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Le Demandeur a déjà décrit dans des brevets an- térieurs des formes et des dispositions de tuoes spéciale- ment adaptées aux échangeurs de chaleur entre fluides . Dans ces brevets, les tubes sont de préférence pourvus d'ailettes transversales ou-longitudinales, diamétrales ou tangentiel- les; ils sot mélangés ou,non à des tubes lisses, et sont disposés en rangées régulières, ou en rangées quinconcées, régulièrement ou irrégulièrement .Les tubes de l'échangeur de chaleur peuvent être en outre de diamètres différents.
La particularité commune à ces dispositions, résidé en ce
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que les couloirs qui sont ménagés entre les rangées de tubes et qui sont parcourus par le fluide extérieur circulant dans l'échangeur, présentent un contour de parois soumettant la veine fluide qui le traverse à des changements de direction et à des variations de section qui provoquent des change- ments de pression et de vitesse dans le fluide, assurant en fin de compte un balayage optimum de la surface des tubes par ledit fluide extérieur, d'où finalement amélio- ration de l'échange de chaleur, avec faible perte de charge ,
Il se trouve que les échangeurs de chaleur de ce genre sont également appropriés à l'écoulement d'un gaz dont certains constituants doivent donner lieu, par con- tact avec des produits catalytiques, à une réaction chimique exothermique,
dont il sera.précisément avantageux -de récu- pérer le plus complètement et le plus rapidement possible la chaleur qu'elle dégage . En effet, les produits oataly- tiques assurant la combustion sont généralement disposés sur des supports et la réaction catalytique est d'autant meilleure que le balayage de la surface du support par les gaz est mieux assuré .
La présente invention a dès lors pour objet un échangeur de chaleur dans lequel s'effectue une combustion catayltique du gaz apportant sa chaleur à l'échangeur .
A cet effet, les supports des catalyseurs peu- vent être des tubes en toute matière convenable parcourus par un fluide absorbant la chaleur du support, et l'on donnera à ces tubes une section et des dispositions qui se- ront celles des échangeurs de chaleur ci-dessus rappelés.
Ou bien encore les supports de catalyseurs, qui se présenten- généralement sous la forme de barreaux, seront mélangés
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aux tubes d'un échangeur de chaleur pour obtenir, en fin de compte, en combinant la section des barreaux et la section des tubes de l'échangeur de chaleur, les formes de conduits ci-dessus indiquées .
Dans le cas où, comme le Demandeur l'a déjà proposé, le corps catalyseur est déposé directement sur les tubes de l'échangeur, l'invention porte sur le fait que ces tubes porteurs du corps catalytique sont disposés de manière à assurer un balayage optimum de la surface des tubes .
Il est prévu, conformément à l'invention, que les intervalles entre les rangées de tubes peuvent aller en augmentant, ou en diminuant, à mesure que le fluide s'écoule dans l'échangeur à combustion catalytique ; quel'espacement entre les tubes peut aller également en s'accentuant ou en diminuant dans chaque rangée;
de façon que l'on adapté les qualités d'écoulement de l'échangeur de chaleur au volume et à la pression des gaz résultant du gradient de températures produit par la combustion oata- lytique de ces gaz
Enfin, il est prévu,.conformément à l'invention que, au lieu d'équiper tous les tubes de l'échangeur de , chaleur avec une substance catalytique, on n'équipe que ceux qui sont, par exemple, les premiers atteints par le fluide extérieur, les autres tubes étant conçus comme les tubes d'un échangeur ordinaire ,
Les dispositions qui précèdent s'appliquent au cas du fluide circulant extérieurement aux tubes .
Il est également prévu, conformément à la présente invention, que l'on peut les appliquer, dans un ééhangeur de chaleur, )
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au fluide circulant à l'intérieur des tubes, dans le cas où par exemple un fluide chaud circule à l'intérieur des tubes baignés dans un fluide extérieur à chauffer . Le produit catalyseur sera alors conformément à l'invention disposé soit à l'intérieur des tubes de l'échangeur, par exemple sur des corps déviateurs situés à l'intérieur du tube et qui améliorent la transmission de chaleur en provoquant l'ar- raahement de la couche limite du fluide sur la surface inté- rieure des tubes, soit à l'entrée des tubes .
Dans le cas où les entrées de ces tubes sont pourvues de nervure hélicoï- dales destinées à faciliter à la fois l'entrée du fluide à l'intérieur des tubes et la giration du fluide à l'inté- rieur du tube, les produits catalyseurs seront utilement dé posés sur lesdites.nervures hélicoïdales .
La description qui va suivre, en regard des des- sins annexés donnés à titre d'exemple; fera mieux comprendre .la façon dont l'invention peut être réalisée .
La fig.l représente en coupe transversale un échangeur dé chaleur à tubes à ailettes tangentielles dis- posés en rangées régulières .
La fig. 2 représente en coupe un échangeur de cha- leur avec bâtons lisses et tubes à ailettes diamétrales disposés en rangées régulières et alternées .
La fig.3 est un échangeur de chaleur avec tubes lisses et tubes à ailettes tangentielles, disposés én quin- conce .
La fig.4 est une coupe longitudinale d'un tube d'échangeur contenant un noyau déviateur .
La fig. 5 représente en coupe longitudinale l'entrée d'un tube d'échangeur muni de nervures hélicoïdales .
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Dans les dispositions d'échangeurs qui ont été rappelées au début de la présente description, on cherche à réaliser entre les colonnes de tubes A A , B B , C C représentées en coupe fig.l, des couloirs que par- court le fluide extérieur en direction générale du flux F, couloirs tels que le flux soit soumis à des changements de direction et, d'autre part, à des variations de sections passant de la section étroite H H, à la section élargie I I et ainsi de suite .
L'échangeur, à combustion catalytique, conforme à la présente invention, est sur la fig.l, réalisé à l'aide de tubes a à ailettes tangentielles b , disposés en rangées régulières X Y Z . Pour assurer la combustion catalytique des constituants du fluide F des corps catalyseurs sont portés'par des supports qui font partie de 1.'échangeur . Ces supports peuvent être, par exemple, des bâtons ou barreaux pleins auxquels on donne une section à ailette tangentielle et qui sont représentés en ± . Sur la figure 1 on a repré- senté les barreaux supports e disposés suivant une rangée Y , alternant avec les rangées X Z de tubes de l'échangeur.
De la sorte, le léchage des surfaces des barreaux supports par le flux de fluide extérieur F est assuré de façon optimum, et la réaction catalytique qui doit se produire est assurée au mieux, cependant que la chaleur dégagée par cette combustion est absorbée dans les tubes .
Sur la fig.2 ,on a représenté en rangées régu- lières , une alternance de tubes à ailettes diamétrales d avec des barreaux lisses de section cylindrique e servant de supports au corps catalyseur . On voit que les couloirs réalisés entre les colonnes A A , B B présentent également
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des sections élargies et des sections étroites cependant que l'inclinaison dirigée tantôt dans un sens, tantôt vers l'autre des ailettes diamétrales des tubes d , fait que la totalité de la surface cylindrique des barreaux- supports e est balayée par le flux' F .
Les barreaux-supports des catalyseurs pour- raient être eux-mêmes tubulaires, et parcourus par un fluide échangeant sa chaleur avec le fluide extérieur F dans lequel a.lieu la réaction catalytique . Cette dispo- sition a été représentée fig.3 ou l'on voit les barreaux e1 recevant une forme de tubes lisses et disposés en rangées Y quinconcées, entre des rangées X Z de tubes à ailettes tangentielles et également quinconcées .
Le même fluide interne ou un fluide différent, peut parcourir.les supports e1 ainsi que le tube à ailettes tangentielles a
Le refroifissement des supports de catalyseurs e1 est assuré de façon plus immédiate s'ils sont parcourus' par un fluide refroidissant et, dans ces conditions, au lieu d'utiliser des supports résistant à haute température, il est possible d'utiliser des tubes métalliques de sup- port .
Il va de soi que toutes les combinaisons peuvent être prévues entre les dispositifs qui viennent d'être décrits , à titre d'exemple . Les tubes peuvent être en rangées régulières, en rangées quinconcées, régu- lières ou irrégulières, avec des alternances de barreaux ou tubes supports catalyseurs et de tubes ailetés diamétra- lement ou tangentiellement, dans la même rangée, ou dans des rangées différentes . La section des barreaux ou tubes sur ports peut être quelconque . Il n'est pas nécessaire aue
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les supports de catalyseurs c e e1 aient le même rayon que les tubes proprement dits de l'échangeur .
S'ils sont, par exemple, de rayon plus faible, on rapprochera périodiquement les rangées de tubes, de manière à obtenir les effets de balayage ci-dessus indiqués, et les interval- les entre les rangées de tubes seront différents .
L'échangeur de chaleur à combustion interne objet de l'invention peut également prévoir la combustion interne du fluide circulant à l'intérieur des tubes a de l'échan- geur . Le Demandeur a déjà proposé de disposer à l'intérieu @ de ces tubés, comme on le voit fig.4 , des noyaux dévia- teurs quiont pour effet de créer des changements de direction et des variations de vitesse et de pression dans le fluide interne circulant dans le sens des flèches G .
Lorsque le fluide G contient des gaz pouvant'donner lieu à @ une combustion catalytique, on disposera les corps cata- lyseurs pouvant produire cette réaction sur les noyaux déviateurs .
Le Demandeur a également proposé de munir les tubes a de l'échangeur d'une entrée de forme générale tronconique h et présentant des nervures hélicoïdales i destinées à donner au fluide pénétrant dans le sens de la flèche G à l'intérieur du tube a ,un mouvement de giration.
Cette disposition est représentée fig. 5 . Dans le cas d'un échangeur à combustion interne, conforme à l'invention, les corps catalyseurs pourront être disposés sur le tronc de cône d'entrée et-ou- sur les nervures d'entrée 1 , et l'action catalytique sera favorisée par le mouvement de giration qu'y prend le fluide .
Il va de soi que des modifications de détails
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peuvent être apportées à la réalisation de cette invention sans pour cela sortir de son cadre .
REVENDICATIONS 1 ) Echangeur de .chaleur à tubes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens susceptibles de créer à 1''intérieur de l'échangeur une combustion catalytique de -certains constituants d'un des fluides qui le traversent .
2 ) Echangeur de chaleur comme spécifié sous 1 ) carac- térisé en ce qu'il est constitué par des tubes lisses ou à ailettes, transversales ou longitudinales, diamétrales ou tangentielles, disposés en rangées régulières, ou en rangées quinooncées régulièrement ou irrégulièrement mêlés à des barreaux pleins servant de supports à des corps catalyseurs susceptibles de créer une combustion catalytique dans les oonstituants du fluide circulant exté- rieurement aux tubes, la disposition des tubes munis ou non d'ailettes et des barreaux, étant telle qu'il se produit un léchage optimum de la surface des barreaux servant de supports au catalyseur .
3 ) Echangeur de chaleur comme spécifié sous 2 ) caracté- risé en ce que les barreaux-catalyseurs pleins comportent des ailettes dont le profil concourt avec le profil des tubes de l'échangeur pour assurer.la circulation du fluide extérieur le plus favorable à l'échange de chaleur et à la combustion catalytique .
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