, les secondes branches 13b sont agencées. Afin d'obtenir une distribution homogène du fluide A,B, les secondes branches 13b sont agencées selon la même configuration, ici en «H », que les premières branches 13a. On forme ainsi le deuxième 5 niveau de la structure arborescente, et dans cet exemple le dernier niveau. À chaque niveau descendant de la structure arborescente, la configuration des branches 13b ici sensiblement en « H » est à échelle réduite par rapport à l'échelle pour le niveau ascendant. En clair, le « H » formé par les premières branches 13a est de taille plus grande que les « H » formés par les secondes branches 13b. 10 On a ainsi quatre configurations en « H » formées par les secondes branches 13b aux extrémités 15 des premières branches 13a. Les secondes branches 13b présentent donc au total seize extrémités 17 pour la distribution du fluide A,B au bloc collecteur 7. Ces extrémités 17 se trouvent toutes à un même niveau de la structure arborescente. Ainsi, quel que soit le trajet emprunté par le 15 fluide A,B, il est le même à chaque extrémité 17. On assure alors une répartition égale du fluide A,B et donc une distribution homogène. À ces extrémités 17 se trouvent les canaux secondaires de distribution perpendiculaires 12. Le calcul du nombre d'extrémités finales N reliées au bloc collecteur 7 peut se faire à partir de la relation (1) suivante : 20 (1) N = 2 m où m correspond au niveau de ramifications de la structure arborescente. Pour une configuration en « X », la relation devient : (2) N=4m. Dans notre exemple avec deux niveaux d'une structure arborescente en « H », il 25 y a quatre divisions aux extrémités 15 des premières branches 13a, donc il y a 24 extrémités finales 17, soit seize extrémités 17 aux secondes branches 13b. En outre, comme on le constate sur la figure 1, les plaques de distribution 3 et 5 et le bloc collecteur 7 sont superposés. Dans cet exemple, la plaque de distribution 3 du premier fluide A est au-dessus 30 et la plaque de distribution 5 du deuxième fluide B est intercalée entre la première BRT0528 2963091 -8- plaque de distribution 3 et le bloc collecteur 7. Afin de permettre la circulation du premier fluide A pour arriver au bloc collecteur 7, la deuxième plaque de distribution 5 intercalée comporte des moyens de passage, ici des orifices 19 (figure 2b), du premier fluide A vers le bloc collecteur 7. 5 Par ailleurs, pour garantir l'étanchéité entre ces plaques de distribution 3 et 5, on peut par exemple prévoir des joints d'étanchéité ou encore pulvériser une matière étanche sur ces plaques de distribution 3,5, ou aussi disposer des plaques intercalaires d'étanchéité entre les plaques de distribution 3,5.
10 Bloc collecteur Comme mentionné précédemment, le bloc collecteur 7 comporte quant à lui des canaux de circulation et de mélange 9 permettant le mélange des deux fluides A et B, réalisés selon ce mode de réalisation sous forme de canaux parallèles sensiblement tubulaires (figures 1 et 3). Ces canaux de circulation 9 sont réalisés de façon parallèle et 15 dans le prolongement des canaux secondaires 12, et donc de façon perpendiculaire aux canaux principaux 11 des plaques de distribution 3,5. Comme on le remarque sur la figure 1, chaque canal de mélange 9 est relié à une chambre de mélange 21 du premier fluide A et du deuxième fluide B reliée aux canaux de distribution 12 de la première plaque de distribution 3 et aux canaux de distribution 20 12 de la deuxième plaque de distribution 5. La chambre de mélange 21 est formée dans la deuxième plaque 5. De plus, les canaux de circulation et de mélange 9 peuvent présenter des dimensions très petites, par exemple de l'ordre du millimètre, ce qui permet d'intensifier les transferts de matière et aussi d'avoir une réaction chimique rapide. 25 En outre, les fluides A et B étant uniformément répartis dans ces canaux de circulation et de mélange 9, la quantité de fluide dans chaque canal 9 peut être faible ce qui augmente la sécurité notamment dans le cas de fluides toxiques ou explosifs. Pour assurer que le mélange ou la réaction entre les deux fluides A et B soit complèt(e), et/ou pour collecter le mélange des fluides A et B ensembles, le module 1 30 comporte en outre une plaque de collection 23 (figures 1, 3 et 4). BRT0528 2963091 -9- Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 3, cette plaque de collection 23 est sensiblement identique aux plaques de distribution 3 et 5, à savoir elle présente une pluralité de canaux de distribution 26 réalisés perpendiculairement par rapport au plan de la plaque de collection 23 et reliés par une structure arborescente à un canal principal 5 31 débouchant d'écoulement de fluide. Comme pour les plaques de distribution 3 et 5, la structure arborescente comprend des premières branches 25a agencées selon une configuration en « H » et des secondes branches 25b agencées aux extrémités 27 des premières branches 25a selon également une configuration en « H » et présentent à leur tour des extrémités 29 au 10 niveau desquelles sont construits les canaux secondaires 26 perpendiculaires à la plaque de collection 23. En référence à la figure 1, ce sont ces canaux secondaires 26 qui sont reliés aux canaux de circulation et de mélange 9 du bloc collecteur 7 pour recevoir le mélange des deux fluides A et B. Ainsi, durant le trajet du mélange dans les branches 25a,25b de la structure 15 arborescente de la plaque de collection 23, le mélange ou la réaction entre les deux fluides A et B peut s'achever. Le canal principal d'écoulement de fluide, sert dans ce cas de canal d'évacuation 31 pour évacuer le mélange des deux fluides A et B comme l'illustre la flèche sur la figure 3. À cet effet, les premières branches 25a de la structure arborescente sont reliées 20 à ce canal principal d'évacuation 31. Comme pour les canaux d'alimentation 11, par souci de compacité ce canal d'évacuation 31 peut être réalisé dans le plan de la plaque de collection 23 et déboucher latéralement (cf figures 1 et 3).
25 Un tel module 1 peut donc être très compact. Bien entendu, pour des applications à plus grande échelle, plusieurs modules 1 peuvent être assemblés de façon simple et rapide selon les besoins.
Second mode de réalisation : mélange de quatre fluides 30 On a représenté sur la figure 4, un second mode de réalisation qui diffère du BRT0528 2963091 -10- premier mode de réalisation par le fait que le module 101 permet un mélange de quatre fluides A,B,C,D et non plus seulement deux. Pour ce faire, pour chaque fluide C,D supplémentaire on prévoit une nouvelle plaque de distribution 6, 6' intercalée entre deux blocs collecteurs 107. 5 Dans cet exemple, les fluides C et D circulent à co-courant. En revanche, les nouvelles plaques de distribution 6,6' sont agencées pour une circulation à flux croisé entre les fluides supplémentaires C,D et les premier A et deuxième B fluides. Bien entendu, la circulation de ces troisième C et quatrième D fluides peut se faire de façon parallèle à la circulation du premier fluide A et du deuxième fluide B. 10 Ces nouvelles plaques de distribution 6,6' présentent comme les plaques de distribution 3 et 5 (voir figures 2a et 4), un canal principal 11 d'alimentation en fluide réalisé dans le plan de la plaque 6,6', des canaux secondaires 12 de distribution réalisés perpendiculairement au plan de la plaque et reliés au canal principal 11 par une structure arborescente comprenant des premières branches 13a et des secondes branches 13b 15 agencées tel que décrit précédemment en reproduisant les mêmes configurations, ici sensiblement en « H ». Afin de pouvoir mélanger ces fluides C et D supplémentaires avec les fluides A et B, les plaques de distribution 6 et 6' sont agencées de manière à ce que les canaux secondaires 12 soient reliés aux canaux de circulation et de mélange 9. 20 On peut prévoir en variante que ces plaques de distribution 6 et 6' soient superposées avec les plaques de distribution 3 et 5 avant la collection des fluides dans les canaux de circulation et de mélange 9. Dans ce cas, les plaques de distribution intercalées doivent présenter des moyens de passage pour les fluides des plaques de distribution situés au-dessus de façon similaire aux orifices de passage 19 de la 25 deuxième plaque de distribution 5 sur la figure 2b. Dans cet exemple, on a illustré la distribution et le mélange de quatre fluides A à D, bien sûr on peut rajouter autant de fluides et donc de plaques de distribution de fluides que nécessaire. Ainsi, le module 101 peut être adapté de façon simple et rapide selon 30 l'application en ajoutant ou en retirant des plaques de distribution 3,5,6,6' de fluide. BRT0528 2963091 -11- Troisième mode de réalisation : mélange avec des canaux en serpentins La figure 5 illustre un troisième mode de réalisation du module 201, qui diffère du premier mode de réalisation par le fait que les canaux de circulation et de mélange 5 209 du bloc collecteur 207 sont réalisés en serpentins de façon à augmenter le temps de séjour dans les canaux 209 et assurer un mélange plus complet ou une réaction plus complète entre les deux fluides A et B.
Quatrième mode de réalisation : mélange et échange de chaleur dans des 10 canaux parallèles On a représenté sur les figures 6 et 7, un quatrième mode de réalisation du module 301 qui diffère du premier mode de réalisation par le fait que le module 301 intègre une fonction d'échangeur de chaleur en plus de mélangeur de fluides. À cet effet, un fluide caloporteur E est distribué par une plaque de distribution 15 33 analogue à celle des fluides A et B reliée à des canaux de circulation 35 du fluide caloporteur juxtaposés avec les canaux de circulation et de mélange 9 (voir figure 7). Dans ce cas, le bloc collecteur 307 présente une pluralité de paires de canaux juxtaposés, chaque paire comprenant un canal de circulation et de mélange 9 des deux fluides A et B, et un canal de circulation 35 uniquement pour le fluide caloporteur E. 20 Ces canaux de circulation 9 et 35 sont choisis avec de petites dimensions pour intensifier les transferts de chaleur. La plaque de distribution 33 du fluide caloporteur E est par exemple disposée en-dessous du bloc collecteur 307 ou de la plaque de collection 23. Dans ce dernier cas, la plaque de collection 23 présente des moyens de passage pour le fluide caloporteur E, 25 tels que des orifices 19. Une plaque de collection 33' analogue à la plaque de collection 23 peut être agencée en-dessous des plaques de distribution 3 et 5 des premier A et second B fluides pour l'évacuation du fluide caloporteur E du module 301. Évidemment, vu le positionnement de cette plaque de collection 33' pour 30 l'évacuation du fluide caloporteur E, elle comporte des moyens de passage tels que des BRT0528 2963091 -12- orifices 19 permettant respectivement la circulation des fluides A et B vers le bloc collecteur 307. Cette fonction supplémentaire d'échangeur de chaleur du module 301 sans nécessiter d'appareil ou de connexion supplémentaire, est avantageuse par exemple pour 5 obtenir une condition opératoire en isotherme pour le mélange des deux fluides A et B.
Cinquième mode de réalisation : mélange et échange de chaleur dans des canaux concentriques Selon un cinquième mode de réalisation illustré sur la figure 8, l'échange de 10 chaleur se fait par circulation du fluide caloporteur E dans des canaux de circulation 435 du bloc collecteur 407 enveloppant les canaux de mélange 409 et non plus dans des canaux parallèles comme dans le quatrième mode de réalisation. Les canaux 409 et 435 sont choisis avec de petites dimensions pour intensifier les transferts de chaleur. Pour ce faire, la plaque de distribution 433 du fluide caloporteur E fait partie 15 intégrante du bloc collecteur 407 et de même la plaque de collection 433' pour l'évacuation du fluide caloporteur E fait partie intégrante du bloc collecteur 407. Les canaux de mélange 409 sont des canaux réalisés perpendiculairement aux plaques 433 et 433' et sont reliés aux chambres de mélange 21 de la deuxième plaque 5. Les canaux de circulation 435 forment eux les canaux secondaires réalisés 20 perpendiculairement aux plaques 433 et 433' et reliés par une structure arborescente d'une part au canal d'alimentation 411 en fluide caloporteur et d'autre part au canal d'évacuation 431 du fluide caloporteur. Ces canaux de circulation 435 présentent un diamètre supérieur au diamètre des canaux de mélange 409 de façon à pouvoir entourer les canaux de mélange 409. 25 De plus, les canaux de circulation 435 présentent comme mieux visible sur la figure 9, une première épaisseur el à l'endroit où ils sont reliés à la structure arborescente, plus précisément aux secondes branches 413b pour la plaque de distribution 433 ou aux secondes branches 425b pour la plaque de collection 433', et une deuxième épaisseur e2 le long du bloc collecteur 407. 30 La première épaisseur el d'un canal de circulation 435 est choisie de sorte que le BRT0528 2963091 -13- canal de mélange 409 intérieur soit en contact avec le canal de circulation 435 pour permettre une fixation des deux canaux par exemple par collage ou par soudage. La deuxième épaisseur e2 d'un canal de circulation 435 est choisie plus petite que la première épaisseur el de sorte que les deux canaux 409 et 435 ne sont plus en 5 contact pour permettre la circulation du fluide caloporteur E autour du canal intérieur de mélange 409.
Sixième mode de réalisation : échange de chaleur Sur les figures 10 et 11, on a représenté un sixième mode de réalisation qui 10 diffère du quatrième mode de réalisation par le fait que le module 501 permet un échange de chaleur entre les fluides A et B sans intégrer la fonction de mélangeur. Dans ce cas, un des fluides A,B est un fluide caloporteur. Pour ce faire, les canaux de circulation 509 du bloc collecteur 507 collectent de façon distincte chaque fluide A,B et non plus de façon commune tel que décrit 15 précédemment. Les canaux de circulation 509 comportent à cet effet des premiers 37 et des seconds 37' canaux de circulation juxtaposés. Les premiers canaux de circulation 37 sont exclusivement dédiés au premier fluide A et les seconds canaux de circulation 37' sont exclusivement dédiés au deuxième fluide B. Aucun mélange des deux fluides A et 20 B ne se produit. En outre, une fois l'échange de chaleur réalisé, les fluides A et B peuvent être respectivement évacués du module 501 via des plaques de collection supplémentaires 3',5' analogue à la plaque de collection 21 (figure 3) et agencées après le bloc collecteur 507. Chaque plaque supplémentaire de collection 3',5' comporte des canaux de 25 collection reliés respectivement aux canaux de circulation 37 et 37' du bloc collecteur 507, l'évacuation se fait via le canal canal d'évacuation de fluide 31 (cf figures 3 et 9). Par ailleurs, comme on le remarque sur les figures 10 et 11, des plaques intercalaires d'étanchéité 39 peuvent être prévues. Ces plaques intercalaires 39 présentent donc chacune des moyens de passage, comme des orifices 19, pour chaque 30 fluide A,B distribué par une plaque de distribution 3,5 au-dessus. BRT0528 -14- On peut aussi prévoir une plaque de protection 41 du module 501.
En conclusion, pour plus de clarté, différents modes de réalisation ont été décrits de façon dissociée mais il est évident que ces différents modes de réalisation peuvent 5 être combinés selon les besoins de l'application. À titre d'exemple, on peut prévoir un module de distribution permettant le mélange de plus de deux fluides selon le second mode de réalisation comprenant des canaux de collection et de mélange en serpentins selon le troisième mode de réalisation et intégrant une fonction d'échangeur de chaleur selon le quatrième ou cinquième mode 10 de réalisation.
Ainsi, on obtient un module de taille réduite et à moindre coût pouvant combiner les fonctions de distributeur, collecteur, mélangeur, réacteur, échangeur thermique et permettant une distribution homogène de plusieurs fluides, un mélange complet, des 15 transferts de matière ou de chaleur intensifiés ainsi que de faibles pertes de charges et de faibles écarts de températures. BRT0528

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS1. Module de circulation de fluides (A,B,C,D,E), caractérisé en ce qu'il comporte : au moins une plaque de distribution de fluide (3,5,6,6',33,433) comportant un canal débouchant principal d'alimentation en fluide (11,411) réalisé dans le plan de ladite plaque (3,5,6,6',33,433) et des canaux débouchants secondaires de distribution de fluide (12) réalisés perpendiculairement par rapport au plan de ladite plaque (3,5,6,6',33,433) et reliés audit canal principal (11) par un réseau de circulation à structure arborescente (13a,13b ; 413a,413b), au moins un bloc collecteur (7,107,207,307,407,507) comportant des canaux de circulation (9,209,409,35,435,37,37') reliés auxdits canaux secondaires (12) de ladite au moins une plaque (3,5,6,6',33,433) et parallèles à ceux-ci, et au moins une plaque de collection (23,3',5',33',433') comportant un canal débouchant principal d'évacuation de fluide (31,431) et des canaux de collection (26) réalisés perpendiculairement par rapport au plan de ladite plaque (23,3',5',33',433') et reliés d'une part aux canaux de circulation (9,209,409,35,435,37,37') dudit au moins un bloc collecteur (7,107,207,307,407,507) et d'autre part audit canal principal (31,431) par un réseau de circulation à structure arborescente (25a,25b ; 425a,425b).
  2. 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une plaque de distribution supplémentaire (6,6') intercalée entre deux blocs collecteurs (107) et telle que les canaux secondaires (12) de ladite au moins une plaque de distribution supplémentaire soient reliés aux canaux de circulation desdits blocs collecteurs (107).
  3. 3. Module selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que : ledit module comporte au moins une première (3) plaque et une BRT0528-16- deuxième (5) plaque de distribution, et en ce que les canaux secondaires (12) desdites plaques de distribution (3,5) sont reliés à une chambre de mélange (21) de la deuxième plaque de distribution (5), ladite chambre de mélange (21) étant reliée aux canaux de circulation (9,409) dudit bloc collecteur (7,107,207,307,407) de façon à permettre le mélange desdits fluides.
  4. 4. Module selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux plaques de distribution (3,5) de fluides (A,B) à mélanger et au moins une plaque de distribution (33) de fluide caloporteur (E), et en ce que ledit au moins un bloc collecteur (307) comporte : - des premiers canaux de circulation (9) reliés aux canaux secondaires (12) desdites au moins deux plaques de distribution (3,5) de façon à permettre le mélange des fluides (A,B) distribués par lesdites plaques (3,5), et - des seconds canaux de circulation (35) reliés aux canaux secondaires (12) de la plaque de distribution (33) de fluide caloporteur (E), lesdits premiers (9) et seconds (35) canaux de circulation étant juxtaposés de façon à permettre un échange de chaleur entre les fluides mélangés (A,B) distribués par lesdites plaques de distribution (3,5) et le fluide caloporteur (E).
  5. 5. Module selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux plaques de distribution (3,5) de fluides (A,B) à mélanger et au moins une plaque de distribution (433) de fluide caloporteur (E), et en ce que ledit au moins un bloc collecteur (407) comporte : - des premiers canaux de circulation (409) reliés aux canaux secondaires (12) desdites au moins deux plaques de distribution (3,5) de façon à permettre le mélange des fluides (A,B) distribués par lesdites plaques (3,5), et des seconds canaux de circulation (435) reliés aux canaux secondaires (12) de la plaque de distribution (433) de fluide caloporteur (E), et BRT0528 2963091 -17- entourant les premiers canaux de circulation (409) de façon à permettre un échange de chaleur entre les fluides mélangés (A,B) distribués par lesdites plaques de distribution (3,5) et le fluide caloporteur (E).
  6. 6. Module selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que 5 lesdits fluides (A,B,C,D) sont des fluides réactifs.
  7. 7. Module selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une première (3) plaque et une deuxième (5) plaque de distribution et en ce que ledit au moins un bloc collecteur (507) comporte : - des premiers canaux de circulation (37) reliés aux canaux secondaires 10 (12) de la première plaque de distribution (3), et - des seconds canaux de circulation (37') reliés aux canaux secondaires (12) de la deuxième plaque de distribution (5), lesdits premiers (37) et seconds (37') canaux de circulation étant juxtaposés de façon à permettre un échange de chaleur entre les fluides (A,B) distribués par 15 lesdites plaques de distribution (3,5). 10. Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits canaux de circulation (9,209,409,35,435,37,37') dudit au moins un bloc collecteur (7,107,207,307,407,507) sont sensiblement tubulaires. 11. Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 20 lesdits canaux de circulation (9,209,409,35,435,37,37') dudit au moins un bloc collecteur (7,107,207,307,407,507) sont sensiblement en serpentins. 12. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de plaques de distribution (3,5) superposées entre elles et avec ledit au moins bloc collecteur (7,207,307,407,507), et en ce que 25 lesdites plaques intercalées (5) comportent des moyens de passage (19) pour au moins un fluide distribué par une plaque de distribution de fluide (3) d'un étage supérieur. 13. Module selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens BRT0528-18- d'étanchéité entre lesdites plaques de distribution superposées (3,5). 12. Module selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent des plaques d'étanchéité intercalaires (39). 13. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure arborescente (13a,13b ; 25a,25b) reproduit une même configuration à chaque niveau de l'arborescence. 14. Module selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite configuration est choisie parmi le groupe comprenant une configuration sensiblement en « T », une configuration sensiblement en « X », une configuration sensiblement en «H». 15. Module selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite au moins une plaque de distribution (3,5,6,6',33,433) présente une structure arborescente comprenant des premières branches (13a) agencées selon une configuration sensiblement en «H », et des secondes branches (13b) agencées aux quatre extrémités (15) des premières branches (13a) selon la même configuration sensiblement en « H » à échelle réduite. BRT0528
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