CA1217476A - Dispositif distributeur pour echangeurs multitubulaires - Google Patents

Dispositif distributeur pour echangeurs multitubulaires

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CA1217476A
CA1217476A CA000405056A CA405056A CA1217476A CA 1217476 A CA1217476 A CA 1217476A CA 000405056 A CA000405056 A CA 000405056A CA 405056 A CA405056 A CA 405056A CA 1217476 A CA1217476 A CA 1217476A
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CA000405056A
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Roland Kotwica
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Orkem SA
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Chimique des Charbonnages SA
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0282Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by varying the geometry of conduit ends, e.g. by using inserts or attachments for modifying the pattern of flow at the conduit inlet or outlet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D3/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium flows in a continuous film, or trickles freely, over the conduits
    • F28D3/04Distributing arrangements

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  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
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Abstract

ABREGE DESCRIPTIF

Le dispositif distributeur est constitué d'un capot cylindro-conique ou cylindro-tronconique dont la partie conique ou tronconique est fermée. Un échangeur de chaleur multitubulaire est muni dudit dispositif distributeur de façon telle que toutes les extrémités des tubes soient situées à l'intérieur du disposi-tif et qu'un ou plusieurs orifices soient ménagés entre le bas de la partie cylindrique et la plaque tubulaire. En outre, l'ouver-ture de chaque tube peut être munie d'un dispositif répartiteur constitué, par exemple, d'une pièce cylindrique comportant des spires hélicoïdales. Le dispositif distributeur permet d'obtenir une distribution uniforme du liquide dans le faisceau de tubes d'un échangeur multitubulaire.

Description

lZ~747~i La présente invention concerne un dispositif distributeur de liquide pour échangeurs de chaleur nlultitubulaires à film tombant et un échangeur muni dudit dispositif.
Un échangeur de chaleur multitubulaire est constitué, par définition, d'un faisceau de tubes parallèles et d'une enveloppe. Deux circuits de fluides sont à considérer : le premier est extérieur aux tubes, le second intérieur aux tubes. Une chambre d'entrée reçoit le fluide qui sera distribué à l'intérieur des tubes et une chambre de sortie re~oit le fluide ayant circulé dans lesdits tubes. L'isolement entre les de~x circuits de -fluide est assuré par deux plaques tubulaires sur lesquelles sont soudées les extrémités des tubes du faisceau.
Si le fluide circulant à l'intérieur des tubes est un mélange d'une phase liquide non dispersée et d'une phase gazeuse, par exemple d'une phase liquide en présence de sa vapeur saturante~ on observe fréquemment une inégalité de la répartition de la phase liquide entre les tubes constituant le faisceau.
Des dispositifs tendant à améliorer la répartition d'une phase liquide homogène entre les tubes d'un échangeur multitubulaire ont été
décrits. Ainsi le brevet fran~cais n 2.268.178 décrit la mise en place, dans la chambre d'entrée d'~m échangeur, d'un capot rapporté ajouré. Ce capot rapporté est ouvert à son sommet (situé à l'entrée de la chambre d'entrée de l'échangeur~. Le brevet francais n 2.280.436 décrit un dispositif distributeur formé d'un capot conique ou tronconique percé d'orifices sur toute sa surface ; le sommet du capot peut être aplati et peut comprendre un orifice central ; le dispositif se rattache de façon étanche au bord le plus large du tube d'enveloppe. Le brevet allemand n 2.232.074 décrit un dispositif constitué d'une plaque massive et compacte disposée dans la chambre d'entrée d'un échangeur recevant un mélange de gaz et liquide à
grande vitesse.
Les dispositifs selon les deux premiers brevets ci-dessus ne sont pas satisfaisants si la phase liquide ~en particulier une solution) est en présence d'une phase gazeuse. Dans ce cas le liquide entrant par la partie supérieure dans la chambre d'entrée de l'échangeur se dirige toujours préférentiellement, bien que dans une moindre mesure par rapport aux échan-geurs non munis de ces dispositifs, vers les tubes centraux du faisceau.
Le dispositif selon le troisième brevet ci-dessus ne permet-pas d'atteindre le but de l'invention.
Le but de la présente invention est d'assurer une distribution uniforme d'un liquide coulant par gravité dans chaque tube d'un échangeur de chaleur multitubulaire vertical.

, ,. . .

~2~ 36 Un objet de la présente invention concerne un dispositif distri-buteur de liquide pour échangeurs de chaleur multitubulaires ~ film tombant constitué d'un capot cylindro-conique ou cylindro-tronconique, la partie conique ou tronconique cludit capot étant fermée. Ce dispositi~ est desti-né à être fixé dans la chambre d'entrée d'un échangeur multitubulairede telle facon que le liquide entrant dans la chambre d'entrée ruisselle sur l'extérieur de la partie conique ou tronconique clu dispositif puis sur l'extérieur de la partie cylindrique, puis se répartisse à travers le ou les orifices ménagés entre le bas de la partie cylindrique et la plaque tubulaire de l'échangeur avant de se répartir dans le faisceau de tubes.
L'angle au sommet ~ de la partie conique ou tronconique est avantageusement compris entre 140 et 160. Le diamètre extérieur D de la partie cylindrique est avantageusement compris entre 0,8 et 1,2 fois la hauteur H de ladite partie cylindrique.
Un mode particulier de réalisation de l'invenkion sera maintenant décrit en se référant aux dessins annexés.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif distributeur. Sur la figure 1 le capot est cylindro-conique, sur la figure 2 il est cylin-dro-tronconique. Sur ces deux figures les repères ont les significations suivantes : (1) est la partie cylindrique du capot, (2) la partie conique (a) ou tronconique (b), H et D respectivement, la hauteur et le diamètre extérieur de la partie cylindrique (1), o~ l'angle au sommet de la partie conique ou tronconique.
Un autre objet de la présente invention concerne un échangeur de chaleur multitubulaire muni du dispositif distributeur décrit ci-dessus.
Un exemple d'un tel échangeur est représenté à la figure 3 en annexe, sur laquelle (3) représente l'en~eloppe de l'échangeur, (4) la chambre d'en-trée, (5) le collecteur d'entrée, (8) la plaque tubulaire où sont soudées les extrémités supérieures (7) des tubes (6) constituant le faisceau. Le dispositif distributeur (A) est fixé par l'inte~médiaire de pattes de fixation (13), de façon telle que toutes les ouvertures des tubes soient situées à l'intérieur du dispositif distributeur et qu'un ou plusieurs orifices soient ménagés entre le bas de la partie cylindrique (1) et la plaque tubulaire (8). Avantageusement la hauteur h du ou des orifices ainsi ménagés est comprise entre 5 et 15 mm. Le diamètre extérieur D
de la partie cylindrique (1) est choisi de façon à ménager entre la paroi interne de la chambre d'entrée ~4) et la paroi externe de la partie cylindrique (1) un espace d compris entre 1 et 5 mm.

La hauteur totale du dispositif distributeur est au plus égale à la hauteur de la chambre d'entrée de l'échangeur. Avantageusement, et de facon à obtenir une plus grande efficacité, cette hauteur est comprise entre 0,80 et 0,95 fois la hauteur de la chambre.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, on associe au dispositif distributeur, en vue d'améliorer la répartition du liquide sur la paroi interne de chaque tube de l'échangeur, un disposi-tif répartite~lr propre à chaque tube de l'échangeur. CP dispositif répar-titeur est de préférence constitué par une pièce cylindrique, munie de spires hélicoîdales, engagée partiellement dans chaque tube (6) de l'échan-geur et fixée à l'extrémité (7) de chaque tube de façon à ménager un espace pour le passage latéral du liquide. Le diamètre hors tout du dispositif répartiteur est légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube qui rccevra ledit dispositif répartiteur. Un exemple d'un échangeur dont chaque tube est muni d'un tel dispositif répartiteur est représenté en coupe partielle à la figure 4 où (6) est un tube du faisceau dont l'extrémité
(7) est soudée à la plaque (8), et (11) le dispositif répartiteur compre-nant des spires hélico;dales (12) fixé à l'extrémi~é du tube (6) de telle façon qu'un espace soit ménagé pour le passage latéral du liquide.
La présence d'un tel dispositif répartiteur à l'entrée de chaque tube ne perturbe pas la distribution uniforme du liquide entre les diffé-rents tubes, assurée par le dispositif distributeur.
Le dispositif distributellr selon l'invention permet d'obtenir une répartition uniforme du liquide entre les tubes du faisceau m~ltitu-bulaire d'un échangeur.
Le dispositif distributeur selon l'invention, auquel on associe ou non un dispositif répartiteur, trouve une application particulièrement intéressante dans les installations de concentrati,on et déshydratation de l'acide maléique mettant en oeuvTe le procédé d'évaporation statique 30 à co-courants, selon la demande de brevet français n 80/13.117, publiée le lB décembre 1981 sous le numéro 2 484 417.

~ ` ~

Claims (8)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:-
1. Dispositif distributeur de liquide destiné à être fixé dans la chambre d'entrée d'échangeurs de chaleur multi-tubulaires à film tombant, comprenant un capot cylindro-conique ou cylindro-tronconique caractérisé en ce que la partie conique ou tronconique dudit capot est fermée à son sommet, et en ce que ni la partie cylindrique ni la partie conique ou tronconique ne comporte d'orifices, de manière telle que, lorsque l'échangeur est en fonctionnement, le liquide ruisselle sur l'extérieur de la partie conique ou tronconique puis sur l'extérieur de la partie cylindrique.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle au sommet de la partie conique ou tronconique a une valeur comprise entre 140 et 160°.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de la partie cylindrique est compris entre 0,8 et 1,2 fois la hauteur de ladite partie cylindrique.
4. Echangeur de chaleur multitubulaire comprenant une enveloppe, une chambre d'entrée, un collecteur d'entrée, au moins deux tubes comportant chacun deux extrémités et dont une extrémité de chaque tube est soudée à une plaque tubulaire isolant la chambre d'entrée de la paroi externe des tubes, équipé d'un dispositif distributeur de liquide constitué d'un capot cylindro-conique ou cylindro-tronconique placé à l'intérieur de ladite chambre d'entrée, caractérisé en ce que la partie conique ou tronconique dudit capot est fermé à son sommet, en ce que ni la partie cylindrique ni la partie conique ou tron-conique dudit capot ne comporte d'orifices et en ce que ledit dispositif distributeur est fixé par sa partie cylindrique sur la plaque tubulaire de façon telle que toutes les extrémités des tubes soudées à la plaque tubulaire soient situées à
l'intérieur dudit dispositif distributeur et qu'un ou plusieurs orifices soient ménagés entre le bas de la partie cylindrique et la plaque tubulaire.
5. Echangeur selon la revendication 4, caractérisé
en ce que la hauteur du ou des orifices ménagés entre le bas de la partie cylindrique et la plaque tubulaire est comprise entre 5 et 15 mm.
6. Echangeur selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de la partie cylindrique est choisi de façon à ménager entre la paroi interne de la chambre d'entrée et la paroi externe de la partie cylindrique du dispositif distributeur un espace compris entre 1 et 5 mm.
7. Echangeur selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la hauteur totale du dispositif est comprise entre 0,80 et 0,95 fois la hauteur de la chambre d'entrée.
8. Echangeur selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque tube est munie d'un dispositif répartiteur de liquide constitué par une pièce cylindrique munie de spires hélicoïdales, engagée partiellement dans chaque tube et fixée à l'extrémité dudit tube de façon à ménager un espace pour le passage latéral du liquide.
CA000405056A 1981-06-15 1982-06-14 Dispositif distributeur pour echangeurs multitubulaires Expired CA1217476A (fr)

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