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J E u r o p a i s c h e s
Patentamt
European Patent Office @ Numéro de publication: 0 0 6 5 4 5 3
Office européen des brevets ^ ^
DEMANDE DE BREVET E U R O P E E N
@ Numéro de dépôt: 82400825.4 ® Int. Ci.3: F 28 F 1/04, F 28 F 1/22, F 2 8 D 3/02, F 28 F 19/06,
@ Date de dépôt: 05.05.82 F 25 D 17/02
® Priority: 05.05.81 FR 8108846 @ Demandeur: ELECTRICITE DE FRANCE Service National, 2, rue Louis Murat, F-75008 Paris (FR) Demandeur: Charles, Robert, 4, Esplanade O. Medale, F-81370 Saint Suipice (FR)
® Date de publication de la demande: 24.11.82 Bulletin 82/47 @ ,nventeur: Charles, Robert, 4, Esplanade O. M6dale, F-81370 Saint Suipice (FR) Inventeur: Chapelle, Jules, 2, rue Louis Murat, F-75008 Paris (FR)
@ Etatscontractantsd6signes:BECHDEFRGBITLINL @ Mandataire: Fort, Jacques et al, CABINET
SE PLASSERAUD 84, rue d'Amsterdam, F-75009 Paris (FR)
C0 10
< t 10 ( 0 o o CL III
@ Echangeur de chaleur à nappe de tubes métalliques.
'échangeur de chaleur, délimité par deux surfaces parallèles destinées à être placées en position sensiblement verticale lors de l'utilisation, comporte une nappe de tubes métalliques parallèles (10) reliés de façon à constituer un circuit pour un premier fluide. Ces tubes sont imbriqués avec une nappe d'organes métalliques allongés compre- nant des seconds tubes (11a) parcourus par un second fluide. L'échangeur comporte en partie haute un canal (19) d'alimentation des surfaces en eau de ruissellement per- mettant de former de la glace sur l'échangeur. Les tubes sont avantageusement en acier galvanisé à chaud, à section rectangulaire et en contact avec les organes allongés adja- cents par toute la surface des faces en regard des organes allongés.
Là p r é s e n t e i n v e n t i o n a pour o b j e t un é c h a n g e u r d e c h a l e u r d é l i m i t é par deux s u r f a c e s p a r a l l è l e s d e s t i n é e s à ê t r e p l a c é e s en p o s i t i o n s e n s i b l e m e n t v e r t i c a l e l o r s d e l ' u t i l i s a t i o n , c o m p o r t a n t un f a i s c e a u de t u b e s m é t a l l i q u e s p a r a l l è l e s r e l i é s de f a ç o n à c o n s t i t u e r un c i r c u i t pour u n p r e m i e r f l u i d e e t i m b r i q u é s au m o i n s a v e c un f a i s c e a u d ' o r - g a n e s m é t a l l i q u e s a l l o n g é s en c o n t a c t t h e r m i q u e a v e c l e s t u b e s et avec un s e c o n d f l u i d e p o u r f o r m e r une n a p p e , l e s f l u i d e s p o u v a n t c i r c u l e r en p h a s e u n i q u e ( l i q u i d e ou g a z ) ou y c h a n g e r de p h a s e .
On c o n n a i t d é j à de n o m b r e u x é c h a n g e u r s d e . c h a l e u r d e c e t y p e . Les o r g a n e s a l l o n g é s p e u v e n t n o t a m m e n t ê t r e c o n s - t i t u é s par des t u b e s a p p a r t e n a n t à un c i r c u i t pour le s e - cond f l u i d e ou p a r des a i l e t t e s en c o n t a c t t h e r m i q u e a v e c un f l u i d e a m b i a n t , t e l que l ' a t m o s p h è r e . Ces é c h a n g e u r s u t i l i s e n t en r è g l e g é n é r a l e des t u b e s c y l i n d r i q u e s . L o r s - q u ' o n c h e r c h e à o b t e n i r des t r a n s f e r t s t h e r m i q u e s é l e v é s , on l e s c o n s t i t u e ou o n l e s e n r o b e d ' u n m a t é r i a u bon c o n d u c - t e u r , t e l que le c u i v r e ou l ' a l u m i n i u m .
La p r é s e n t e i n v e n t i o n v i s e à f o u r n i r un é c h a n g e u r r é - p o n d a n t m i e u x que ceux a n t é r i e u r e m e n t c o n n u s aux e x i g e n c e s de la p r a t i q u e , n o t a m m e n t en ce q u ' i l p e r m e t de r é a l i s e r des é c h a n g e u r s de c h a l e u r q u i , t o u t à la f o i s , o n t un c o û t m o d é r é , o n t un c o e f f i c i e n t d ' é c h a n g e é l e v é e t p e r m e t t e n t
des é c h a n g e s t h e r m i q u e s e n t r e t r o i s f l u i d e s .
Dans ce b u t , l ' i n v e n t i o n p r o p o s e n o t a m m e n t un é c h a n - g e u r du g e n r e c i - d e s s u s d é f i n i d o n t l e s t u b e s s o n t de s e c - t i o n r e c t a n g u l a i r e ( a v a n t a g e u s e m e n t c a r r é e ) et en c o n t a c t a v e c l e s o r g a n e s a l l o n g é s a d j a c e n t s , c o m o r e n a n t des s e c o n d s t u b e s a y a n t é g a l e m e n t une s e c t i o n r e c t a n g u l a i r e , p a r t o u t e la s u r f a c e des f a c e s en r e g a r d d e s d i t s t u b e s et qui e s t p r é v u p o u r des t r a n s f e r t s de c h a l e u r e n t r e l e s deux f l u i d e s et un f l u i d e s u p p l é m e n t a i r e c i r c u l a n t a u t o u r de l ' é c h a n g e u r .
On v o i t que l ' é c h a n g e u r p r é s e n t e a i n s i une c o n s t i t u - t i o n m o n o c o u c h e , c h a q u e p r e m i e r t u b e a y a n t deux f a c e s o p p o - s é e s l i b r e s e t deux s u r f a c e s en c o n t a c t avec l e s t u b e s a d - j a c e n t s . Les t u b e s s o n t a v a n t a g e u s e m e n t en a c i e r , p r o t é g é s
s u r l e u r s q u a t r e f a c e s c o n t r e l e s c o r r o s i o n s d ' o r i g i n e e x - t e r n e et r e l i é s t h e r m i q u e m e n t avec l e s o r g a n e s a l l o n g é s a d j a c e n t s par une g a l v a n i s a t i o n à c h a u d . C e t t e g a l v a n i s a - t i o n r e m p l i t p l u s i e u r s f o n c t i o n s d i s t i n c t e s : la d u r é e d e v i e de l ' é c h a n g e u r e s t c o n s i d é r a b l e m e n t a u g m e n t é e , y c o m - p r i s l o r s q u e l ' é c h a n g e u r e s t e x p o s é aux a g e n t s a t m o s p h é r i - q u e s , à un p o i n t t e l q u ' u n e g a r a n t i e d é c e n n a l e e s t p o s s i - b l e . Du f a i t de la c o n d u c t i b i l i t é t h e r m i q u e é l e v é e du z i n c
( d o u b l e de c e l l e du f e r ) , le c o e f f i c i e n t d ' é c h a n g e t h e r m i - que e n t r e l e s t u b e s e t l e s o r g a n e s a l l o n g é s d e v i e n t t r è s s a t i s f a i s a n t . On p e u t t o u t e f o i s u t i l i s e r un m a t é r i a u a u t r e que l ' a c i e r , n o t a m m e n t un m é t a l a p t e à ê t r e mis en f o r m e p a r f i l a g e à la p r e s s e ( a l u m i n i u m e t a l l i a g e s l é g e r s p a r e x e m u l e ) .
L ' i n v e n t i o n t r o u v e une a p p l i c a t i o n p a r t i c u l i è r e m e n t i m p o r t a n t e , b i e n que non e x c l u s i v e , dans l e s i n s t a l l a t i o n s de f o u r n i t u r e d ' e a u c h a u d e c o m p r e n a n t un c i r c u i t t h e r m o - d y n a m i q u e p a r c o u r u p a r u n f l u i d e f r i g o r i g è n e ( f l u i d e B) e t d o n t l a s o u r c e f r o i d e c o m p o r t e un é c h a n g e u r s o l a i r e . L ' é c h a n g e u r de c h a l e u r s u i v a n t l ' i n v e n t i o n p e u t d a n s c e cas ê t r e u t i l i s é n o t a m m e n t comme é c h a n g e u r - é v a p o r a t e u r , a u q u e l cas l e s s e c o n d s t u b e s s o n t p a r c o u r u s p a r le f l u i d e f r i g o r i g è n e , t a n d i s . q u e l e s p r e m i e r s t u b e s s o n t p a r c o u r u s p a r le f l u i d e non s o l i d i f i a b l e de la s o u r c e f r o i d e ( f l u i d e A). L ' é c h a n g e u r p e u t ê t r e u t i l i s é comme é c h a n g e u r a t m o s -
p h é r i q u e , l e s o r g a n e s p o u v a n t c o m p o r t e r des a i l e t t e s p r o - f i l é e s , p r é s e n t a n t des s u r f a c e s de même l a r g e u r que l e s t u b e s , p r é v u e s p o u r s ' a p p l i q u e r sur ces t u b e s .
Un é c h a n g e u r s u i v a n t l ' i n v e n t i o n e s t p a r t i c u l i è r e - ment i n t é r e s s a n t comme é v a p o r a t e u r d a n s une i n s t a l l a t i o n du g e n r e d é c r i t dans l a d e m a n d e de b r e v e t E P - A - 0 0 4 2 7 9 5 .
D a n s c e t t e i n s t a l l a t i o n , de la g l a c e p e u t se f o r m e r sur des s u r f a c e s d ' u n é c h a n g e u r de c h a l e u r , la c h a l e u r l a t e n t e de c e t t e g l a c e é t a n t f o u r n i e à un c i r c u i t t h e r m o - d y n a m i q u e . L ' é c h a n g e u r c o m p r e n d un c i r c u i t p a r c o u r u p a r un f l u i d e c a l o p o r t e u r i n c o n g e l a b l e ( f l u i d e A) p r o v e n a n t s o i t d ' é c h a n g e u r s s o l a i r e s , s o i t d ' u n e c a p a c i t é c o n t e n a n t
du f l u i d e c h a u d d e s t i n é à d é c o l l e r la g l a c e . On p e u t f a i r e r u i s s e l e r de l ' e a u sur l ' é c h a n g e u r pour d é c o l l e r l a g l a c e .
L ' i n v e n t i o n s e r a m i e u x c o m p r i s e à la l e c t u r e de l a d e s c r i p t i o n de modes p a r t i c u l i e r s de r é a l i s a t i o n de c e l l e - c i , d o n n é s à t i t r e d ' e x e m p l e s non l i m i t a t i f s . La d e s c r i p - t i o n se r é f è r e aux d e s s i n s qui l ' a c c o m p a g n e n t , d a n s l e s - q u e l s :
- l e s f i g u r e s 1 e t 2 s o n t des s c h é m a s de p r i n c i p e m o n t r a n t , en coupe s u i v a n t un p l a n p e r p e n d i c u l a i r e à l ' a x e d e s t u b e s , un f r a g m e n t d ' u n é c h a n g e u r de c h a l e u r à d e u x j e u x de t u b e s ( f i g u r e 1) et à d e u x j e u x de t u b e s et u n j e u d ' a i l e t t e s ( f i g u r e 2 ) ;
- l a f i g u r e 3 e s t un schéma de p r i n c i p e en é l é v a t i o n m o n t r a n t u n e n a p p e d ' é c h a n g e u r de c h a l e u r d e s t i n é à c o n s - t i t u e r c a p t e u r a t m o s p h é r i q u e , p l a c é e en f a ç a d e ;
- la f i g u r e 4 e s t un s c h é m a de p r i n c i p e m o n t r a n t l e s l i a i s o n s e n t r e l e s t u b e s d ' u n é c h a n g e u r à deux j e u x de t u - b e s , de f a ç o n à c o n s t i t u e r u n é c h a n g e u r é v a p o r a t e u r p o u r i n s t a l l a t i o n t h e r m o d y n a m i q u e de f o u r n i t u r e d ' e a u a v e c r u i s s e l l e m e n t , sur l e s deux f a c e s , d ' u n f l u i d e C ( p a r e x e m p l e eau) , du g e n r e d é c r i t d a n s la demande d e b r e v e t E P n ° 0 0 4 2 7 9 5 , / p u i s e e d a n s un b a c e t d e s t i n é e à s e g l a c e r sur l e s p a r o i s p o u r c é d e r sa c h a l e u r l a t e n t e a u f l u i d e B , l e d é g l a ç a g e é t a n t p r o g r a m m é dans le c y c l e ;
- l e s f i g u r e s 5 et 6 s o n t des v u e s e n é l é v a t i o n m o n t r a n t r e s p e c t i v e m e n t l e s c o n n e x i o n s à la p a r t i e d r o i t e et à la p a r t i e g a u c h e d ' u n é c h a n g e u r s u i v a n t le schéma d e la f i g u r e 3 ;
- la f i g u r e 7 e s t une vue en c o u p e de l ' é c h a n g e u r des f i g u r e s 5 et 6 s u i v a n t la l i g n e V I I - V I I d e la f i g u r e 5;
- l a f i g u r e 8 e s t une vue de d e s s u s de la f i g u r e 5 - l a f i g u r e 9 e s t un schéma en p e r s p e c t i v e m o n t r a n t une v a r i a n t e de la f i g u r e 3, l ' é c h a n g e u r n ' é t a n t p l u s p l a n m a i s de f o r m e c y l i n d r i q u e , à deux c i r c u i t s en t u b e s c a r r é s en h é l i c e s i m b r i q u é e s ;
- l e s f i g u r e s 10 et 11 s o n t r e s p e c t i v e m e n t une v u e en é l é v a t i o n et une vue de d e s s u s du f r a g m e n t XI ( f i g u r e
10) d ' u n é c h a n g e u r c o n f o r m e au schéma de la f i g u r e 9 . O n d é c r i r a t o u t d ' a b o r d , en f a i s a n t r é f é r e n c e à l a f i g u r e 1, p u i s à la f i g u r e 2 , la c o n s t i t u t i o n c o u r a n t e d e deux v a r i a n t e s d ' é c h a n g e u r s u i v a n t l ' i n v e n t i o n .
Dans l e s deux c a s , l ' é c h a n g e u r c o m p r e n d une n a p p e p l a n e c o m p o r t a n t des t u b e s m é t a l l i q u e s 10 a l t e r n é s a v e c des o r g a n e s a l l o n g é s . Dans le cas de la f i g u r e 1, c e s
o r g a n e s a l l o n g é s s o n t c o n s t i t u é s par des t u b e s 11a_ i d e n t i q u e s aux t u b e s 10. Dans le cas de la f i g u r e 2, ces o r g a n e s
a l l o n g é s c o m p o r t e n t é g a l e m e n t d e s a i l e t t e s p r o f i l é e s 11b d e même l a r g e u r que les t u b e s . Les t u b e s sont en a c i e r , d e forme r e c t a n g u l a i r e , e t t r a i t é s par g a l v a n i s a t i o n à - c h a u d . Ce t r a i t e m e n t , a v a n t a g e u s e m e n t a p p l i q u é à de l ' a c i e r ( e x e m p t de s i l i c i u m ) , p e u t n o t a m m e n t c o m p o r t e r s u c c e s s i v e m e n t u n d é g r a i s s a g e , un d é c a p a g e à l ' a c i d e c h l o r h y d r i q u e à 50%, un d o u b l e r i n ç a g e , un t r a i t e m e n t par un f l u x c o n s t i t u é p a r un s e l d o u b l e d ' a m m o n i u m et de z i n c , un p r é c h a u f f a g e à 1 1 0 ° C e n v i r o n et une i m m e r s i o n dans une c u v e d e z i n c en f u s i o n à 450°C e n v i r o n . Les o p é r a t i o n s d e r i n ç a g e et de f l u x a g e s o n t s p é c i a l e m e n t r e p r i s e s au j e t sous p r e s s i o n de m a n i è r e à
c h a s s e r t o u t e t r a c e d ' a c i d e et p é n é t r e r au d r o i t des i n t e r - s t i c e s e n t r e t u b e s .
L ' a s s o c i a t i o n de ce type de p r é p a r a t i o n et d ' u n e
i m m e r s i o n dans le z i n c à cette t e m p é r a t u r e c o n d u i t à une d i s s o - l u t i o n d e la c o u c h e s u p e r f i c i e l l e du f e r par le z i n c . On
t r o u v e a i n s i s u c c e s s i v e m e n t , de l ' i n t é r i e u r v e r s l ' e x t é r i e u r du t u b e et sans i n t e r f a c e , le f e r , p u i s un a l l i a g e f e r - z i n c , p u i s du z i n c c o n t e n a n t d u f e r en s o l u t i o n , p u i s le z i n c . En r è g l e g é n é r a l e , on r é a l i s e r a une c o u c h e de 80 m i c r o n s e n v i r o n d ' é p a i s s e u r , sur les q u a t r e f a c e s des t u b e s .
C e t t e g a l v a n i s a t i o n à chaud p e r m e t non s e u l e m e n t d e p r o t é g e r l e s t u b e s , m a i s e n c o r e d ' a m é l i o r e r l e s t r a n s f e r t s t h e r m i q u e s . Par e x e m p l e dans le cas i l l u s t r é en f i g u r e 1 , l e s t u b e s 10 et 11a, p a r c o u r u s par les f l u i d e s e n t r e l e s q u e l s on c h e r c h e à f a v o r i s e r l e s é c h a n g e s t h e r m i q u e s , s o n t
v é r i t a b l e m e n t " s o u d é s " par le zinc de r e v ê t e m e n t . Le c o u p l a g e t h e r m i q u e e s t d o n c e x c e l l e n t . On a en p a r t i c u l i e r , g r â c e
au t r a i t e m e n t s p é c i a l au j e t h a u t e p r e s s i o n , une m e i l l e u r e p é n é t r a t i o n du f l u x et du z i n c pour a s s u r e r et g a r a n t i r u n
r e m p l i s s a g e e t une o b t u r a t i o n h e r m é t i q u e des i n t e r s t i c e s e n t r e t u b e s , c h a q u e f a c e en r e g a r d é t a n t c o m p l è t e m e n t r e c o u v e r t e de z i n c . De la s o r t e , on o b t i e n t u n e l i a i s o n t h e r m i q u e s a n s i n t e r f a c e ou la c o n s t i t u t i o n d ' u n e c a v i t é v i d e d ' a i r , é t a n c h e , p a r f a i t e m e n t c o n d u c t r i c e d e l a c h a l e u r . Non s e u l e m e n t l e s é c h a n g e s t h e r m i q u e s se f o n t avec u n e
r é s i s t a n c e f a i b l e , mais la p r o t e c t i o n c o n t r e les c o r r o s i o n s e x t e r n e s e s t t r è s é l e v é e .
Il f a u t d e p l u s r e m a r q u e r que les c i r c u i t s c o n s t i t u é s p a r des t u b e s c o n t i n u s p e u v e n t r é s i s t e r à une p r e s s i o n t r è s é l e v é e , de l ' o r d r e de 50 b a r s , s a n s dommage, et que l a
c o n s t i t u t i o n de l ' é c h a n g e u r de c h a l e u r en deux f a i s c e a u x é t a n c h e s d i s t i n c t s a s s u r e une g r a n d e s é c u r i t é l o r s q u e l ' u n des f l u i d e s u t i l i s é s e s t c o r r o s i f ou r é a g i t de f a ç o n v i o - l e n t e e n c a s de c o n t a c t avec l ' a u t r e f l u i d e . C e t t e
d i s p o s i t i o n e s t i m p o s é e dans le cas d ' u n e i n s t a l l a t i o n d o m e s t i q u e .
Dans la r é a l i s a t i o n m o n t r é e en f i g u r e 2, les o r g a n e s a l l o n g é s c o m p r e n n e n t un j e u d ' a i l e t t e s en p r o f i l é ou tôle p l i é e dont la s e c t i o n est en forme de M. Là e n c o r e , l ' a c i e r d e s
a i l e t t e s e s t r e c o u v e r t par une couche o b t e n u e par g a l v a n i - s a t i o n à c h a u d , c o u c h e qui a m é l i o r e les t r a n s f e r t s t h e r m i - ques e n t r e a i l e t t e s 11b et t u b e s 10 et l i a .
On p e u t a i n s i r é a l i s e r un é c h a n g e u r de c h a l e u r e n t r e t r o i s f l u i d e s ou même d a v a n t a g e : deux des f l u i d e s c i r c u - l e n t dans deux f a i s c e a u x de t u b e s d i s t i n c t s , t a n d i s q u e le t r o i s i è m e f l u i d e b a i g n e l ' é c h a n g e u r ou r u i s s e l l e s u r ses f a c e s . Un q u a t r i è m e f l u i d e p e u t ê t r e i n j e c t é à c o n t r e - c o u r a n t pour p r o v o q u e r u n c h a n g e m e n t d ' é t a t de l ' u n d e s a u t r e s f l u i d e s en p r é s e n c e .
L e s j o n c t i o n s e n t r e l e s t u b e s d é p e n d r o n t é v i d e m m e n t de l ' a p p l i c a t i o n qui e s t f a i t e de l ' é c h a n g e u r .
L o r s q u e , par e x e m p l e , on s o u h a i t e r é a l i s e r un c a p t e u r ou é c h a n g e u r a t m o s p h é r i q u e , d e s t i n é à ê t r e p o s é en f a ç a d e , une nappe du g e n r e m o n t r é en f i g u r e 3 p e u t ê t r e r e l i é e à un c o l l e c t e u r h a u t 12 et un c o l l e c t e u r bas 13 dans l e s q u e l s d é b o u c h e n t en p a r a l l è l e les t u b e s 10. Les c o n d u i t e s
d ' a d m i s s i o n 14 et d ' é c h a p p e m e n t 15 des c o l l e c t e u r s p e u v e n t ê t r e r e l i é e s en s é r i e o u en p a r a l l è l e j u s q u ' à c o n s t i t u e r la s u r f a c e d ' é c h a n g e r e q u i s e .
Un t e l é c h a n g e u r de c h a l e u r e s t n o t a m m e n t u t i l i s a b l e en t a n t que c a p t e u r a t m o s p h é r i q u e dans une i n s t a l l a t i o n d e f o u r n i t u r e d ' e a u c h a u d e du genre d é c r i t dans la demande de b r e v e t EP 0 0 4 2 7 9 5 .
U n é c h a n g e u r à deux f a i s c e a u x de t u b e s , du g e n r e m o n t r é e n f i g u r e 1, p e u t ê t r e u t i l i s é pour c o n s t i t u e r
l ' é c h a n g e u r é v a p o r a t e u r d ' u n e i n s t a l l a t i o n à c i r c u i t t h e r m o - d y n a m i q u e du g e n r e d é c r i t et r e v e n d i q u é par la demande de b r e v e t n° EP 0 0 4 2 7 9 5 d é j à mentionnée. Un t e l é c h a n g e u r é v a p o r a t e u r e s t p a r t i c u l i è r e m e n t i n t é r e s s a n t d a n s l e c a s d ' u n e i n s t a l l a t i o n d u g e n r e m o n t r é e n f i g u r e 3 de la d e m a n d e a n t é r i e u r e p r é c i t é e , i n s t a l l a t i o n c o n s t i t u a n t une f a b r i q u e de g l a c e quand l ' a p p o r t d ' é n e r g i e s o l a i r e à l ' é c h a n g e u r c o n s t i t u a n t la s o u r c e f r o i d e d e v i e n t i n s u f f i s a n t .
La f i g u r e 4 m o n t r e le schéma d ' u n é c h a n g e u r -
é v a p o r a t e u r u t i l i s a b l e dans une t e l l e i n s t a l l a t i o n , à g é o - m é t r i e p l a n e . Les t u b e s 10 sont r e l i é s en s é r i e - p a r a l l è l e p o u r c o n s t i t u e r le c i r c u i t de f l u i d e B t h e r m o d y n a m i q u e
v a p o r i s a b l e ( f l u i d e f l u o r é t e l que c e l u i d é s i g n é par l a m a r q u e "FREON" en g é n é r a l ) dans l ' é c h a n g e u r . Les t u b e s
11a s o n t m o n t é s e n t r e deux c o l l e c t e u r s 15 et 16 pour c o n s - t i t u e r un c i r c u i t de c i r c u l a t i o n d ' e a u a d d i t i o n n é e d ' u n a n t i g e l t e l q u e le g l y c o l ( f l u i d e A). Ce c i r c u i t se r e f e r - mera par l ' i n t e r m é d i a i r e de la s o u r c e f r o i d e qui p e u t ê t r e un c a p t e u r s o l a i r e ou un c a p t e u r a t m o s p h é r i q u e . L ' é c h a n g e u r e s t c o m p l é t é par un c i r c u i t d ' a m e n é e d ' e a u c h a u d e de f u s i o n . d e g l a c e ( f l u i d e D). Dans le cas d ' u n m o n t a g e du t y p e
i l l u s t r é en f i g u r e s 5 à 8, ce f l u i d e D p é n è t r e par u n e
t u b u l u r e 33 dans un tube mort r a i d i s s e u r i n f é r i e u r 31 ( f i g u r e 6 ), c h e m i n e à c o n t r e - c o u r a n t dans l e s t u b e s 10 et r e s s o r t p a r une t u b u l u r e 18 ( f i g u r e s 4 et 5 a ) .
E n f i n , l ' é c h a n g e u r - e s t a s s o c i é à une rampe de r u i s s e l - l e m e n t 19 p l a c é e a u - d e s s u s , a l i m e n t é e par la t u b u l u r e 1 7 , p a r une pompe de r e l e v a g e non r e p r é s e n t é e et p e r m e t t a n t de d é v e r s e r sur l e s t u b e s de l ' e a u qui s ' y t r a n s f o r m e e n g l a c e e n f o u r n i s s a n t de la c h a l e u r sous forme de c h a l e u r
l a t e n t e de s o l i d i f i c a t i o n l o r s q u e la t e m p é r a t u r e de l a s o u r c e f r o i d e a t m o s p h é r i q u e e s t p a r t i c u l i è r e m e n t b a s s e .
Tel que r e p r é s e n t é sur la f i g u r e 4, le c o l l e c t e u r 16 c o n s t i t u e une b o î t e à eau c l o i s o n n é e en 20 t a n d i s q u e
le c o l l e c t e u r 15 r e h o u c l e t o u s l e s t u b e s a l l e r 10 sur t o u s l e s t u b e s r e t o u r 10 . Les t u b e s 11a du c i r c u i t de f l u i d e
f r i g o r i g è n e s o n t i d e n t i q u e s aux t u b e s 1 0 e t , à t i t r e d ' e x e m - p l e , on a représenté un tube 10 pour chaque tube 11a. Les
" é p i n g l e s " de c i r c u l a t i o n du f l u i d e f r i g o r i g è n e ( f l u i d e B) p e u v e n t ne pas c o m p o r t e r t o u s l e s t u b e s s u c c e s s i f s . D a n s
le cas g é n é r a l de m é p i n g l e s c o m p o r t a n t c h a c u n e n t u b e s 11a, o n d e v r a a v o i r (m + 1)n t u b e s 1 1 a et (m + 1) n + 1 t u b e s
10. La m i s e en s é r i e des b r a n c h e s d ' u n e même é p i n g l e d e s t i n é e au f l u i d e f r i g o r i g è n e e s t a s s u r é e par c o u d a g e à 1 8 0 ° d e s t u b e s , le coude é t a n t p l a c é o b l i q u e m e n t p a r r a p p o r t a u p l a n g é n é r a l du f a i s c e a u p o u r p e r m e t t r e l e
p a s s a g e des t u b e s 10 r e j o i g n a n t l e u r b o î t e à eau. L ' e n s e m - b l e d u f a i s c e a u p e u t ê t r e l i é et r a i d i par des r é g l e t t e s
en t ô l e p l i é e , s o u d é e s p a r p o i n t s sur les t u b e s . Le c i r - c u i t de c i r c u l a t i o n d ' e a u de d é c o l l a g e de la g l a c e p e u t u t i l i s e r des t u b e s m o r t s ou des t u b e s r a i d i s s e u r s .
Au l i e u d ' u n e d i s p o s i t i o n p l a n e , on p e u t u t i l i s e r des d i s p o s i t i o n s c y l i n d r i q u e s ou même en U des t u b e s . L e s
f i g u r e s 9-11 m o n t r e n t une d i s p o s i t i o n c y l i n d r i q u e , p a r t i - c u l i è r e m e n t i n t é r e s s a n t e p o u r c o n s t i t u e r d e s m o d u l e s a y a n t une p u i s s a n c e u n i t a i r e i n f é r i e u r e à 6 0kW ( m a i s o n s i n d i - v i d u e l l e s ) . L ' é c h a n g e u r e s t a l o r s c o n s t i t u é par un a p p a r e i l de forme c y l i n d r i q u e c o n s t i t u é de deux h é l i c e s i m b r i q u é e s ; j o i n t i v e s c o n s t i t u é e s l ' u n e par un t u b e 10, l ' a u t r e par u n t u b e 11a. Ces h é l i c e s s o n t a c c o l é e s s u i v a n t une f a c e d u t u b e c a r r é ou r e c t a n g u l a i r e et l ' e n s e m b l e des t u b e s e s t l i é t h e r m i q u e m e n t par g a l v a n i s a t i o n à c h a u d t r a i t é e s p é c i a - l e m e n t . Un c i r c u i t de r u i s s e l l e m e n t et un c i r c u i t de
d é c o l l a g e de g l a c e s i m i l a i r e s à ceux de la f i g u r e 5 s o n t p r é v u s . Les a i l e t t e s i n t e r n e s et e x t e r n e s s o n t c o n ç u e s e t r é a l i s é s de f a ç o n que la g l a c e tombe v e r t i c a l e m e n t l o r s des c y c l e s de d é g l a ç a g e .
Des p r o f i l s de l i a i s o n e x t e r n e s 40 et i n t e r n e s 41
a s s u r e n t la c o h é s i o n de la s t r u c t u r e .
A t i t r e d ' e x e m p l e , on p e u t c o n s t i t u e r un a p p a r e i l du g e n r e m o n t r é en f i g u r e 9 pour une p u i s s a n c e u n i t a i r e de 4 kw a y a n t un d i a m è t r e de 70 cm et une h a u t e u r d ' e n v i r o n 50 cm.
On d é c r i r a m a i n t e n a n t de f a ç o n d é t a i l l é e une c o n s - t i t u t i o n d ' é c h a n g e u r d o n t le schéma e s t c e l u i de la f i g u r e 4 et qui e s t d e s t i n é à une i n s t a l l a t i o n de f o u r n i t u r e d ' e a u c h a u d e . Cet é c h a n g e u r é v a p o r a t e u r e s t m o n t r é en f i g u r e s 5 à 8 o ù l e s o r g a n e s d é j à m o n t r é s en f i g u r e 4 s o n t d é s i g n é s p a r le même numéro de r é f é r e n c e .
L ' é c h a n g e u r r e p r é s e n t é , a y a n t une p u i s s a n c e t h e r - m i q u e de 6 kW, p r é s e n t e un c i r c u i t de f l u i d e f r i g o g è n e (B)
et un c i r c u i t d ' e a u a d d i t i o n n é e d ' a n t i g e l (A) c o n s t i t u é s en t u b e s à s e c t i o n c a r r é e de 16 mm de c ô t é g a l v a n i s é s à c h a u d . La r i g i d i t é m é c a n i q u e de l ' é c h a n g e u r e s t a s s u r é e p a r des r a i d i s s e u r s 25 et des p r o f i l é s de l i a i s o n 2 6 f i x é s l e s uns aux a u t r e s p a r des p o i n t s de s o u d u r e t e l s que 27. C e r - t a i n s des t u b e s de l i a i s o n de l ' é c h a n g e u r avec le r e s t e de 1 " i n s t a l l a t i o n p e u v e n t ê t r e f i l e t é s de f a ç o n à p e r m e t t r e de s u s p e n d r e l ' a p p a r e i l .
Les t u b e s 10 e t 1 1 a s o n t s o l i d a r i s é s des p r o f i l é s 26 par d e s p o i n t s de s o u d u r e . Comme le m o n t r e n t n o t a m m e n t l e s f i g u r e s 5 a , 6 e t 8 , l e s c o u d e s 22 r e l i a n t l e s b r a n c h e s a l l e r et r e t o u r d e s é p i n g l e s p a r c o u r u e s par le f l u i d e f r i g o - r i g è n e s o n t d é c a l é s a n g u l a i r e m e n t du p l a n des t u b e s . D a n s le mode de r é a l i s a t i o n i l l u s t r é , le c i r c u i t de f l u i d e
f r i g o r i g è n e c o m p o r t e m = 3 é p i n g l e s de n = 4 t u b e s , c e qui c o n d u i t à p l u s i e u r s d é c a l a g e s a n g u l a i r e s d i f f é r e n t s des c o u d e s ( f i g u r e 8). Tous l e s q u a t r e t u b e s d ' e x t r é m i t é de la t r o i s i è m e é p i n g l e d é b o u c h e n t dans un même c o l l e c t e u r 2 8 d ' o ù p a r t la c o n d u i t e 29 de s o r t i e du f l u i d e .
L ' é c h a n g e u r é v a p o r a t e u r , é t a n t d e s t i n é à une i n s t a l - l a t i o n du g e n r e " f a b r i c a t i o n de g l a c e " d é c r i t e dans l a d e m a n d e EP 00'42795, e s t c o m p l é t é par une g o u t t i è r e 32 d e r u i s s e l l e m e n t de l ' e a u p u i s é e dans la r é s e r v e d ' e a u ,
e n t r a n t dans la c o n d u i t e d ' a m e n é e 17, et par un d i f f u s e u r 30. Ce d e r n i e r r é p a r t i t de f a ç o n s e n s i b l e m e n t u n i f o r m e l ' e a u sur les p a r o i s de l ' é c h a n g e u r en vue de la f o r m a t i o n
de g l a c e . E n f i n , des t u b e s m o r t s 31 s o n t p r é v u s s o i t
pour c o n s t i t u e r le c i r c u i t d ' e a u de d é c o l l a g e d e la g l a c e , s o i t pour c o n s t i t u e r des zones de l ' é c h a n g e u r sur l e s - q u e l l e s il n'y a pas f o r m a t i o n de g l a c e .
1. E c h a n g e u r de c h a l e u r d é l i m i t é par deux s u r f a c e s p a r a l l è l e s , c o m p o r t a n t un f a i s c e a u de p r e m i e r s t u b e s m é - t a l l i q u e s p a r a l l è l e s r e l i é s de f a ç o n à c o n s t i t u e r un c i r - c u i t pour un p r e m i e r f l u i d e et i m b r i q u é s au moins a v e c u n f a i s c e a u d ' o r g a n e s m é t a l l i q u e s a l l o n g é s en c o n t a c t t h e r - m i q u e a v e c l e s t u b e s (10) et a v e c u n s e c o n d f l u i d e f o r m a n t une n a p p e avec l e s t u b e s , c a r a c t é r i s é en ce que l e s t u b e s
(10) s o n t de s e c t i o n r e c t a n g u l a i r e , a v a n t a g e u s e m e n t c a r r é e , e t en c o n t a c t a v e c l e s o r g a n e s a l l o n g é s a d j a c e n t s ( l l a , l l b ) qui c o m p r e n n e n t des s e c o n d s t u b e s é g a l e m e n t de s e c t i o n r e c - t a n g u l a i r e , par t o u t e la s u r f a c e des f a c e s en r e g a r d d e s - d i t s t u b e s , l e d i t é c h a n g e u r é t a n t p r é v u p o u r d e s t r a n s f e r t s d e c h a l e u r a v e c au m o i n s un f l u i d e s u p p l é m e n t a i r e ( f l u i d e C ou D) c i r c u l a n t a u t o u r de l ' é c h a n g e u r ou dans une n a p p e de t u b e s s u p p l é m e n t a i r e .
2. E c h a n g e u r s u i v a n t l a r e v e n d i c a t i o n 1, c a r a c t é r i s é en ce que l e s d i t s t u b e s (10) et l e s d i t s o r g a n e s a l l o n g é s
( l l a , l l b ) s o n t en a c i e r p r o t é g é c o n t r e l e s c o r r o s i o n s
d ' o r i g i n e e x t e r n e e t r e l i é s t h e r m i q u e m e n t p a r g a l v a n i s a t i o n à c h a u d .
3. E c h a n g e u r s u i v a n t la r e v e n d i c a t i o n 1 ou 2, c a r a c - t é r i s é en ce que l e s d i t e s s u r f a c e s p a r a l l è l e s s o n t s e n s i - b l e m e n t v e r t i c a l e s l o r s de l ' u t i l i s a t i o n et s o n t p l a n e s .
4 . E c h a n g e u r s u i v a n t l a r e v e n d i c a t i o n 1 ou 2, c a r a c - t é r i s é en ce que les s u r f a c e s p a r a l l è l e s de l ' é c h a n g e u r s o n t s e n s i b l e m e n t v e r t i c a l e s et au m o i n s p a r t i e l l e m e n t c y - l i n d r i q u e s , de f a ç o n à r é a l i s e r une d i s p o s i t i o n en U o u en c y l i n d r e , l e s t u b e s e t o r g a n e s a l l o n g é s é t a n t e n r o u l é s en h é l i c e .
5. E c h a n g e u r s u i v a n t l ' u n e q u e l c o n q u e des r e v e n d i c a - t i o n s p r é c é d e n t e s , c a r a c t é r i s é e n c e que l e s o r g a n e s a l - l o n g é s c o m p o r t e n t des t u b e s r e c t a n g u l a i r e s s u p p l é m e n t a i r e s p e r m e t t a n t à l ' é c h a n g e u r de v é h i c u l e r un nombre de f l u i d e s
s u p é r i e u r à d e u x .
6. E c h a n g e u r s u i v a n t la r e v e n d i c a t i o n 1 ou 2, c a r a c - t é r i s é en ce que l e s o r g a n e s a l l o n g é s c o m p r e n n e n t des a i -
l e t t e s en p r o f i l é s ou t ô l e s p l i é e s ( l l b ) a y a n t deux f a c e s p l a t e s en c o n t a c t a v e c l e s t u b e s a d j a c e n t s .
7. E c h a n g e u r s u i v a n t la r e v e n d i c a t i o n 1, c a r a c t é r i s é en ce que l e s t u b e s et l e s o r g a n e s a l l o n g é s s o n t c o n s t i - t u é s en un m a t é r i a u b o n c o n d u c t e u r de la c h a l e u r a p t e à la r é a l i s a t i o n de p r o f i l é s par f i l a g e ou p l i a g e de t ô l e .
8. E c h a n g e u r de c h a l e u r s u i v a n t l ' u n e q u e l c o n q u e d e s r e v e n d i c a t i o n s p r é c é d e n t e s , d e s t i n é à ê t r e p l a c é e n p o s i - t i o n s e n s i b l e m e n t v e r t i c a l e l o r s de l ' u t i l i s a t i o n , c a r a c - t é r i s é e n ce que des moyens s o n t p r é v u s pour f o r m e r , s u r l e s s u r f a c e s v e r t i c a l e s , de la g l a c e d o n t la c h a l e u r l a - t e n t e e s t f o u r n i e à un c i r c u i t t h e r m o d y n a m i q u e p o u r l e q u e l le c i r c u i t de p r e m i e r f l u i d e c o n s t i t u e é v a p o r a t e u r .
9. E c h a n g e u r d e c h a l e u r s u i v a n t l ' u n e q u e l c o n q u e d e s r e v e n d i c a t i o n s p r é c é d e n t e s , à s u r f a c e s v e r t i c a l e s , c a r a c - t é r i s é en ce q u ' i l c o m p o r t e , à sa p a r t i e s u p é r i e u r e , u n c a n a l d e s t i n é à a l i m e n t e r en eau de r u i s s e l l e m e n t l e s s u r f a c e s v e r t i c a l e s de l ' é c h a n g e u r p e n d a n t des p é r i o d e s où l ' o n d o i t f o r m e r de la g l a c e s u r . l e s s u r f a c e s .
10. E c h a n g e u r s u i v a n t la r e v e n d i c a t i o n 9 , i n t é g r é à une i n s t a l l a t i o n de c h a u f f a g e à pompe de c h a l e u r dont i l c o n s t i t u e l ' é v a p o r a t e u r p a r c o u r u par un f l u i d e t h e r m o d y - n a m i q u e c o n s t i t u a n t le p r e m i e r f l u i d e , c a r a c t é r i s é en c e que l e s s e c o n d s t u b e s s o n t p l a c é s d a n s u n c i r c u i t p a r c o u - r u p a r un f l u i d e c a l o p o r t e u r i n c o n g e l a b l e en p r o v e n a n c e d ' é c h a n g e u r s s o l a i r e s ou d ' u n e c a p a c i t é c o n t e n a n t un f l u i - de c h a u d d e s t i n é à d é c o l l e r la g l a c e des s u r f a c e s de l ' é - c h a n g e u r .
