FR3099884A3 - Onde de garnissage structuré - Google Patents
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Abstract
Titre : Onde de garnissage structuré Onde de garnissage constituée par une plaque métallique ondulée rectangulaire, les ondulations formant des canaux rectilignes inclinés d’un angle α entre 45° et 60° par rapport à un bord de la plaque, une ondulation étant constituée par une première et une deuxième séries (1,2) de plis, en alternance, les plis des première et deuxième séries ayant la même hauteur et le même pas de pli, chaque pli de la première série étant décalé par rapport à chaque pli de la deuxième série. Figure de l’abrégé : Fig. 4
Description
La présente invention est relative à une onde de garnissage structuré. Elle concerne particulièrement une onde adaptée à faire partie d’un garnissage ondulé-croisé, en particulier adaptée au domaine des équipements de mise en contact de fluides. Il s’agit en particulier du domaine des plaques de garnissage structuré qui équipent les colonnes d’échange de matière et de chaleur. Cette invention s’applique tout spécialement aux colonnes destinées aux transferts gaz-liquide à contre-courant que sont les colonnes de distillation, d’absorption et d’épuisement.
Le garnissage structuré est le contacteur le plus performant pour de nombreuses applications de transfert de masse et de chaleur. Il permet dans beaucoup de cas, d’obtenir une plus faible perte de charge et une colonne plus compacte que les technologies alternatives que sont le garnissage vrac et les plateaux. Il est constitué de plaques ondulées dont la direction est alternée. On le nomme parfois ondulé-croisé.
Un contacteur doit permettre le contact intime entre deux phases tout en limitant l’encombrement et les pertes de charge. C’est cette contradiction que les contacteurs de phases liquide-liquide ou gaz-liquide cherchent à résoudre par des formes géométriques et des matériaux, autant que possible bon marché.
Autrement dit, un gain de volume est avantageux si les gains (généralement de capital) qu’il génère dépasse une éventuelle hausse des pertes de charge et du coût du nouveau contacteur.
L’invention consiste à modifier la géométrie traditionnelle des feuilles de garnissage structuré ondulé-croisé en créant des déports de géométrie par rapport à l’axe médian de l’onde. Ce déport permet d’amplifier les déformations ultérieures crées sur le flanc de l’onde. Ces déformations ne sont plus disposées symétriquement par rapport à l’axe horizontal de l’onde.
La déformation peut être obtenue sans rupture de la feuille d’aluminium. Il y aura alors une continuité entre les dimensions originelles de l’onde et celle au cœur de la déformation. Dans une variante la déformation peut être obtenue avec un décrochage de l’onde initiale, ce qui entrainera une rupture dans la matière qui sera favorable au re-mélange des fluides entre les canaux.
Ces modifications de géométrie sont à développée constante, de telle sorte que l’on évite que le pliage soit également un emboutissage. De plus, elles sont sans inversion de matière, ce qui permet de former l’onde en un temps. On peut ainsi produire ces nouvelles géométries à forte cadence selon des méthodes de fabrication éprouvées.
La perturbation générée sur les écoulements des fluides augmente le temps de contact entre les phases liquide et gazeuse augmentant ainsi le transfert de masse, avec un impact réduit sur la perte de charge. Le transfert de masse étant amélioré, le garnissage est plus efficace. Cette efficacité accrue permettra de réduire la hauteur ou le diamètre de la colonne.
Le garnissage structuré actuel est composé de tôles ondulées formant des canaux rectilignes inclinés d’un angle α (entre 45° et 60°) par rapport à l’horizontale. Afin d’augmenter l’échange entre le liquide et le gaz qui s’écoule dans le garnissage, il est proposé dans l’état de l’art des ouvertures aménagées dans les tôles ondulées. Ces ouvertures produisent des accidents qui changent l’écoulement gaz et améliorent l’échange avec le liquide. En revanche, la création d’ouverture ajoute des contraintes de fabrication qui peuvent empêcher l’utilisation de cinématique très rapide en rotation ou qui demande un affûtage régulier des lames de pliage/découpage ou bien oblige à créer une étape en amont de découpe du feuillard synchronisée très précisément avec le pliage. Les documents suivants illustrent l’art actuel : WO A 20050119148; WO A 20080132311; US A 4710326; US A 4670196; EP A 1754009; EP A 1029588.
Le garnissage TJH commercialisé par l’entreprise NewTianjin (New Tianjin Technology & Development Co., Ltd.) et sa filiale allemande BE.ST GmbH présente un seul accident en zigzag. Celui-ci est le produit d’un pliage-emboutissage. Il est présenté comme étant 5-10% plus efficace qu’un garnissage dépourvu de ce zigzag supplémentaire.
Selon un objet de l’invention, il est prévu une onde de garnissage constituée par une plaque métallique ondulée rectangulaire, les ondulations formant des canaux rectilignes inclinés d’un angle α entre 45° et 60° par rapport à un bord de la plaque, une ondulation étant constituée par une première et une deuxième séries de plis, en alternance, les plis des première et deuxième série ayant la même hauteur et le même pas de pli, chaque pli de la première série étant décalé par rapport à chaque pli de la deuxième série.
Le décalage (ou décrochage) permet un re-mélange des fluides entre les deux côtés d’une plaque ce qui est favorable à la cinétique du transfert et donc à l’efficacité. Cependant lors de la fabrication, il est plus délicat de gérer la coupe du feuillard d’aluminium.
L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures :
Des ondes comme illustrées sont empilées pour former un garnissage comme illustré dans la . Chaque onde de garnissage est constituée par une plaque métallique ondulée rectangulaire, les ondulations formant des canaux rectilignes inclinés d’un angle α entre 45° et 60° par rapport à un bord de la plaque, une ondulation étant constituée par une première et une deuxième séries de plis, en alternance, les plis des première et deuxième série ayant la même hauteur et le même pas de pli, chaque pli de la première série étant décalé par rapport à chaque pli de la deuxième série.
Les déformations sont avec décrochage, c’est-à-dire avec une rupture de la matière. La géométrie de l’onde change cette fois-ci brutalement ce qui cause une rupture locale du feuillard.
L’onde de base n’est plus symétrique par rapport à son axe vertical ce qui permet de gagner en amplitude lors de la création des déformations sur les flancs de l’onde. Ces déformations dans la géométrie de l’onde sont périodiques à développée constante, c’est-à-dire qu’à intervalles réguliers le long du canal d’une onde, on crée des déformations par décalage latéral.
Ces déformations sont de telle sorte que la développée de l’onde est identique en tout point.
De plus, ces modifications géométriques maintiennent aussi le pas de l’onde constant (b sur la Figure 2). Le maintien à la fois de ce pas et de la développée permet une formation de l’onde uniquement par pliage et sans emboutissage (il n’y a pas de déformation plastique).
Le dessin montre que les deux séries de plis sont formés en découpant l’ondulation à intervalles régulières et en décalant un pli sur deux par rapport à la ligne.
Ces déformations à développée constantes sont possibles en ajustant le rayon de courbure au niveau de la crête et du creux de l’onde.
Claims (1)
- Onde de garnissage constituée par une plaque métallique ondulée rectangulaire, les ondulations formant des canaux rectilignes inclinés d’un angle α entre 45° et 60° par rapport à un bord de la plaque, une ondulation étant constituée par une première et une deuxième séries (1,2) de plis, en alternance, les plis des première et deuxième séries ayant la même hauteur et le même pas de pli, chaque pli de la première série étant décalé par rapport à chaque pli de la deuxième série.
Priority Applications (1)
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FR2001036A FR3099884A3 (fr) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Onde de garnissage structuré |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR2001036 | 2020-02-03 | ||
FR2001036A FR3099884A3 (fr) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Onde de garnissage structuré |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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FR3099884A3 true FR3099884A3 (fr) | 2021-02-19 |
Family
ID=74591100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR2001036A Pending FR3099884A3 (fr) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Onde de garnissage structuré |
Country Status (1)
Country | Link |
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FR (1) | FR3099884A3 (fr) |
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2020
- 2020-02-03 FR FR2001036A patent/FR3099884A3/fr active Pending
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