EP0354892A1 - Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide à pouvoir d'échange thermique élevé - Google Patents

Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide à pouvoir d'échange thermique élevé Download PDF

Info

Publication number
EP0354892A1
EP0354892A1 EP89870108A EP89870108A EP0354892A1 EP 0354892 A1 EP0354892 A1 EP 0354892A1 EP 89870108 A EP89870108 A EP 89870108A EP 89870108 A EP89870108 A EP 89870108A EP 0354892 A1 EP0354892 A1 EP 0354892A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fabrics
gas
tubes
metal
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP89870108A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0354892B1 (fr
Inventor
Vincent Thillaye Du Boullay
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SOCIETE ANONYME ECONERGIE
Original Assignee
Econergie SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from BE8800885A external-priority patent/BE1002337A6/fr
Priority claimed from BE8900622A external-priority patent/BE1004276A6/fr
Application filed by Econergie SA filed Critical Econergie SA
Publication of EP0354892A1 publication Critical patent/EP0354892A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0354892B1 publication Critical patent/EP0354892B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-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 is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-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 is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-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 is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/122—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and being formed of wires

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger effectively using a well-known physical datum, namely that the metal wire is the best convector between a gas and a solid, since it constitutes almost entirely a leading edge.
  • devices using these methods require air velocities circulating between these plates or between these fins, sufficiently high to obtain a satisfactory exchange coefficient between gases and tubes.
  • the present invention relates to a heat exchanger with metal wires between a gas and a fluid, formed of a set of unitary exchange panels made up of metal fabrics, characterized in that the unitary panel comprises at least two fabrics woven in metallic wires with high thermal conductivity, between which are welded at intervals metallic tubes arranged substantially parallel to each other, in which the fluid circulates, the gas preferably circulating perpendicular to the tubes.
  • the number of fabrics woven into metal wires may include two, three or more fabrics.
  • the unitary panel can thus comprise two sets of 2 or 3 or more fabrics, woven into metallic wires, between which metallic tubes are welded at intervals.
  • the number of fabrics to be used will be limited to 2 or 3 fabrics and preferably two fabrics for reasons of construction and optimization of a methodical exchange.
  • the fabrics are spaced a few millimeters apart, for example 3 mm.
  • the chosen gas is generally air, which does not exclude the use of other gases or vapors.
  • the fluid circulating in the tubes is a liquid or a gas, and can result from a change of state liquid / gas or gas / liquid, the latter fluids having a very good coefficient of heat exchange with the interior wall of the tube.
  • the fluids used include in particular water, saline or other solutions, solvents, heat transfer liquids, etc.
  • the unitary panel comprises at least two fabrics of metal wires with high thermal conductivity, of any structure and nature, for example of copper. These wires have a diameter between 0.1 and 3 millimeters, and generally between 0.2 and 2 millimeters. In addition, the diameters of the warp threads and the weft threads can be different.
  • the size of the mesh of the canvas is the result of a compromise specific to each application, between a dense structure of the fabrics to multiply the leading edges of the wires, and a sufficient opening of the mesh, to reduce to an economic level the pressure drop during the passage of gas through the fabrics.
  • the metal wires of the fabrics perpendicular to the tubes are preferably of a larger diameter than the wires parallel to the tubes.
  • wires are the best convectors; they are suitable for wires parallel to the tubes.
  • wires perpendicular to the tubes must have a sufficient diameter to ensure transfer by thermal conductivity between these wires and the tubes, enthalpy received or emitted by the wires constituting the fabrics.
  • the wires perpendicular to the tubes are designated by warp yarns and the wires parallel to the tubes by weft yarns. It is obvious that a reverse arrangement could be adopted without departing from the scope of the present invention.
  • the contact surfaces between wires are increased by rolling the fabrics, so as to pass from a point contact to a contact of the meniscus type between the two wires.
  • This enlarged contact promotes heat transfer between weft and warp threads and makes it possible to obtain a higher overall heat exchange coefficient of the unitary panel.
  • This rolling is carried out under a load such that only the contact surfaces between wires are increased, and it does not in any way modify the profile of the wires between the contact surfaces.
  • the diameter of the tubes must be chosen as a function of the characteristics of the fluid circulating in these tubes, of its flow rate and of the allowed pressure drops while respecting a speed such as to provide good heat exchange between the fluid and the wall of the metal tube.
  • the tubes are of a highly conductive material, for example copper, and they are preferably arranged at regular intervals. They preferably have two flats parallel to each other on which the wire cloths are welded. By welding, we also understand any other fixing means, for example brazing, bonding, etc.
  • the interval between the tubes depends on the diameter of the warp threads and the permissible temperature differences between gas and fluid.
  • the tubes are arranged substantially parallel to one another and spaced 1 to 10 cm apart, the diameter of the warp threads being chosen as a function of this deviation.
  • the tubes are partially flattened by any known method so as to present two parallel flats with one another, intended to ensure an effective connection between fabrics and tubes, both for a satisfactory solidity of the panel, and for a good transfer to the tubes of the enthalpy collected or emitted by the threads of the fabrics.
  • the unitary panels can have very variable dimensions and are generally of rectangular or square section.
  • the exchangers of the claimed type comprise a single panel or are formed by assembly of unitary panels the number of which can even exceed 10, depending on the magnitude of the temperature gradient to be ensured in a methodical exchange against the current between the gas and the circulating fluid. in the tubes.
  • the texture of the fabrics of the successive panels can be different to adapt to the evolution of the heat transfer to be ensured during the passage of the gas through the exchanger.
  • This spacing is generally constant, but it is not excluded to possibly vary it.
  • the gas stream is preferably introduced perpendicularly to the panels by ducts of section generally identical to that of the exchanger; the same arrangement is adopted at the outlet of the exchanger.
  • the collectors or sheets in the case of connections between the ends of the tubes of successive panels, serve as ducts on two of the four sides of the exchanger; the collectors are in direct contact with the fabrics at the end of the tubes.
  • a flexible spacer is mounted between the sheet and the metal fabrics so as to allow the differential expansion of the panels.
  • a deposit or a surface treatment of any type may be applied to the constituent elements of the exchanger formed of the unitary panels and of the collectors.
  • the metal mesh heat exchangers of the claimed type are grouped in a star.
  • the panels of the exchangers are arranged vertically, and the exchangers are assembled in a star around a central air intake duct.
  • the thermal powers to be evacuated can reach several tens of megawatts, which implies the use of large frontal surfaces.
  • the exchangers described above are grouped in pairs around a central duct which unites the air streams collected between the two faces of the branches of the star.
  • one or more fans installed in the duct above the star create the vacuum necessary for the passage of the air current through metal fabric exchangers of the type claimed.
  • the underside of the star is fully closed as well as the upper part of each branch located around the sheath.
  • the speed of the fan (s) must be adjustable so as to limit the consumption of electricity according to weather conditions.
  • the reverse arrangement with lower chimney allows the enthalpy of the air to be captured by a fluid to be heated.
  • the most important advantage is certainly the maintenance of a high heat exchange coefficient even at low front speed of the gas perpendicular to the wire mesh.
  • This characteristic makes it possible to limit the speed of the gas to a level sufficient to ensure the flow of enthalpy given to the gas (in the case of air coolers) or extracted from the gas (in the case of gas coolers) during its passage through the fabric exchanger. metallic.
  • metal mesh heat exchangers are significantly more compact and lighter than the finned tube heat exchangers usually used in industry, and the star arrangement allows to greatly reduce the floor space occupied.
  • the exchanger 1 consists of 3 unitary panels 2, 3 and 4, separated from each other by spacers 5 and 6.
  • the spacers formed, for example, by a suitable profile of plastic or other materials, have a thickness of a few millimeters.
  • the metal fabrics 7 and 8 of the panel 2 are welded at regular intervals to the neighboring tubes 9 and 10.
  • the metallic fabrics used are obtained by weaving metallic wires, for example copper, with a diameter of 0.3 mm in weft and 0.6 mm in warp.
  • the tubes with a diameter of 5 mm are arranged parallel to each other and spaced apart, for example 3 cm.
  • the metal tubes 9 and 10 as well as the tubes of the other panels 3 and 4 each have flats 11 and 12.
  • the flats were obtained by any known means such as a partial flattening of the tube or directly in manufacture from a profiled die.
  • the flats of the tubes used in the example presented in FIG. 1 have a width of approximately 3 mm.
  • the assemblies 13 and 14 each formed of 2 fabrics 15 and 16, 17 and 18, are welded respectively at points 19 and 20, 21 and 22, to tubes 23 and 24.
  • the fabrics are separated from each other by a space of a few millimeters.
  • the vertical axis fan 31 centered in the sheath 30 creates in the star 29, the vacuum necessary for the suction of air through the exchangers.
  • the air circuit for exchanger 26 has been indicated by arrows 32 and 33.
  • the exchangers shown diagrammatically in FIG. 3 can be of any type.
  • the arrangement of the exchangers of FIGS. 1 and 2 can be chosen.
  • the unit heat exchanger used can include from 1 to more than 10 unit panels.
  • an exchanger composed of 6 unitary panels of two fabrics, similar to those described above, gives a heat exchange coefficient close to 2.5 kW per m2 of front surface, and by degree of logarithmic difference in temperatures between gas and fluid, even for a frontal speed of the order of 1 meter per second, with a pressure drop of approximately 3 mm of water column.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

L'échangeur utilise méthodiquement le haut pouvoir convecteur des fils métalliques dans un courant gazeux. Deux toiles (7, 8) au moins, spécialement préparées et adaptées à chaque cas d'échange, en métal à haute conductibilité thermique, sont soudées de part et d'autre d'un réseau de tubes métalliques (9, 10) leur présentant un méplat (11, 12) pour la soudure. L'ensemble des tubes (9, 10) montés en parallèle entre ces toiles, constitue un panneau unitaire (2, 3, 4). L'assemblage d'un ou de plusieurs panneaux (2, 3, 4) unitaires par des liaisons adaptées aux extrémités des tubes (9, 10), forme un échangeur (1) à fils métalliques entre un gaz traversant les toiles (7, 8), et un fluide circulant à l'intérieur des tubes (9, 10). En particulier, une série d'échangeurs (1) verticaux sont disposés en étoile en dessous et autour d'une gaine (30), dans laquelle un ou plusieurs ventilateurs (31) créent la dépression nécessaire au passage de l'air au travers des toiles (9, 10).

Description

  • L'échange thermique entre un gaz et un fluide séparés par une paroi est difficile à réaliser économiquement si l'écart entre les températures du gaz et du fluide est faible.
  • La présente invention concerne un échangeur de chaleur utilisant efficacement une donnée physique bien connue, à savoir que le fil métallique est le meilleur convecteur entre un gaz et un solide, car il constitue presque entièrement un bord d'attaque.
  • Actuellement, ce difficile échange d'enthalpie entre un gaz et un solide est le plus souvent réalisé à l'aide de faisceaux de tubes ailetés ou d'une série de plaques parallèles serties sur des tubes dans lesquels circule le fluide.
  • En général, les appareils utilisant ces procédés exigent des vitesses d'air circulant entre ces plaques ou entre ces ailettes, suffisamment élevées pour obtenir un coefficient d'échange satis­faisant entre gaz et tubes.
  • Il en résulte une forte consommation d'énergie, et des écarts élevés de température entre gaz et fluide qu'il est difficile d'améliorer économiquement.
  • La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur à fils métalliques entre un gaz et un fluide, formé d'un ensemble de panneaux unitaires d'échange constitués de toiles métalliques, caractérisé en ce que le panneau unitaire comprend au moins deux toiles tissées en fils métalliques à haute conductibilité thermi­que, entre lesquelles sont soudés à intervalles des tubes métal­liques disposés substantiellement parallèlement entre eux, dans lesquels circule le fluide, le gaz circulant de préférence per­pendiculairement aux tubes.
  • En vue d'accroître les surfaces de contacts entre fuides, le nombre des toiles tissées en fils métalliques peut comprendre deux, trois ou davantage de toiles.
  • Le panneau unitaire peut ainsi comprendre deux ensembles de 2 ou 3 toiles ou plus, tissées en fils métalliques, entre lesquels des tubes métalliques sont soudés à intervalles.
  • Le nombre des toiles à utiliser sera limité à 2 ou 3 toiles et de préférence deux toiles pour des raisons de construction et d'optimisation d'un échange méthodique.
  • Dans le cas d'utilisation de deux ensembles de plusieurs toiles métalliques, et en vue de multiplier les ruptures de veines gazeuses, les toiles d'un même ensemble seront espacées entre leurs points de soudure au contact des tubes.
  • A titre d'exemple, les toiles sont espacées de quelques milli­mètres, par exemple 3 mm.
  • Le gaz choisi est généralement de l'air, ce qui n'exclut pas l'utilisation d'autres gaz ou vapeurs. Le fluide circulant dans les tubes est un liquide ou un gaz, et peut résulter d'un changement d'état liquide/gaz ou gaz/liquide, ces derniers fluides possédant un très bon coefficient d'échange thermique avec la paroi intérieure du tube. Les fluides utilisés comprennent notamment de l'eau, des solutions salines ou autres, des solvants, des liquides caloporteurs, etc......
  • Suivant l'invention, le panneau unitaire comprend au moins deux toiles en fils métalliques à haute conductibilité thermique, de structure et de nature quelconques, par exemple en cuivre. Ces fils ont un diamètre compris entre 0,1 et 3 millimètres, et en général entre 0,2 et 2 millimètres. De plus les diamètres des fils de chaîne et des fils de trame peuvent être différents.
  • La dimension des mailles de la toile est le résultat d'un com­promis propre à chaque application, entre une structure dense des toiles pour multiplier les bords d'attaque des fils, et une ouverture suffisante de la maille, pour réduire à un niveau économique la perte de charge au cours du passage du gaz au travers des toiles.
  • Les fils métalliques des toiles perpendiculaires aux tubes sont de préférence d'un diamètre plus élevé que les fils parallèles aux tubes.
  • En effet les fils de faible diamètre sont les meilleurs convecteurs; ils conviennent pour les fils parallèles aux tubes. Par contre, les fils perpendiculaires aux tubes doivent avoir un diamètre suffi­sant pour assurer le transfert par conductibilité thermique entre ces fils et les tubes, de l'enthalpie reçue ou émise par les fils constituant les toiles.
  • Dans l'exposé de l'invention, les fils perpendiculaires aux tubes sont désignés par fils de chaîne et les fils parallèles aux tubes par fils de trame. Il est évident qu'une disposition inverse pourrait être adoptée sans sortir du cadre de la présente invention.
  • Par exemple, on prend un fil d'un diamètre de 0,5 mm en chaîne, et un fil de 0,25 mm en trame; mais il n'est pas exclu d'utiliser d'autres rapports.
  • Suivant une réalisation préférentielle, les surfaces de contact entre fils sont augmentées par laminage des toiles, de manière à passer d'un contact ponctuel à un contact du type ménisque entre les deux fils. Ce contact élargi favorise le transfert thermique entre fils de trame et de chaîne et permet d'obtenir un coefficient d'échange thermique global du panneau unitaire plus élevé.
  • Ce laminage est réalisé sous une charge telle que seules les surfaces de contact entre fils sont augmentées, et il ne modifie en aucune manière le profil des fils entre les surfaces de contact.
  • Le diamètre des tubes doit être choisi en fonction des caracté­ristiques du fluide circulant dans ces tubes, de son débit et des pertes de charge admises tout en respectant une vitesse de nature à procurer un bon échange thermique entre le fluide et la paroi du tube métallique.
  • Les tubes sont d'une matière à haute conductibilité, par exemple du cuivre, et ils sont disposés de préférence à intervalles réguliers. Ils présentent de préférence deux méplats parallèles entre eux sur lesquels sont soudées les toiles métalliques. Par soudure, on comprend également tout autre moyen de fixation, par exemple le brasage, le collage etc.....
  • L'intervalle entre les tubes est fonction du diamètre des fils de chaîne et des écarts de température admissibles entre gaz et fluide. En général les tubes sont disposés substantiellement parallèlement entre eux et écartés de 1 à 10 cm, le diamètre des fils de chaîne étant choisi en fonction de cet écart.
  • Les tubes, en général circulaires, sont partiellement aplatis par toute méthode connue de manière à présenter deux méplats parallèles entre eux, destinés à assurer une liaison efficace entre toiles et tubes, tant en vue d'une solidité satisfaisante du panneau, qu'en vue d'un bon transfert aux tubes de l'enthalpie recueillie ou émise par les fils des toiles.
  • Les panneaux unitaires peuvent avoir des dimensions très variables et sont en général de section rectangulaire ou carrée.
  • Les échangeurs du type revendiqué comprennent un seul panneau ou sont formés par assemblage de panneaux unitaires dont le nombre peut même dépasser 10, selon l'ampleur du gradient de température à assurer dans un échange méthodique à contre-courant entre le gaz et le fluide circulant dans les tubes.
  • De plus la texture des toiles des panneaux successifs peut être différente pour s'adapter à l'évolution du transfert thermique à assurer au cours du passage du gaz au travers de l'échangeur.
  • Des entretoises entre les panneaux disposées perpendiculairement aux tubes, assurent avec les tubes, la rigidité de l'ensemble des panneaux et un écartement régulier entre deux panneaux.
  • Cet écartement est en général constant, mais il n'est pas exclu de le faire éventuellement varier.
  • Des collecteurs montés aux extrémités des tubes ou des connexions entre les extrémités des tubes de panneaux successifs, assurent la circulation du fluide; ces collecteurs sont éventuellement munis de séparations pour adapter la circulation du fluide au niveau d'enthalpie que le gaz est susceptible de recevoir ou d'émettre. Ces séparations permettent un échange méthodique entre gaz et fluide chaque fois que cela est nécessaire et réalisable.
  • Le courant gazeux est introduit de préférence perpendiculairement aux panneaux par des gaines de section en général identique à celle de l'échangeur; la même disposition est adoptée à la sortie de l'échangeur.
  • Les collecteurs ou des tôles en cas de connexions entre les extré­mités des tubes de panneaux successifs, servent de gaines sur deux des quatre côtés de l'échangeur; les collecteurs sont en contact direct avec les toiles à l'extrémité des tubes.
  • Dans le cas de connexions entre extrémités des tubes de panneaux successifs, une entretoise souple est montée entre la tôle et les toiles métalliques de manière à permettre la dilatation différen­tielle des panneaux.
  • Sur les deux autres côtés de l'échangeur, des tôles également montées avec une entretoise souple épousant les bords des toiles métalliques, forment les deux autres côtés de la gaine de l'échangeur.
  • Pour des raisons de protection contre une éventuelle corrosion, un dépôt ou un traitement superficiel de type quelconque peut être appliqué aux éléments constitutifs de l'échangeur formé des panneaux unitaires et des collecteurs.
  • On peut envisager par exemple, un dépôt électrolytique d'un métal ou d'un revêtement protecteur à base d'un enduit ou d'une peinture par électrodéposition ou par électrophorèse.
  • Suivant une réalisation préférentielle dans le cas des aéroré­frigérants, les échangeurs à toiles métalliques du type revendiqué sont groupés en étoile. Les panneaux des échangeurs sont disposés verticalement, et les échangeurs sont assemblés en étoile autour d'une gaine centrale d'aspiration de l'air.
  • En effet dans les aéroréfrigérants industriels, les puissances thermiques à évacuer peuvent atteindre plusieurs dizaines de méga­watts, ce qui implique la mise en oeuvre de surfaces frontales importantes.
  • Les échangeurs décrits ci-dessus sont regroupés par paires autour d'une gaine centrale qui réunit les veines d'air recueillies entre les deux faces des branches de l'étoile.
  • Dans le cas des aéroréfrigérants, un ou plusieurs ventilateurs installés dans la gaine surmontant l'étoile créent la dépression nécessaire au passage du courant d'air au travers des échangeurs à toiles métalliques du type revendiqué.
  • Pour cela, la face inférieure de l'étoile est entièrement fermée ainsi que la partie supérieure de chaque branche située autour de la gaine. La vitesse du ou des ventilateurs doit être réglable de manière à limiter la consommation d'électricité au gré des conditions climatiques.
  • Si la température du fluide à refroidir est sensiblement plus élevée que celle de l'air, l'adjonction d'une cheminée de hauteur suffisante dans le prolongement de la gaine est susceptible de créer un tirage naturel capable de vaincre la perte de charge au passage de l'air au travers des toiles métalliques appropriées. Cette dispo­sition permet d'éviter l'installation de ventilateurs, la consommation d'électricité, et la nuisance sonore des ventilateurs.
  • La disposition inverse avec cheminée inférieure permet de capter l'enthalpie de l'air par un fluide à réchauffer.
  • L'invention décrite qui permet d'utiliser le haut pouvoir convecteur des fils métalliques, présente de nombreux avantages.
  • L'avantage le plus important est certainement le maintien d'un coefficient d'échange thermique élevé même à faible vitesse frontale du gaz perpendiculairement aux toiles métalliques.
  • Cette caractéristique permet de limiter la vitesse du gaz à un niveau suffisant pour assurer le débit d'enthalpie cédée au gaz (cas des aéroréfrigérants) ou extraites du gaz (cas des refroidisseurs de gaz) au cours de son passage dans l'échangeur à toiles métalliques.
  • Il en résulte la possibilité de fortes réductions de la vitesse frontale de l'air, susceptible d'apporter des économies très élevées de l'énergie consommée par les ventilateurs. En effet, la consommation d'énergie pour un circuit déterminé est proportionnelle au cube de la vitesse du gaz. Si la structure des toiles donne la même perte de charge que des échangeurs à tubes ailetés ou à plaques, la possibilité de réduction de la vitesse du gaz par exemple de 3 m/sec à 1 m/sec, entraîne une réduction de la consommation d'énergie dans le rapport 1³/3³ = 1/27.
  • En outre, si un écart faible entre les températures du gaz et du fluide circulant dans les tubes est requis, comme par exemple dans les procédés de sèchage faisant l'objet du brevet belge n° 902120 et du brevet francais n° 86 04883, les échangeurs à toiles métal­liques permettent d'obtenir économiquement cet écart faible, car même à faible vitesse du gaz, la différence entre la température du gaz et la température du fluide, peut être très faible.
  • Du fait de leur conception, les échangeurs à toiles métalliques sont nettement plus compacts et plus légers que les échangeurs a tubes ailetés habituellement utilisés dans l'industrie, et la disposition en étoile permet de réduire fortement la surface occupée au sol.
  • En particulier, dans certains procédés de l'industrie chimique impliquant la condensation d'un gaz, il est possible grâce à l'écart réduit entre la température de l'air et celle du fluide refroidi, de dissocier l'élimination d'enthalpie dans l'atmosphère par un aéroréfrigérant à toiles métalliques du type revendiqué, et la condensation du gaz avec éventuel refroidissement du liquide obtenu, en utilisant un liquide caloporteur intermédiaire entre l'aéroréfrigérant et le condenseur/refroidisseur du produit chimique. Ce liquide peut être de l'eau éventuellement glycolée pour la protection contre le gel.
  • La présente invention sera mieux comprise à l'aide des figures 1, 2 et 3.
    • La figure 1 représente une coupe partielle d'un ensemble de 3 panneaux unitaires formés chacun par 2 toiles, séparés entre eux par des entretoises.
    • La figure 2 représente un panneau unitaire formé de 2 ensembles de 2 toiles métalliques entre lesquels sont soudés à intervalles, des tubes métalliques disposés substantiellement parallèlement entre eux, dans lesquels circule le fluide.
    • La figure 3 montre une vue en plan d'un ensemble de 24 échangeurs disposés par paire dans les 12 branches d'une étoile.
  • Ces figures ne représentent que des exemples de réalisation et ne limitent en aucun cas la présente invention.
  • Suivant la figure 1, l'échangeur 1 est constitué de 3 panneaux unitaires 2, 3 et 4, séparés entre eux par des entretoises 5 et 6.
  • Les entretoises constituées, par exemple, par un profilé adéquat en matière plastique ou autres matériaux, ont une épaisseur de quelques millimètres.
  • Les toiles métalliques 7 et 8 du panneau 2 sont soudées à inter­valles réguliers aux tubes voisins 9 et 10.
  • Les toiles métalliques utilisées sont obtenues par tissage de fils métalliques, par exemple en cuivre, d'un diamètre de 0,3 mm en trame et de 0,6 mm en chaîne.
  • Les tubes d'un diamètre de 5 mm sont disposés parallèlement entre eux et espacés entre eux, par exemple de 3 cm.
  • La même disposition est choisie pour les panneaux 3 et 4, placés de manière à assurer une disposition en quinconce des tubes métal­liques
  • Les tubes métalliques 9 et 10 ainsi que les tubes des autres panneaux 3 et 4 présentent chacun des méplats 11 et 12.
  • Les méplats ont été obtenus par tout moyen connu tel qu'un aplatissement partiel du tube ou directement en fabrication à partir d'une filière profilée.
  • Les méplats des tubes utilisés dans l'exemple présenté à la figure 1, ont une largeur d'environ 3 mm.
  • Suivant la figure 2, les ensembles 13 et 14 formés chacun de 2 toiles 15 et 16, 17 et 18, sont soudés respectivement aux points 19 et 20, 21 et 22, aux tubes 23 et 24.
  • Les toiles sont séparées entre elles d'un espace de quelques millimètres.
  • Suivant la figure 3, un ensemble 25 de 24 échangeurs disposés verticalement et groupés par paire 26 et 27, en 12 branches sembla­bles à la branche 28, forment l'étoile 29 autour et en dessous de la gaine circulaire 30.
  • Le ventilateur à axe vertical 31 centré dans la gaine 30 crée dans l'étoile 29, la dépression nécessaire à l'aspiration de l'air au travers des échangeurs.
  • Le circuit de l'air pour l'échangeur 26 a été indiqué par les flèches 32 et 33.
  • Les échangeurs schématisés à la figure 3 peuvent être d'un type quelconque. Par exemple, la disposition des échangeurs des figures 1 et 2 peut être choisie. L'échangeur unitaire utilisé peut comprendre de 1 à plus de 10 panneaux unitaires.
  • De telles réalisations permettent d'obtenir des coefficients d'échange thermique élevés.
  • Par exemple, un échangeur composé de 6 panneaux unitaires de deux toiles, similaires à ceux décrits ci-dessus, donne un coefficient d'échange thermique voisin de 2,5 kW par m² de surface frontale, et par degré de différence logarithmique des températures entre gaz et fluide, même pour une vitesse frontale de l'ordre de 1 mètre par seconde, avec une perte de charge d'environ 3 mm de colonne d'eau.

Claims (8)

1. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide formé d'un ou de plusieurs panneaux unitaires d'échange constitués de toiles métal­liques, caractérisé en ce que le panneau unitaire comprend au moins deux toiles tissées en fils métalliques à haute conductivité ther­mique, entre lesquelles sont soudés à intervalles des tubes métal­liques disposés substantiellement parallèlement entre eux, dans lesquels circule le fluide.
2. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide formé d'un ou de plusieurs panneaux unitaires d'échange constitués de toiles métal­liques, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le panneau unitaire comprend des ensembles d'au moins deux toiles tissées en fils métalliques à haute conductivité thermique, entre lesquels sont soudés à intervalles des tubes métalliques disposés substantielle­ment parallèlement entre eux, dans lesquels circule le fluide.
3. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide formé d'un ou de plusieurs panneaux unitaires d 'échange constitués de toiles métal­liques, suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le panneau unitaire comprend des ensembles de 2 ou 3 toiles tissées en fils métalliques à haute conductivité thermique entre lesquels sont soudés à intervalles des tubes métalliques disposés substan­tiellement parallèlement entre eux dans lesquels circule le fluide
4. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide formé d'un ou de plusieurs panneaux unitaires d 'échange constitués de toiles métal­liques, suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fils métalliques à haute conductivité thermique des toiles tissées sont en cuivre d'un diamètre compris entre 0,1 et 3 mm.
5. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide formé de panneaux unitaires d'échange constitués de toiles métalliques, suivant les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fils métalliques des toiles perpendiculaires aux tubes sont d'un diamètre plus élevé que les fils parallèles aux tubes.
6. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide formé de panneaux unitaires d'échange constitués de toiles métalliques suivant les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les surfaces de contact entre fils sont augmentées par laminage des toiles.
7. Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide formé de panneaux unitaires d'échange, constitués de toiles métalliques suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les tubes métalliques sont disposés à intervalles réguliers, et présentent deux méplats parallèles entre eux, sur lesquels sont soudées les toiles métalliques.
8. Ensemble d'échangeurs de chaleur entre un gaz et un fluide, suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les échan­geurs de chaleur employés comme aéroréfrigérants, sont disposés verticalement en étoile autour et en dessous d'une gaine d'aspi­ration de l'air.
EP19890870108 1988-07-29 1989-07-07 Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide à pouvoir d'échange thermique élevé Expired - Lifetime EP0354892B1 (fr)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE8800885 1988-07-29
BE8800885A BE1002337A6 (fr) 1988-07-29 1988-07-29 Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide a pouvoir d'echange thermique eleve.
BE8900622A BE1004276A6 (fr) 1989-06-08 1989-06-08 Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide a pouvoir d'echange thermique eleve.
BE8900622 1989-06-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0354892A1 true EP0354892A1 (fr) 1990-02-14
EP0354892B1 EP0354892B1 (fr) 1993-03-17

Family

ID=25662382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19890870108 Expired - Lifetime EP0354892B1 (fr) 1988-07-29 1989-07-07 Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide à pouvoir d'échange thermique élevé

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0354892B1 (fr)
DE (1) DE68905402T2 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0435842A1 (fr) * 1989-12-22 1991-07-03 Société Anonyme ECONERGIE Procédé de chauffage par pompes à chaleur
ES2163339A1 (es) * 1998-07-02 2002-01-16 Van Weezel Daniel Campagne Condensador hilado.

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010034019A1 (de) 2010-08-11 2012-02-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Wärmeübertrager, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR793344A (fr) * 1934-10-24 1936-01-22 échangeur thermique
US2601973A (en) * 1949-06-25 1952-07-01 Air Preheater Layered element for heat transfer cores
FR2428224A2 (fr) * 1978-06-06 1980-01-04 Martel Catala & Cie Ets Perfectionnements aux faisceaux tubulaires et a leur procede de fabrication
AT379019B (de) * 1981-07-01 1985-11-11 Kuprian Systembau Ges M B H Waermetauscher

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR793344A (fr) * 1934-10-24 1936-01-22 échangeur thermique
US2601973A (en) * 1949-06-25 1952-07-01 Air Preheater Layered element for heat transfer cores
FR2428224A2 (fr) * 1978-06-06 1980-01-04 Martel Catala & Cie Ets Perfectionnements aux faisceaux tubulaires et a leur procede de fabrication
AT379019B (de) * 1981-07-01 1985-11-11 Kuprian Systembau Ges M B H Waermetauscher

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0435842A1 (fr) * 1989-12-22 1991-07-03 Société Anonyme ECONERGIE Procédé de chauffage par pompes à chaleur
ES2163339A1 (es) * 1998-07-02 2002-01-16 Van Weezel Daniel Campagne Condensador hilado.

Also Published As

Publication number Publication date
EP0354892B1 (fr) 1993-03-17
DE68905402T2 (de) 1993-09-16
DE68905402D1 (de) 1993-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2705445A1 (fr) Echangeur de chaleur à plaques.
FR2824895A1 (fr) Ailette ondulee a persiennes pour echangeur de chaleur a plaques, et echangeur a plaques muni de telles ailettes
EP2577181B1 (fr) Module pour absorbeur thermique de recepteur solaire, absorbeur comportant au moins un tel module et recepteur comportant au moins un tel absorbeur
EP0017517B1 (fr) Dispositif à chenaux pour le mélange des flux secs et humides de réfrigérant atmosphérique mixte à flux d'air parallèles
EP2379977A1 (fr) Échangeur de chaleur comprenant des tubes a ailettes rainurées
EP4302019A1 (fr) Dispositif de climatisation a refroidissement indirect par evaporation
EP0314585A1 (fr) Echangeur de chaleur gaz/liquide avec condensation
EP0354892B1 (fr) Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide à pouvoir d'échange thermique élevé
FR3086048A1 (fr) Dispositif de regulation thermique, notamment de refroidissement
EP3234488B1 (fr) Plaque d'echange thermique a microcanaux et echangeur thermique comportant au moins une telle plaque
BE1002337A6 (fr) Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide a pouvoir d'echange thermique eleve.
EP0117829A1 (fr) Echangeur de chaleur à tuyaux
BE1004276A6 (fr) Echangeur de chaleur entre un gaz et un fluide a pouvoir d'echange thermique eleve.
EP2878908B1 (fr) Installation de traitement d'air comprenant un échangeur air/air à double flux
EP2661597B1 (fr) Échangeur de chaleur en matériaux polymères et composites
FR3112842A1 (fr) Dispositif de refroidissement d’effluents gazeux provenant d’une installation pour la production d’aluminium par electrolyse ignee
FR2776058A1 (fr) Echangeur de chaleur multi-flux comportant des conduits d'entree et de sortie d'agent refrigerant interconnectes par des passages d'un tube en forme de plaque
BE1006482A4 (fr) Dispositif de garnissage pour installation de mise en contact de liquide et de gaz.
EP2405209A1 (fr) Dispositif d'admission et de mixage d'air pour pompe à chaleur
FR3026164A1 (fr) Echangeur de chaleur pour vehicule automobile
EP2633242B1 (fr) Système d'échange thermique entre de l'air situé à l'intérieur d'un espace et de l'air situé à l'extérieur de l'espace
EP2529415A2 (fr) Module de production d'énergie mixte photovoltaïque et thermique à partir du rayonnement solaire, et installation équipée de tels modules
FR2930982A1 (fr) Echangeur thermique a fils creux tisses
FR2804206A1 (fr) Echangeur thermique a courants croises
FR3154796A1 (fr) Dispositif de régulation thermique

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BE CH DE FR GB IT LI NL SE

17P Request for examination filed

Effective date: 19900724

17Q First examination report despatched

Effective date: 19910313

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): BE CH DE FR GB IT LI NL SE

REF Corresponds to:

Ref document number: 68905402

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19930422

RAP4 Party data changed (patent owner data changed or rights of a patent transferred)

Owner name: SOCIETE ANONYME ECONERGIE

ITF It: translation for a ep patent filed
GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 19930602

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Effective date: 19930731

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

BERE Be: lapsed

Owner name: S.A. ECONERGIE

Effective date: 19930731

26N No opposition filed
EAL Se: european patent in force in sweden

Ref document number: 89870108.1

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 20080708

Year of fee payment: 20

Ref country code: DE

Payment date: 20080730

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 20080711

Year of fee payment: 20

Ref country code: IT

Payment date: 20080717

Year of fee payment: 20

Ref country code: FR

Payment date: 20080730

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20080630

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 20080626

Year of fee payment: 20

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: PE20

Expiry date: 20090706

NLV7 Nl: ceased due to reaching the maximum lifetime of a patent

Effective date: 20090707

EUG Se: european patent has lapsed
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20090706

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20090707