BE1011016A3 - Echangeur de chaleur convectif a contre-courant. - Google Patents

Echangeur de chaleur convectif a contre-courant. Download PDF

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BE1011016A3 BE9601014A BE9601014A BE1011016A3 BE 1011016 A3 BE1011016 A3 BE 1011016A3 BE 9601014 A BE9601014 A BE 9601014A BE 9601014 A BE9601014 A BE 9601014A BE 1011016 A3 BE1011016 A3 BE 1011016A3
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Abstract

Un échangeur de chaleur convectif à contre-courant est constitué d'un faisceau tubulaire (36) disposé dans une enveloppe cylindrique (35) et comporte des tubes à ailettes (37). Les tubes parcourus par un liquide sont connectés à un collecteur (33,34). L'enveloppe est pourvue d'une tubulure d'entrée de gaz (31) et d'une tubulure de sortie de gaz (32). Le faisceau tubulaire (36), constitué d'un grand nombre de tubes superposés, est placé dans un caisson rectangulaire (30). Les tubes sont pourvus, dans leur partie droite (37), d'ailettes soudées et sont assemblés les uns aux autres par des courbes tubulaires (38) sans ailettes. Les courbes tubulaires sont placées dans des compartiments (45) non parcourus par les gaz. Les caissons parcourus par le gaz (40) débouchent, du côté de la sortie (50), dans un dôme (51) limité par l'enveloppe (35). La tubulure de sortie de gaz (32) se trouve dans l'enveloppe à l'extrémité opposée du dôme (51) de l'enceinte annulaire (44) formée par l'enveloppe et le caisson.

Description


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   ECHANGEUR DE CHALEUR CONVECTIF A CONTRE-COURANT 
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un échangeur de chaleur convectif à contre-courant, constitué essentiellement d'un faisceau tubulaire équipé de tubes à ailettes et disposé dans une enveloppe cylindrique, les tubes parcourus par le liquide étant connectés du côté de l'entrée et du côté de la sortie à un collecteur qui traverse l'enveloppe, tandis que l'enveloppe est équipée d'une tubulure d'entrée des gaz et d'une tubulure de sortie des gaz. 



   ETAT ACTUEL DE LA TECHNIQUE
Les problèmes de transfert de chaleur par convection entre un gaz et un liquide sont bien connus d'après la littérature. Le processus de transfert de chaleur est contrôlé quantitativement par la phase gazeuse, car celle-ci constitue la résistance thermique de la chaîne. Pour maîtriser ce problème, on a utilisé dans les appareils d'échange thermique des surfaces structurées telles que des nervures, des noppes ou des rainures disposées sur le côté de la phase gazeuse, lesdites surfaces structurées étant désignées par le terme   général"extended   surfaces". 



   Les turbines à gaz de la génération moderne et de la classe de puissance supérieure fonctionnent avec des températures d'entrée de la turbine très élevées, ce qui rend indispensable un refroidisement de la chambre de com- 

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 bustion, des rotors et des aubages. A cet effet, de l'air fortement comprimé est généralement soutiré à la sortie du compresseur. Comme une fraction très importante de l'air comprimé est utilisée pour la combustion à pré-mélange qui est actuellement usuelle, il ne reste qu'un minimum d'air froid pouvant servir au refroidissement. D'autre part, cet air destiné au refroidissement est déjà très chaud par suite de la compression et un refroidissement préalable de celui-ci est donc souhaitable.

   On connaît déjà le refroidissement par pulvérisation d'eau ("gas-quenching") ; avec cette méthode, la chaleur de haute valeur de l'air de refroidissement, dont la proportion peut atteindre jusqu'à 20 MW dans les machines actuelles, n'est seulement utilisée que partiellement. Il en résulte qu'il est souhaitable d'utiliser des récupérateurs de chaleur comme refroidisseurs de courant partiel pour le refroidissement en retour, en particulier si la turbine à gaz fonctionne selon un cycle combiné de turbines à gaz et à valeur avec production de vapeur secondaire. 



   DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention a pour objet de proposer un échangeur de chaleur convectif à contre-courant avec un rendement thermodynamique utile élevé, utilisable pour des températures élevées des gaz et des liquides et fonctionnant sous haute pression. Les impératifs thermohydrauliques particuliers propres à cette classe d'appareils est alors la suivante : température d'entrée du gaz élevée comprise entre 300 et 530 C, pression élevée du côté du gaz comprise entre 20 et 354 bar, pression élevée du côté du liquide comprise entre 120 et 150 bar, faible perte de pression dans le gaz et le liquide et domaine d'échauffement relativement grand du liquide jusqu'à   2000 C   en vue de la récupération de chaleur. 



   Ce résultat est atteint, conformément à l'invention, grâce au fait que : 

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 le faisceau tubulaire constitué d'un grand nombre de tubes à plusieurs couches présente une section rec- tangulaire et est placé dans un caisson rectangu- laire qui est constitué essentiellement de quatre parois de caisson extérieures qui sont placées dans l'enveloppe et forment avec l'enveloppe un espace annulaire, - les tubes forment, entre les deux collecteurs, un serpentin tubulaire fermé et sont pourvus, dans leur partie droite, d'ailettes soudées, les courbes tubulaires assemblant les parties de tube droites ne sont pas pourvues d'ailettes et sont disposées de part et d'autre des parties de tube droites, dans des compartiments qui ne sont pas parcourus par le gaz,

   les compartiments sont limités dans la direction longitudinale des tubes par une paroi de caisson extérieure et une paroi de caisson intérieure et s'étendent sur toute la hauteur du caisson parcourue par l'écoulement, le caisson parcouru par l'écoulement débouche du côté de la sortie dans un dôme limité par l'enve- loppe, et la tubulure de sortie du gaz est disposée dans l'enveloppe, à l'extrémité de l'enceinte annulaire opposée au dôme. 



   Grâce à cet appareil, qui réalise le principe d'un écoulement à contre-courant, on obtient un degré d'utilisation optimal de la différence de température disponible utilisable. Selon les prestations requises qui se traduisent par des surfaces de transfert thermique de grandeurs différentes, il est possible de réaliser, en vue de la fabrication en série, un appareil à une seule enveloppe ou un appareil à double enveloppe. Ceci a une impor- 

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 tance particulière car l'encombrement peut jouer un rôle décisif tant pour le montage que pour l'entretien. 



   Pour assurer un bon refroidissement de l'enveloppe, la nouvelle disposition à caisson avec passage de l'écoulement dans une enceinte intérieure fermée autour de la partie à ailettes des tubes et avec passage à l'extérieur du caisson d'un gaz déjà refroidi présente une grande importance. Cette dernière caractéristique est également importante pour ce qui concerne la sécurité de fonctionnement, qui est une caractéristique essentielle. 



   Il est particulièrement favorable que des éléments déviant l'écoulement soient disposés dans l'enceinte annulaire dans la région de la sortie du caisson. Grâce à cette disposition, une surchauffe locale des parois du caisson balayées par le gaz peut être évitée. 



   Lorsqu'on utilise un appareil de ce genre dans un processus combiné, il faut notamment considérer comme avantageux le fait que la chaleur de haut niveau thermique du procédé reste complètement conservée. 



   BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures représentent un exemple de réalisation de l'invention, sous forme d'une vue schématique d'une installation combinée de centrale à gaz et à vapeur. Pour faciliter la compréhension de l'invention, seuls les éléments essentiels ont été représentés. La direction d'écoulement des fluides de travail est représentée par des flèches. 



   La figure 1 représente un schéma de commutation simplifié d'une installation combinée de centrale à gaz et à vapeur ;
La figure 2 représente une coupe partielle dans deux échangeurs de chaleur à contre-courant connectés dans la direction transversale des tubes ; 

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La figure 3 représente une coupe partielle dans un échangeur de chaleur à contre-courant dans la direction longitudinale des tubes ;
La figure 4 représente une coupe transversale dans un échangeur de chaleur ;
La figure 5 représente une vue par le dessous de la disposition représentée par la figure 2. 



   MOYEN DE REALISATION DE L'INVENTION
Comme le montre la figure 1, l'air frais aspiré de l'atmosphère dans le circuit de la turbine à gaz est comprimé dans un compresseur 2 jusqu'à la pression de travail. L'air comprimé est fortement échauffé, par exemple, dans une chambre de combustion 3 alimentée par du gaz naturel et le gaz de combustion ainsi obtenu est détendu dans une turbine à gaz 4 en fournissant du travail. L'énergie ainsi obtenue est fournie à un générateur 5 ou au compresseur 2. Les gaz résiduaires encore chauds de la turbine à gaz sont amenés par une conduite 6 de la sortie de la turbine à gaz jusqu'à une installation de production de chaleur perdue 7 et sont rejetées ensuite à l'extérieur par une cheminée, non représentée, après avoir cédé leur chaleur. 



   Dans le circuit de la turbine à vapeur, une turbine à vapeur de trois étages 9, 10 et 11 est disposée sur le même arbre que la turbine à gaz. La vapeur de travail détendue en 11 est condensée dans un condensateur 13. Le condensat est directement envoyé au générateur de vapeur 7 au moyen d'une pompe à condensat 14. L'installation représentée ne présente généralement pas de préchauffeur à basse pression, de réservoir d'eau d'alimentation et de préchauffeur à haute pression généralement chauffé par la vapeur de soutirage. 



   L'installation de production de vapeur perdue 7 est une chaudière verticale et, dans le présent cas, elle fonctionne selon un cycle de vapeur à deux pressions. 

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   Le système à basse pression est un système à circulation avec tambour, pour lequel on a recours à un système à circulation forcée. Il est constitué, dans le parcours des gaz de fumées de la chaudière, d'un préchauffeur à basse pression 15 dans lequel le condensat est introduit, de l'évaporateur à basse pression 16 et du surchauffeur à basse pression 19. L'évaporateur à basse pression est connecté au tambour 17 par une pompe de circulation. La vapeur surchauffée est amenée par une conduite de vapeur à basse pression 25 à un étage approprié de la turbine à gaz à basse pression   11.   



   Le système à haute pression est un système à passage forcé et peut donc fonctionner avec des paramètres, soit sous-critiques soit supercritiques. Il est constitué, dans le trajet des gaz de fumées de la chaudière essentieltiellement du préchauffeur à haute pression 21, de l'évaporateur à haute pression 22 et du surchauffeur à haute pression 23. Le préchauffeur à haute pression 21 reçoit le fluide de travail provenant du tambour à basse pression 17 et amené par une pompe d'alimentation 20. De cette manière, le réservoir d'eau d'alimentation généralement utilisé peut être supprimé. La vapeur surchauffée est amenée par une conduite de vapeur fraîche 24 dans la partie à haute pression 9 de la turbine à gaz.

   Entre la sortie de celle-ci et l'entrée de la turbine à moyenne pression   10,   la vapeur partiellement détendue est réchauffée à nouveau dans un surchauffeur intermédiaire 26. 



   L'air utilisé pour le refroidissement est amené par une conduite d'air 27 partant de la sortie du compresseur 2 en direction du refroidisseur à courant partiel, qui est en deux parties dans l'exemple représenté. Partant de la tubulure de sortie d'air de celui-ci, l'air refroidi est amené par une tuyauterie de refroidissement 29 aux différents utilisateurs. Le refroidisseur à courant partiel est connecté, du côté du circuit d'eau, au tambour à basse 

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 pression 17 de l'installation de production de vapeur perdue 7 au moyen des conduites 1 et 8. 



   Ce refroidisseur à courant partiel   28-qui   sera appelé ci-après échangeur de chaleur à contre-courant et qui sera décrit plus en détail à l'aide de la figure 2est un appareil dit"duplex"qui fonctionne en montage en série avec les connexions internes suivantes ; la tubulure de sortie du gaz 32 et le collecteur de liquide 33 du côté de l'entrée d'un premier échangeur de chaleur 30 sont donc connectés à la tubulure d'entrée de gaz 131 et le collecteur de liquide du côté de la sortie 134 à un deuxième échangeur de chaleur 130, respectivement. 



   Dans la suite de la description, le gaz sera ap-   pelé"air"et   le liquide"eau". Par conséquent, la conduite d'air 27 représentée par la figure 1 vers la tubulure d'entrée d'air 31 du premier échangeur de chaleur 30 et la conduite de refroidissement 29 partent de la tubulure de sortie d'air 132 du deuxième échangeur de chaleur 130. D'autre part, le collecteur d'eau 133 du côté de l'entrée du deuxième échangeur de chaleur 30 est alimenté par la conduite 1 (au moyen d'une pompe de circulation, non représentée sur la figure 1) et l'eau chauffée est envoyée depuis le collecteur d'eau du côté de la sortie 34 du premier échangeur de chaleur 30 par la conduite 8 vers le tambour 17. 



   L'échangeur de chaleur à contre-courant représenté dans la moitié droite de la figure 2 ainsi que dans les figures 3 et 4 présente une enveloppe cylindrique 35 entourant les surfaces de transfert, ladite enveloppe étant entourée en pratique d'une isolation extérieure non représentée. L'enveloppe est cintrée à ses extrémités supérieure et inférieure. 



   Le faisceau tubulaire 36 est constitué d'un grand nombre de tubes en couches placées les unes à côté des autres, qui forment des serpentins tubulaires fermés. Un serpentin tubulaire de ce genre est constitué d'un certain 

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 nombre de tubes droits 37 disposés. les uns sur les autres en direction du passage de l'air, qui sont connectés les uns aux autres à leurs deux extrémités par des courbes tubulaires 38 soudées. Comme les tubes superposés les uns près des autres présentent tous la même longueur, le faisceau 36 possède une section de forme rectangulaire. Le nombre de tubes placés les uns à côté des autres est choisi avantageusement en tenant compte de la longueur des tubes, de façon à obtenir une forme au moins approximativement carrée qui peut être insérée avantageusement dans l'enveloppe cylindrique. 



   Au-dessus et en dessous du faisceau sont disposés des collecteurs auxquels les serpentins tubulaires sont soudés par leurs deux extrémités. Dans le cas présent, relatif à un appareil vertical 30, l'écoulement de l'eau se produit de haut en bas,   c'est-à-dire   depuis un collecteur 33 du côté de l'entrée, à travers les tubes, jusqu'à un collecteur 34 du côté de la sortie. Les deux collecteurs traversent l'enveloppe 35 de manière appropriée pour être connectés aux conduites d'adduction et d'évacuation correspondantes. Dans les plans correspondants des collecteurs 33,34, l'enveloppe 35 est pourvue d'orifices d'accès 55 fermés par des coiffes soudées 54.

   Comme la température d'entrée de l'air peut être très élevée, le collecteur d'eau 34 inférieur et du côté de la sortie est isolé thermiquement en outre au moyen d'un écran de protection annulaire 53. Cette disposition existe au moins dans la région où il est exposé au passage de l'air. 



   Les tuyaux droits 37 sont des tubes à ailettes, qui sont généralement des ailettes enroulées en hélices et soudées en continu au tube central. A leurs deux extrémités dépourvues d'ailettes, ces tubes sont pourvus d'une zone préparée pour la soudure qui repose dans des registres. Deux tubes droits 37, directement superposés, sont assemblés l'un à l'autre des deux côtés au moyen d'une courbe 

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 tubulaire 38 sans ailettes. Tous les registres superposés dans lesquels sont placés les tubes droits forment, dans l'extension longitudinale du faisceau, une paroi 39 limitant l'écoulement qui empêche que les courbes tubulaires 38 soient exposées au passage de l'air. 



   Ces parois limitant l'écoulement 39 forment les parois internes d'un caisson 40 qui contient le faisceau tubulaire 36 sur toute sa longueur. Le caisson est formé de deux parois latérales de caisson 41 disposées dans la direction longitudinale des tubes et de deux parois de caisson extérieures 42 disposées transversalement. Les quatre parois 42,42 sont supportées dans l'enveloppe 35 par des entretoises 43. Les quatre parois de caisson définissent, avec la paroi intérieure de l'enveloppe, une enceinte annulaire 44. 



   Entre les deux parois intérieures 39 et les parois extérieures correspondantes 42 sont donc formés des compartiments 45 qui s'étendent sur toute la hauteur du caisson. Les courbes tubulaires 38 pénètrent dans ces compartiments. Les compartiments sont subdivisés plusieurs fois en direction de la hauteur par des plaques horizontales 49 qui sont assemblées avec intervalles réguliers aux parois 39 et 42. Grâce à cette disposition, un écoulement à convection libre ne peut pas se produire dans le compartiment. Cette disposition se justifie par le fait que la convection libre se transforme en conduction thermique si les cavités fermées sont suffisamment petites. Le grandeur de ces cavités peut donc être déterminée en fonction du nombre de plaques 49. 



   On peut constater que l'ensemble des tubes utiles pour le transfert de chaleur est disposé dans le caisson. 



  De ce fait, le principe de l'écoulement à contre-courant se trouve assuré. Du fait que la partie sans ailettes des courbes des tubes se trouve dans les compartiments latéraux et que ceux-ci sont en outre subdivisés par les plaques, on 

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 peut éviter un écoulement en by-pass qui pourrait nuire sensiblement au rendement de l'appareil. 



   L'enveloppe 35 présente, à son extrémité cintrée inférieure, une ouverture pour la tubulure d'entrée de l'air 31. Celle-ci est suspendue dans l'enveloppe au moyen d'un écran de protection thermique 46 (Thermosleeve) et est connectée, à son extrémité sortant de l'appareil, par la conduite d'air 27. La transition de la tubulure d'entrée circulaire 31 à la section de faisceau rectangulaire s'effectue au moyen d'un adapteur 47 ayant une configuration appropriée. Celui-ci est assemblé aux parois 39 et 41, qui limitent l'écoulement par leurs faces internes. 



   Le faisceau tubulaire 36 est subdivisé en plusieurs faisceaux partiels dans sa direction longitudinale, chacun de ces faisceaux présentant entre eux une enceinte d'équilibrage de pression 48. Cette construction modulaire avec enceinte intermédiaire présente en outre un autre avantage. Outre la possibilité de préfabriction des faisceaux partiels, le montage se trouve facilité et il existe un espace pour éliminer la suie des tubes, au cas où ceci serait nécessaire. 



   Le caisson 40, parcouru de bas en haut par l'air à refroidir, débouche du côté de la sortie (50) dans un dôme 51 limité par l'enveloppe 35. Dans ce dôme, l'air, dorénavant froid, est dévié et amené en direction descendante dans l'enceinte annulaire 44. Il joue ainsi le rôle particulièrement important de refroidissement de l'enveloppe. Pour rendre cette disposition encore plus efficace on peut disposer, dans la région de la sortie du caisson 50, des moyens 52 déviant l'écoulement sous la forme de simples déflecteurs. Ceux-ci sont dimensionnés et disposés de façon à conférer à l'écoulement d'air un mouvement hélicoïdal qui assure un balayage complet de la paroi de l'enveloppe.

   Ce balayage par l'air est très important pour empêcher une surchauffe de l'enveloppe 35 isolée intérieure- 

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 ment, et cela en particulier dans sa partie inférieure. Pendant le fonctionnement, l'enveloppe prend, au moins approximativement, la température des parois du caisson sous l'effet du rayonnement et de la convection. 



   On peut ainsi constater l'importance du revêtement du caisson, qui sera décrit à l'aide d'un exemple numérique. Si l'on admet que la température d'entrée de l'air est égale à environ   500OC,   le tube est disposé de façon que, en fonction de la température d'entrée de l'eau, la sortie du caisson 50 présente une température de l'air d'environ   240 C.   Le revêtement a donc pour rôle, d'une part, de diminuer l'effet de rayonnement de la chaleur qui serait notable à environ   250oC   et, d'autre part, de diminuer le transfert de chaleur par convection entre le caisson et l'enveloppe. L'enveloppe prendra donc approximativement la température de l'air refroidi,   c'est-à-dire   en-   v iron 240.

   C,   ce qui permet une très grande sécurité de fonctionnement grâce à une disposition appropriée avec des valeurs de résistance favorables, car la pression probable de l'air à refroidir est égale à environ 34 bar. 



   Compte tenu de ces considérations, la tubulure de sortie d'air 32 est disposée dans l'enveloppe 35 à l'extrémité de l'enceinte annulaire 44 qui est opposée au dôme 51. 



   La disposition duplex, représentée par la figure 2 avec deux appareils, peut se justifier par les considérations suivantes, dans lesquelles les valeurs numériques ne présentent qu'un caractère d'exemple, car celles-ci dépendent en réalité d'un trop grand nombre de paramètres :
Outre l'état d'entrée précité de l'air à refroidir, qui est de 3,4 bar et   500 C,   le débit d'air est égal à environ 35 kg/sec. La température d'entrée de l'eau est égale à environ   155 C,   l'intervalle d'échauffement de l'eau est prévu égal à   165 C,   le débit massique d'eau est égal à 15,5 kg/sec. Ceci nécessite, du côté de l'air, une surface de transfert thermique proche de 2000 m2. 

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   Si l'on admet un appareil dont le diamètre d'enveloppe ne doit notablement pas dépasser 2 m et si l'enceinte annulaire 44 doit être facilement parcourue par l'écoulement, les largeurs de paroi du caisson doivent être égales à environ 1200mm. 



   Si l'on utilise des tubes de 1"de diamètre extérieur, des ailettes d'un diamètre de 1 3/4"de diamètre et 350   ailettes/met,   on obtient le nombre de tubes superposés dans une couche de tubes en tenant compte de la largeur de montage des tubes. D'autre part, si l'on tient compte de la hauteur de montage des couches de tubes ainsi que des espaces d'équilibrage à prévoir entre les faisceaux partiels, on obtient ainsi le nombre des couches de tubes à superposer. En calculant l'encombrement des deux extrémités cintrées du manteau ainsi que des collecteurs d'eau, il est alors facile de déterminer que l'on arrive à un appareil ayant une hauteur disproportionnée. 



   On pourrait proposer alors comme solution de subdiviser l'appareil en deux parties montées en série, la subdivision pouvant s'effectuer avantageusement. pour le motif déjà   cité, de   façon que la température de l'air soit égale à environ   2400C   à l'interphase entre les deux parties de l'appareil. Ceci correspond à l'interphase entre les appareils à une température de l'eau d'environ   1850C.   D'un point de vue constructif, on peut alors recourir aux solutions suivantes : - La tubulure de sortie de l'air 32 du premier échangeur 30 et la tubulure d'entrée d'air 131 du deuxième échangeur 130 se trouvent dans le même plan   c'est-à-dire,   dans le cas présent, à la même hauteur. L'air refroidi parcourt donc l'enceinte annulaire 144 du deuxième échangeur 130 en allant de bas en haut.

   Il est dévié dans le dôme 151 et parcourt, en contre-courant avec l'eau, l'entrée de caisson 150 ouverte vers le haut du deuxième échangeur 130. Par la tubulure de sortie d'air 132, le fluide de travail quitte 

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 l'appareil sous forme d'air refroidi à une température d'environ   170 C.   Dans le cas présent, l'air est donc refroidi de   330 C.   



  - Les collecteurs 33 du premier échangeur 30 se trouvant au même niveau du côté de l'entrée et les collecteurs 134 du deuxième échangeur 130 du côté de la sortie sont conçus comme des éléments continus d'une pièce. 



   Le collecteur 133 du côté de l'entrée du deuxième échangeur 130 est disposé à la même hauteur que le collecteur d'eau 34 du côté de la sortie du premier échangeur 30. 



  Si les appareils sont verticaux, les conduites d'entrée et de sortie des deux collecteurs se trouvent, de préférence, en dessous de la connexion de la tubulure de sortie d'air 32 avec la tubulure d'entrée d'air 131. Comme c'était déjà le cas pour le premier appareil partiel, l'enveloppe 135 du deuxième échangeur est équipé, dans la région des collecteurs 133 et 134, d'orifices d'accès 55 fermés par des coiffes soudées 54. 



   Comme les collecteurs d'eau 133 et 45 se trouvent au même niveau, l'alimentation 56 et l'évacuation 57 correspondantes sont aussi placées avantageusement dans ce plan. La figure 5 représente une disposition possible de ces raccordements, qui s'adaptent entre ces enveloppes en dépit de l'isolation extérieure de manteau non représentée. 



   L'invention n'est évidemment pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté. D'une manière générale, le nouveau principe d'appareil est applicable à tous les processus dans lesquels les fluides de travail utilisés présentent des températures ou des pressions élevées. Il peut même être utilisé avec succès dans le cas des refroidisseurs ou des évaporateurs. Au lieu de la disposition verticale représentée, les nouveaux échangeurs de chaleur à contre-courant peuvent évidemment être aussi disposés horizontalement. 

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   LISTE DES NUMEROS DE REFERENCE 1 Conduite provenant du tambour 17 vers 28 2 Compresseur 3 Chambre de combustion 4 Turbine à gaz
5 Générateur
6 Conduite de gaz de fumées 7 Installation de production de vapeur perdue
8 Conduite de 28 vers le tambour 17 9 Turbine à haute pression 10 Turbine à moyenne pression 11 Turbine à basse pression 13 Condenseur 14 Pompe de condensat 15 Préchauffeur à basse pression 16 Evaporateur à basse pression 17 Tambour à basse pression 18 Pompe de circulation 19 Surchauffeur à basse pression 20 Pompe d'eau d'alimentation 21 Préchauffeur à haute pression 22 Evaporateur à haute pression 23 Surchauffeur à haute pression 24 Conduite de vapeur vive 25 Conduite de vapeur à basse pression 26 Surchauffeur intermédiaire 27 Conduite d'air 28 Refroidisseur à courant partiel 29 Conduite de refroidissement 30 Premier échangeur de chaleur 130 

  Deuxième échangeur de chaleur 31 Première tubulure d'entrée de gaz 131 Deuxième tubulure d'entrée de gaz 32 Première tubulure de sortie de gaz 132 Deuxième tubulure de sortie de gaz 

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 33 Premier collecteur de liquide du côté de l'entrée 133 Deuxième collecteur de liquide du côté de l'entrée 34 Premier collecteur de liquide du côté de la sortie 133 Deuxième collecteur de liquide du côté de la sortie 35 Enveloppe 36 Faisceau tubulaire 37 Tube droit 38 Courbe tubulaire 39 Paroi limitant l'écoulement,

   paroi interne du caisson 40 Caisson 41 Paroi du caisson 42 Paroi du caisson 43 Entretoise 44 Enceinte annulaire de 30 144 Enceinte annulaire de 130 45 Compartiment 46 Ecran de protection thermique 47 Adapteur 48 Espace d'équilibrage de pression 49 Plaque horizontale en 45 50 Sortie de caisson de 30 150 Entrée de caisson de 130 51 Dôme de 30 151 Dôme de 130 52 Moyen de déviation d'écoulement en 44 53 Ecran de protection annulaire autour de 34 54 Coiffe 55 Orifice d'accès 56 Alimentation 57 Evacuation

Claims (9)

  1. EMI16.1
    REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur convectif à contre-courant, constitué esentiellement d'un faisceau tubulaire (36) disposé dans une enveloppe cylindrique (35), et pourvu de tubes à ailettes (37), les tubes parcourus par le liquide étant connectés du côté de l'entrée et du côté de la sortie à un collecteur (33,34) lesdits collecteurs traversant l'enveloppe, et dans lequel l'enveloppe est pourvue d'une tubulure d'entrée des gaz (31) et d'une tubulure de sortie des gaz (32), caractérisé en ce que le faisceau tubulaire (36), constitué d'un grand nombre è tubes superposés, présente une section rectangulaire t et placé dans un caisson rectangulaire (40) qui est formé essentiellement de quatre parois de caisson extérieures (41, 42) qui sont placées dans l'enveloppe et forment avec l'enveloppe une enceinte annulaire (44),
    en ce que les tubes forment, entre les deux collecteurs, un faisceau tubulaire fermé et sont pourvus, dans leur partie droite (37), d'ailettes soudées, en ce que les courbes tubulaires (38) assemblant les parties de tube droites ne sont pas pourvues d'ailettes et sont placées de part et d'autre des parties de tube droites dans des compartiments (45) qui ne sont pas parcourus par le gaz, en ce que les compartiments (45) sont limités dans la direction de la longueur des tubes par une paroi de caisson externe (42) et une paroi interne (39) et s'étendent sur toute la hauteur du caisson (40) parcourue par le courant, en ce que le caisson parcouru par le courant débouche du côté de la sortie (50) dans un dôme (51) limité par l'enveloppe (35), et en ce que la tubulure de sortie du gaz (32) à l'extrémité de l'enceinte annulaire (44) opposée au dôme (51)
    est disposée dans l'enveloppe,. <Desc/Clms Page number 17>
  2. 2. Echangeur de chaleur à contre-courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau tubulaire (36) est subdivisé en direction longitudinale en plusieurs faisceaux partiels qui présentent entre eux des espaces d'équilibrage de pression (48).
  3. 3. Echangeur de chaleur à contre-courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure d'entrée de gaz (31) est connectée à l'enveloppe (35) par un écran de protection thermique (46).
  4. 4. Echangeur de chaleur à contre-courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur de sortie de liquide (34) exposé au courant de gaz chaud est entouré par un écran de protection thermique (53).
  5. 5. Echangeur de chaleur à contre-courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens (52) déviant l'écoulement sont dispsés dans l'enceinte annulaire (44) dans la région de la sortie du caisson (50).
  6. 6. Echangeur de chaleur à contre-courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (35) est pourvue, dans le plan des collecteurs (33,34), d'orifices d'accès (55) fermés par des coiffes soudées (54).
  7. 7. Echangeur de chaleur à contre-courant selon la revendication 1 disposé en série, dans lequel la tubulure de sortie des gaz (32) et le collecteur du côté de l'entrée (33) d'un premier échangeur (30) sont assemblés à la tubulure d'entrée de gaz (131) ou au collecteur du côté de la sortie (134) d'un deuxième échangeur (130), caractérisé en ce que la tubulure de sortie de gaz (32) du premier échangeur (30) et la tubulure d'entrée de gaz (131) du deuxième échangeur (130) se trouvent dans le même plan, et en ce que le collecteur du côté de l'entrée (33) du premier échangeur (30) et le collecteur du côté de la sortie (134) du deuxième échangeur (130) sont formés de composants continus en une pièce. <Desc/Clms Page number 18>
  8. 8. Echangeur de chaleur à contre-courant selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'alimentation (56) du collecteur du côté de l'entrée (133) du deuxième échangeur (130) et l'évacuation (57) du collecteur du côté de la sortie (34) du premier échangeur (30) se trouvent entre les enveloppes (35,135) des deux échangeurs et sont disposées de préférence dans un même plan dans le cas d'appareils verticaux, de préférence en dessous de la connexion de la tubulure de sortie de gaz (32) du premier échangeur avec la tubulure d'entrée de gaz (131) du deuxième échangeur.
  9. 9. Utilisation d'un échangeur à contre-courant selon la revendication 1 ou 7 dans une installation combinée à turbine à gaz et à vapeur avec production de vapeur perdue, dans lequel la tubulure d'entrée de gaz (31) est connectée à la sortie d'un compresseur de turbine à gaz, et la tubulure de sortie de gaz (132) à une conduite d'air de refroidissement (29), tandis que les collecteurs du côté de l'entrée et du côté de la sortie (133,34) sont connectés au tambour de vapeur (16) d'un générateur de vapeur perdue (7).
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