FR2468095A1 - Elements transmetteurs de chaleur pour echange thermique par regeneration - Google Patents

Elements transmetteurs de chaleur pour echange thermique par regeneration Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un élément transmetteur de chaleur 1 pour échange thermique par régénération, en forme de sphère ou polyèdre creux rigide ou non dont l'enceinte interne est partiellement remplie d'un liquide conducteur de chaleur 3 et d'une vapeur 4 de ce liquide. L'invention concerne également l'utilisation de tels éléments dans un échangeur de chaleur disposés en couche turbulente ou en couche statique.

Description

La présente invention concerne les éléments trans-
metteurs de chaleur pour échange thermique par ré-
génération. L'invention procède des tubes calorifiques bien connus utilisés comme éléments pour l'échange inten-
sif de chaleur.
Ces tubes calorifiques transmettent la chaleur de la zone chaude à la zone froide par l'intermédiaire
d'un agent tel que l'eau qui se vaporise à l'extré-
mité chaude du tube et se condense à son extrémité froide. Les tubes calorifiques sont des corps immobiles et rigides transférant la chaleur d'une enceinte chaude
à une enceinte plus froide.
Dans beaucoup de cas, en particulier dans les appa-
reils d'échange de chaleur entre des gaz à forte teneur en poussier ou des liquides contenant des impuretés, il se -orme, sur la surface de ces tubes
calorifiques connus, des incrustations très diffi-
ciles à éliminer.
La présente invention a pour objet de réaliser des éléments transmetteurs de chaleur permettant un échange de chaleur intensif et sans entraves, et pouvant être nettoyés sans appareillage compliqué Ce but est atteint, conformément _ l'invention, par un dispositif dans lequel les éléments ont la forme de sphères creuses rigides ou de polyèdres creux dans lesquels l'enceinte interne libre est partiellement remplie d'un liquide conducteur de chaleur et d'une vapeur de ce liquide Pour des raisons de technique thermodynamique, il est indispensable, dans certains cas, de donner aux
surfaces creuses rigides la forme d'éléments élas-
tiques dans lesquels sont disposés des éléments de renforcement. En outre, les éléments selon l'invention pourront être disposés en couche turbulente ou en couche statique. Contrairement aux tubes calorifères connus, les éléments selon l'invention sont mobiles pendant le fonctionnement du dispositif ou, en d'autres termes, peuvent se déplacer cycliquement des zones chaudes
aux zones froides et inversement.
Dans l'enceinte chaude, l'accumulation de chaleur dans les éléments s'effectue par chauffage de la
paroi et du liquide interne mais également par va-
porisation d'une partie de ce liquide.
Après translation des éléments dans l'enceinte
froide, la cession de chaleur s'effectue par refroi-
dissement de la paroi, refroidissement du liquide
et condensation de la vapeur.
L'avantage décisif de l'invention réside dans le fait que les éléments selon l'invention sont faciles à nettoyer, c'est à dire se nettoient d'eux-mêmes lorsqu'ils sont disposés en couche turbulente les éléments selon l'invention fonctionnent comme les tubes calorifiques et possèdent un coefficient d'échange thermique au moins égal à ces derniers L'invention est décrite ci-après en détail en se
référant à quelques exemples préférés, non limita-
tifs, de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 montre un élément selon l'invention ayant la forme d'une sphère creuse; - la figure 2 montre un élément selon l'invention en forme de sphère creuse avec enveloppe externe élastique, représenté à basse température; - la figure 3 montre l'élément de la figure 2 représenté à haute température;
- les figures 4, 5, 6 et 7 montrent diverses dispo-
sitions de l'élément selon l'invention placé dans un échangeur de chaleur Ijilngstrbm; - la figure 8 montre des éléments selon l'invention disposés dans un échangeur de chaleur à colonne en couche turbulente; et - la figure 9 montre des éléments selon l'invention disposés dans un échangeur de chaleur à colonne
eqcouche statique.
L'élément selon l'invention, représenté à la figure 1, se présente sous la forme d'une sphère creuse 1 composée d'une paroi 2 renfermant un liquide 3 et un gaz 4 engendré par la vaporisation dudit liquide Ce liquide peut être de l'eau, du fréon, un alcool, ou autres substances semblables. Dans la version rigide de l'élément 1, cette paroi 2 peut être en
matière métallique ou non métallique.
Les figures 2 et 3 représentent une version particu-
lière de l'élément 1 selon l'invention, dans laquel-
le la paroi 2 est constituée par une enveloppe élas-
tique 5 en caoutchouc ou matière synthétique résis-
tant à la chaleur. Pour que les divers éléments
élastiques ne s 'écrasent pas lorsqu'ils sont dispo-
sés en plusieurs couches superposées, des éléments de renforcement 6, visibles sur les figures 2 et 3,
sont disposés à l'intérieur de ces éléments sphéri-
ques. Aux basses températures, l'enveloppe élasti-
que externe 5 s'appliquera aux éléments de renforce-
ment (figure 2) tandis qu'elle se dilatera aux tem-
pératures élevées (figure 3).
Les figures4, 5 et 6 représentent le rotor d'un échangeur de chaleur LjUngstr'5m 7 à axe vertical 8 Sur la figure 4, les éléments 1 selon l'invention
sont placés au dessus des masses accumulatrices ha-
bituelles, tandis qu'ils sont placés au dessous dans
le cas de la figure 5.
La figure 6 montre un échangeur de chaleur IjUng-
strëm sans masses accumulatrices habituelles et ne
contenant que les éléments 1 selon l'invention.
L'entrée de gaz froid est située en 10 tandis que l'èntrée de gaz chaud est située en 11. Selon le sens dans lequel les éléments 1 sont balayés par les courants gazeux, il se forme une couche statique ou une couche turbulente. Une couche turbulente ne se forme que lorsque le courant gazeux est introduit par en dessous dans l'échangeur de chaleur. Si, par
exemple, l'axe 8 du rotor 7 est placé horizontale-
ment (figure 7), de façon que les éléments 1 soient
disposés en souche statique, leur nettoyage s'effec-
tue par leur roulement dans les divers secteurs de
compartimentage, sans besoin d'une consommation d'é-
:nergie pour un dispositif soufflant. La figure 8 montre un échangeur de chaleur à colonne
à couche turbulente dans lequel le gaz chaud, intro-
duit en 12, échauffe les éléments 1 et quitte la co-
lonne en 13. Le gaz froid entre en 14 et quitte la colonne en 15. Le;éléments échauffés tombent, par un dispositif 16, dans la partie inférieure de la colonne et sont ramenés dans la partie supérieure de celle-ci par un système transporteur pneumatique
ou mécanique 17, non représenté en détail.
La figure 9 montre un échangeur de chaleur à colonne à couche statique ans lequel les éléments échauffés 1 sont amenés, par portions, par exemple au moyen d'une vanne à roue cellulaire 18, dans la partie inférieure de la colonne o ils échauffent le gaz froid puis sont ramenés dans la partie supérieure
de celle-ci par le système transporteur 17.

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS
    1, * Ilements transmetteurs de chaleur pour échange thermique par régénération, caractérisée en ce que lesdits éléments (1) ont la forme de sphères creuses rigides ou de polyèdres creux dont l'enceinte interne libre est partiellement remplie d'un liquide conducteur de chaleur (3)
    et d'une vapeur (4) de ce liquide.
  2. 2. Eléments transmetteurs de chaleur selon la Reven-
    dication 1, caractérisés en ce que les sphères
    creuses comportent une enveloppe élastique ex-
    terne (5) dans laquelle sont disposés des élé-
    ments de renforcement (6).
  3. 3. Procédé industriel nouveau caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser les éléments selon
    une quelconque des Revendications 1 ou 2 dis-
    posés en couche turbulente et/ou en couche statique.
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