Garniture pour échangeur de chaleur
La présente invention se rapporte à une garniture pour échangeur de chaleur formée d'un matériau à ondulations multiples.
Les qualités du matériau devraient en principe être les suivantes:
1) Facilité de fabrication industrielle. 2) Productivité à un bas prix. 3) Résistance moindre au passage du gaz. 4) Haute résistance au passage de liquide et temps prolongé d'immobilisation du liquide 5) Grand coeffi citent de transfert de chaleur total (K. G. a.). 6) Haute résistance. 7) Facilité de montage. 8) Faible poids. 9)
Haute anti-corrosion.
Plusieurs de ces caractéristiques sont techniquement contradictoires l'une avec l'autre. Bien que certains types de matériaux de garniture peuvent satisfaire une partie de ces caractéristiques, on ne connaît aucun matériau satisfaisant toutes ces caractéristiques.
La garniture objet de la pressente invention remplit ces conditions et est caractérisée en ce que le matériau est formé d'une plaque d'ébauche sur laquelle est ménagé un premier plissage et un second plissa & trans- versal au premier plissage et conservant les premiers plis dans un plan commun de part et d'autre de la ligne du second plissage et un troisième plissage à lignes de plissage parallèles aux lignes du second plissage mais d'écartement supérieur, les lignes successives de ce troisième plissage se trouvant de part et d'autre du plan de la plaque d'ébauche.
On peut utiliser cette garniture dans un montage de garniture dans une chambre, déterminée par une enceinte munie d'un réservoir de pulvérisation d'eau dans la partie supérieure et d'un réservoir dans la partie inférieure et d'un orifice d'admission, en faisant traverser de l'air à travers cette chambre au moyen d'un ventilateur, destinée à recevoir de l'eau ou autre liquide pour s'écouler verticalement vers le bas sur la garniture.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la garniture et de son utilisation selon la présente invention.
La fig. 1 est une vue en plan de l'état partiel du matériau de garniture,
la fig. 2 est une vue de profil, partielle en coupe, vue depuis la direction de la flèche II de la fig. 1,
la fig. 3 est une vue de profil, partielle en coupe, vue depuis la direction de la flèche III de la fig. 1,
la fig. 4 est une vue de côté, partielle en coupe, de la garniture,
la fig. 5 est une vue de côté depuis la direction de la flèche V de la fig. 4,
la fig. 6 est une vue de face partielle représentant la garniture disposée en rangée, sans les plissages,
la fig. 7 est une vue en plan du même objet qu'en fig.
6, représentant seulement le troisième plissage,
la fig. 8 est une vue en coupe agrandie partielle représentant l'insertion de la tige de suspension dans la garniture,
la fig. 9 est une vue en coupe agrandie de la partie de connexion des matériaux de garniture,
la fig. 10 est une vue latérale, partiellement en coupe d'un appareil avec la garniture utilisée dans une tour de refroidissement,
la fig. 11 est une vue en plan, partiellement en coupe, de ce dispositif.
Les fig. 1 à 5 représentent un exemple d'un matériau de garniture fonmé d'une feuille laminée relativement mince A de 0,5 mm d'épaisseur ou moins, faite de chlorure de viniyl ou autre résine synthétique, ou de métal. Cette feuille laminée mince A est formée d'un premier plissage (1) qui est formée d'une petite ondiula- tion ou d'un V et consistant en une partie pointue 1' et partie en creux 1" continuellement en parallèle le long d'une ligne pointillée comme représenté en fig. 2 et 3.
La direction d'inclinaison de ce plissage 1 n'est pas linéaire comme dans une plaque plissée ou en forme de
V antérieure, mais forme un point de plissage 2' 2" en forme de V dans la direction de la largeur et de la longueur de longueur donnée pour faire le second plissage 2 comme représenté par deux traits mixtes en fig. 1.
Ensuite la feuille laminée mince A munie ainsi, des premiers et seconds plissages, dans la direction de l'épaisseur et de la largeur ou de la longueur, est ensuite munie d'un troisième plissage relativement long comme représenté par trois traits mixtes en fig. 2 et pliée continuellement à distance égale, au sommet 3' et au fond 3" du pli. La forme d'exécution illustrée est formée par une ligne droite reliant le point de plissage 2' raccorde le sommet 3' du plissage relativement grand 3 et de manière semblable le fond 3" du plissage est positionné sur une ligne droite reliant le point de plissage 2". Les hauteurs et dimensions de ces plis 1, 2 et 3 sont calculés en fonction de leurs respectifs.
En fig. 2 et 3, une plaque d'ébauche de garnissage A est plissée en gorges verticales en forme de V 4 dans deux parties marginales (côté droit de la fig. 1). Cette partie de gorge verticale 4 est sensiblement semblable au premier plissage en hauteur. Ces parties sont desti- nées à empêcher l'écoulement de liquide vers le bas le long de la surface de la feuille d'ébauche A, s'écoulant à l'extérieur de la feuille A par air ou pression d'air, dans n'importe laquelle des plaques d'ébauche A du côté supérieur ou inférieur (côté inférieur en fig. 1) ayant une surface plate 5 de largeur appropriée comme représenté en fig. 1 et 3. Cette surface plate 5 est destinée à joindre des feuilles d'ébauche A l'une à l'autre comme mentionné cipre's.
Dans le matériau de garniture décrit la partie de sommet 3", notamment la partie pointue du troisième plissage 3 et du fond 3", notamment les parties de vallée sont jointes alternativement dos à dos. Pour ces jointures, Ides sièges saillants Ide jointure 6 sont formés à distance au sommet 3' et au fond 3" du plissage, des sièges de jointure abaissés 6' sont également formés à distance. Un point de jointure entre ces sièges de jointure 6 et 6' est simplement réalisé par jointure, soudage ou collage. Avec 'des matériaux de garniture avec ces sièges de jointure 6, 6' joints par adhésion, le plissage 1, 3 et le plissage formé différemment 2 sont fixés respectivement à ces parties de jointure.
Le matériau de garniture ainsi obtenu est appliqué à un dispositif de contact ou d'échange de chaleur, un passage 7 ,déterminé en rejoignant les plissages relativement petits dos à dos est relié verticalement exclusivement pour être utilisé comme passage de liquide. Un passage relativement grand 8, comme représenté en fig.
4 et 5, obtenu en joignant un troisième plissage 3 relativement grand est relié latéralement pour être utilisé comme passage de gaz. Lors de l'utilisation du matériau de garniture décrit dans un dispositif d'échange gaz-liquide, le passage 7 est utilisé comme passage de liquide quand le liquide s'écoule vers le bas le long de la surface du matériau de garniture avec mouillage. A cette fin, le passage 8 est utilisé comme passage de gaz.
Ceci fait un premier plissage 1, et un troisième plissage 3 augmente la résistance 'du matériau en feuille, mais rets; treint la vitesse d'écoulemenit du liquide vers le bas de manière à allonger le temps d'immobilisation du liquide, et en outre augmente la surface mouillée résultante du matériau de garniture, pour augmenter son coefficient total de transfert de chaleur. Dans le cas de l'application de ce matériau de garniture à un dispositif d'écoulement double gaz-liquide, le liquide s'écoule vers le bas en direction du passage 8 déterminé par le troisième plissage 3 et le long de la surface sur laquelle le premier plissage 1 est formé et le gaz monte en écoulement contraire entre ces surfaces.
Le liquide s'écoule vers le bas avec une vitesse d'écoulement limitée par la montée du gaz et en outre abaissée par le plissage 1 relativement petit, avec en plus une grande surface mouillée du matériau de garniture, augmentant le coefficient total de transfert de chaleur.
Afin de Idoter des disposifsldle contact gaz-liquide ou d'échange de chaleur de ce matériau de garniture, on utilise des techniques telles que représentées en fig. 6 à 9. Un trou d'insertion cylindrique 9 est formé à l'extrémité supérieure du matériau de garniture. Le détail de ce trou est représenté en fig. 8, dans lequel une tige 10 de chlorure de vinyl ou autre matière synthétique est insérée et assemblée à lui au moyen tu'un adhésif.
Chaque plaque d'ébauche A est, il est inutile de le dire, disposée sur la tige 10 à un point fixe donné, en considérant la relation de jointure entre les sièges de jointure 6 et 6 ou entre 6' et 6'. Comme représenté en fig. 6, des parties Ide jointure destinées à âtre reliées verticalement sont fixées avec des surfaces plates 5 et 5, superposées l'une sur l'autre. Il en est de même pour les sièges de jointure 6 et 6 et ceux 6' et 6' qui sont disposés vers la surface plate 5. Les extrémités supérieure et inférieure du matériau de garniture sont faites de préférence de surfaces plates 5 comme représenté en fig. 7. En particulier la surface plate 5 ,de l'extrémité supérieure sert à distribuer le liquide s'écoulant vers le bas sur chaque plaque d'ébauche.
Ensuite en fixant des conduits de suspension ou autres articles en forme de tige semblables 10, insérés respectivement dans une partie de joint et une surface plate 5 de l'extrémité inférieure comme représenté en fig. 9 par l'intermédiaire de moyens d'écartement pour maintenir une distance (faits de conduits coupés) interposés, le matériau de garniture entier est naturellement monté stable dans un dispositif.
Les fig. 10 et 11 représentent le montage du maté- riau de garniture, dans une tour ide refroidissement. Plusieurs réservoirs 12 sont disposés sur deux côtés de la base 11. Sur ces réservoirs 12, le matériau de garniture 13 assemblé comme représenté en fig. 9 est positionné dans une enceinte 14. Dans la partie supérieure du matériau de garniture 13, un réservoir de pulvérisation d'eau 15 est muni dans son fond d'une ouverture de pulvérisation d'eau 15 est muni dans son fond d'une ouverture de pulvérisation in'eau 15' et est cloisonné en compartiments.
Des tuyaux 16 reliés par l'intermédiaire d'un mécanisme de pompage (non représenté) conduisent ainsi que le tuyau d'alimentation 17 à ce réservoir de pulvérisation 15 et amènent l'eau d'alimentation à chaque réservoir de pulvérisation pour chaque tuyau d'alimentation latéral, alimentant ainsi d'eau le matériau de garniture 13 depuis l'ouverture de pulvérisation d'eau. L'enceinte 14 ci-dessus est munie sur le côté d'un orifice d'admission 20 muni d'un volet 18 et de grillage métallique 19, l'air ainsi étant aspiré dans la couche du matériau de garniture à travers le grillage 19 et le volet 18.
Un ventilateur 22 entraîné par le moteur 21 au milieu du dispositif de réservoir de pulvérisation d'eau, sert à aspirer de l'air ou un autre gaz doucement dans le matériau de garniture 13. Notamment, le matériau de garniture 13 est muni de passages latéraux 8 pour communiquer du volet 6 avec le milieu du dispositif. En conséquence, un trou traversant vertical 7 communique depuis le réservoir de pulvérisation d'eau avec le reser- voir 12. L'air aspiré depuis le volet, par rotation du ventilateur, traverse le passage 8 du matériau de garniture 13, vient au milieu du dispositif et est ainsi aspiré par le ventilateur 22.
Comparativement à cet écoule ment d'air, l'eau ou autre liquide est alimenté depuis le réservoir tde pulvérisation d'eau dans la partie supé rieure du dispositif dans le matériau de garniture et s'écoule ensuite vers le bas le long de la surface de ce matériau pour être reçue par le réservoir dans la partie infrieure du 'dispositif, produisant ainsi un échange de chaleur ou un contact gaz-liquide d;ans la partie du matériau .de garniture 13.
Pour donner un exemple de fonctionnement du dispositif décrit, 'diverses expériences pratiques ont été faites avec des dispositifs montés, avec le matériau de garniture représenté en fig. 1 à 5 respectivement, à une distance de 25 mm ou 33 mm comme représenté en fig.
6-7 et avec des dispositifs montés avec ce genre de matériau de garniture pour échlangeurs de chaleur commerciaux. Les résultats,des expériences avec du maté riau de garniture, distant dle 33 mm, l'air d'alimentation entrainée à une vitesse de 2,5 m/sec et l'eau à une vitesse de 20 à 30 ms/m2/h, l'efficacité K.a était de 12.000 à 13.700 K oal/m3/h/E i et la perte de pression était Ide 4,1 à 4,6 mm Hg/m. Dans le cas d'une disposition du matériau de garniture distant de 33 mm, l'air d'alimentation d'air entrainé à une vitesse de 3 m/sec et l'eau comme ci-dessus,
l'efficacité ka était de 13,500-15,300 K cal/m3/h/ A et la perte de pression était de 2,46-2,76 mm H!g/im confirmant l'amélioration de l'efficacité et la réduction de la perte de pression.
Dans le cas de disposition 'de matières commerciales à un espace de 27 mm, et d'alimentation d'air à une vitesse de 3 m/sec et d'eau à une vitesse de 25 à 30 m3/m2/h, l'efficacité Ka était Idle 14000-15000 K caîl m3/h/ A et la perte Ide pression était de 6,39-6,7 nun
Hg/mm. Dans le cas Id'larrangemcnt du matériau de garniture décrit à une disbarloe de 25 mm, la vitesse d'ali mentation d'air était de 4 m/sec.
En alimentant en eau à une vitesse de 25 à 30 'm3/m2/h, l'efficacité obtenue était de 12,400-21,300 K oal/m3/h/ hi avec la diminution de pression de 4,5-4,85 mm Hg/m, confirmant ainsi les caractéristiques. jusqu'ici meilleures que précédemment.
Notamment, le matériau de garniture peut être fabriquée relativement simplement et facilement et à un prix relativement bas, que l'on utilise ou non de la résine synthétique ou du métal. A cause d'une basse résistance au passage idu gaz, avec en plus une résistance augmentée au passage du liquide et un temps d'immobilisation prolongé du liquide, ce matériau de garniture peut révéler des qualités partieulièrement bonnes et en même temps atteindre plusieurs buts techniques. Ainsi le matériau de garniture décrit Q une efficacité marquée dans l'industrie.