FR2731784A1 - Plate type heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un échangeur thermique à plaques. The present invention relates to a plate heat exchanger.
Les échangeurs thermiques à plaques sont généralement formés par une enceinte étanche et par un faisceau de plaques disposé dans ladite enceinte étanche et ménageant avec celle-ci un espace libre. Plate heat exchangers are generally formed by a sealed enclosure and by a bundle of plates disposed in said sealed enclosure and providing a free space therewith.
Le faisceau de plaques est composé d'un empilement de plaques parallèles les unes aux autres et ménageant entre elles un double circuit de circulation de deux fluides indépendants. The bundle of plates is composed of a stack of plates parallel to each other and providing between them a double circulation circuit of two independent fluids.
Ce type d'échangeurs thermiques comprend également une entrée d'un fluide chaud, par exemple monophasique ou mixte, qui circule dans l'un des circuits du faisceau de plaques et une sortie de ce fluide refroidi après son passage dans ledit faisceau de plaques. This type of heat exchanger also comprises an inlet for a hot fluid, for example single-phase or mixed, which circulates in one of the circuits of the plate bundle and an outlet for this cooled fluid after it has passed through said plate bundle.
Pour refroidir ce fluide chaud, les échangeurs thermiques de ce genre comprennent également une entrée d'un fluide froid qui circule dans l'autre des circuits du faisceau de plaques et une sortie de ce fluide réchauffé après son passage dans ledit faisceau de plaques. To cool this hot fluid, heat exchangers of this kind also include an inlet for a cold fluid which circulates in the other of the circuits of the plate bundle and an outlet for this heated fluid after it has passed through said plate bundle.
La circulation des deux fluides dans le faisceau de plaques provoque un échange thermique entre ces fluides, et le fluide chaud se condense si bien que l'on obtient à la sortie de l'échangeur thermique un fluide refroidi formé de gaz et de gouttelettes de liquide. The circulation of the two fluids in the plate bundle causes a heat exchange between these fluids, and the hot fluid condenses so that one obtains at the outlet of the heat exchanger a cooled fluid formed of gas and liquid droplets .
Le fluide refroidi est, à la sortie de l'échangeur thermique, filtré de façon à séparer le gaz et les gouttelettes de liquide et obtenir un gaz épuré. The cooled fluid is, at the outlet of the heat exchanger, filtered so as to separate the gas and the liquid droplets and obtain a purified gas.
La filtration de ce fluide refroidi est réalisée en faisant passer ledit fluide à travers un élément filtrant disposé dans une enceinte indépendante de l'échangeur thermique et relié à la sortie dudit fluide refroidi par une tuyauterie de liaison. Cette enceinte comporte aussi une tuyauterie de sortie du liquide récupéré et une tuyauterie de sortie du gaz épuré. Filtration of this cooled fluid is carried out by passing said fluid through a filter element placed in an enclosure independent of the heat exchanger and connected to the outlet of said cooled fluid by a connecting pipe. This enclosure also includes an outlet pipe for the recovered liquid and an outlet pipe for the purified gas.
Cette disposition nécessite donc une tuyauterie de liaison ce qui augmente les pertes de charge et le coût, le poids ainsi que l'encombrement de l'installation. This arrangement therefore requires a connecting pipe which increases the pressure losses and the cost, the weight and the size of the installation.
L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients. The invention aims to avoid these drawbacks.
L'invention a donc pour objet un échangeur thermique à plaques comprenant
- une enceinte étanche,
- un faisceau de plaques disposé dans ladite enceinte étanche et ménageant avec celle-ci un espace libre, ledit faisceau étant composé d'un empilement de plaques parallèles les unes aux autres et ménageant entre elles un double circuit de circulation de deux fluides indépendants,
- une entrée d'un premier fluide circulant dans le premier circuit pour obtenir à la sortie dudit circuit un fluide formé de gaz et de gouttelettes de liquide,
- une entrée d'un second fluide circulant dans le second circuit et une sortie de ce second fluide, caractérisé en ce qu'il comporte, à l'intérieur de l'enceinte étanche, des moyens de filtration du premier fluide sortant du faisceau de plaques pour séparer le gaz et les gouttelettes de liquide, une sortie des gouttelettes de liquide récupéré du premier fluide et située à la base de l'enceinte étanche, et une sortie du gaz épuré située en aval des moyens de filtration par rapport au sens de circulation du premier fluide dans ladite enceinte étanche. The invention therefore relates to a plate heat exchanger comprising
- a waterproof enclosure,
a bundle of plates placed in said sealed enclosure and providing a free space therewith, said bundle being composed of a stack of plates parallel to each other and providing between them a double circulation circuit of two independent fluids,
an inlet for a first fluid circulating in the first circuit to obtain, at the outlet of said circuit, a fluid formed by gas and droplets of liquid,
an inlet for a second fluid circulating in the second circuit and an outlet for this second fluid, characterized in that it comprises, inside the sealed enclosure, means for filtering the first fluid leaving the bundle of plates for separating the gas and the liquid droplets, an outlet for the droplets of liquid recovered from the first fluid and situated at the base of the sealed enclosure, and an outlet for the purified gas situated downstream of the filtration means with respect to the direction of circulation of the first fluid in said sealed enclosure.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- Les moyens de filtration sont disposés dans l'espace libre entre les parois du faisceau de plaques et de l'enceinte étanche,
- les moyens de filtration sont disposés à l'une des extrémités du faisceau de plaques,
- les moyens de filtration comportent un élément filtrant placé entre deux grilles maintenues par des organes de fixation.According to other features of the invention
The filtration means are arranged in the free space between the walls of the bundle of plates and of the sealed enclosure,
the filtration means are arranged at one end of the bundle of plates,
- The filtration means comprise a filter element placed between two grids held by fixing members.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un échangeur thermique à plaques selon l'invention,
- La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d'un échangeur thermique à plaques selon l'invention.The characteristics and advantages of the invention will appear during the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the accompanying drawings, in which
FIG. 1 is a view in longitudinal section of a first embodiment of a plate heat exchanger according to the invention,
- Figure 2 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of a plate heat exchanger according to the invention.
Sur la figure 1, on a représenté un échangeur thermique à plaques désigné dans son ensemble par la référence 1 et qui comprend, d'une part, une enceinte étanche 2 de forme allongée et disposée par exemple verticalement et, d'autre part, un faisceau de plaques 3 placé dans ladite enceinte 2 et ménageant avec celleci, autour dudit faisceau, un espace libre 4. In Figure 1, there is shown a plate heat exchanger generally designated by the reference 1 and which comprises, on the one hand, a sealed enclosure 2 of elongated shape and arranged for example vertically and, on the other hand, a bundle of plates 3 placed in said enclosure 2 and providing therewith, around said bundle, a free space 4.
Le faisceau de plaques 3 de forme générale parallèlépipédique est constitué d'un empilement de plaques, non représentées, parallèles les unes aux autres et ménageant entre elles un double circuit A et B de circulation de deux fluides indépendants et par exemple à contre-courant. The bundle of plates 3 of generally parallelepipedal shape consists of a stack of plates, not shown, parallel to each other and providing between them a double circuit A and B for circulation of two independent fluids and for example against the current.
Le faisceau de plaques 3 est pressurisé et les plaques de ce faisceau sont placées entre des plaques épaisses 5 reliées entre elles par des tirants non représentés. The bundle of plates 3 is pressurized and the plates of this bundle are placed between thick plates 5 interconnected by tie rods not shown.
Le circuit A est relié par un collecteur 6 à une entrée 7 d'un premier fluide par exemple chaud, disposée à la partie supérieure de l'enceinte étanche 2. Circuit A is connected by a manifold 6 to an inlet 7 of a first fluid, for example hot, placed at the upper part of the sealed enclosure 2.
Le faisceau de plaques 3 comporte une sortie 8 de ce fluide après son passage dans le circuit A et qui débouche dans l'enceinte 2. Le fluide chaud circule donc dans le faisceau de plaques 3 de haut en bas. The bundle of plates 3 has an outlet 8 for this fluid after it has passed through the circuit A and which opens into the enclosure 2. The hot fluid therefore circulates in the bundle of plates 3 from top to bottom.
Le circuit B est relié par un collecteur 9 à une entrée 10 d'un second fluide par exemple froid disposée à la partie inférieure de l'enceinte étanche 2. Circuit B is connected by a manifold 9 to an inlet 10 of a second fluid, for example cold, disposed at the lower part of the sealed enclosure 2.
Ce circuit B est également relié par un collecteur 11 à une sortie 12 du fluide réchauffé après son passage dans le faisceau de plaques 3, disposée à la partie supérieure de l'enceinte étanche 2, c'est à dire à l'opposé de l'entrée 10. This circuit B is also connected by a manifold 11 to an outlet 12 of the fluid heated after it has passed through the bundle of plates 3, disposed at the upper part of the sealed enclosure 2, that is to say opposite to the 'entry 10.
Le fluide froid circule donc dans le faisceau de plaques 3 de bas en haut. The cold fluid therefore circulates in the bundle of plates 3 from bottom to top.
L'échangeur thermique à plaques 1 comprend également des moyens de filtration 20 du fluide refroidi provenant de la sortie 8. The plate heat exchanger 1 also comprises means 20 for filtering the cooled fluid coming from the outlet 8.
Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, les moyens de filtration 20 sont disposés dans l'espace libre 4 entre les parois du faisceau de plaques 3 et de l'enceinte étanche 2. According to the embodiment shown in FIG. 1, the filtration means 20 are arranged in the free space 4 between the walls of the bundle of plates 3 and of the sealed enclosure 2.
De manière classique, les moyens de filtration 20 sont constitués d'un empilement de plaques munies de chicanes pour retenir le liquide et laisser passer le gaz épuré. Conventionally, the filtration means 20 consist of a stack of plates provided with baffles to retain the liquid and allow the purified gas to pass.
L'échangeur thermique à plaques 1 comporte aussi une sortie 21 située à la base de l'enceinte étanche 2 et une sortie 22 située en aval des moyens de filtration 20 par rapport au sens de circulation du fluide refroidi dans l'enceinte étanche 2. The plate heat exchanger 1 also has an outlet 21 located at the base of the sealed enclosure 2 and an outlet 22 located downstream of the filtration means 20 relative to the direction of circulation of the cooled fluid in the sealed enclosure 2.
La circulation des deux fluides dans le faisceau de plaques 3 provoque un échange thermique entre ces fluides et le fluide chaud entrant dans le circuit
A par l'entrée 7 se condense dans ledit circuit A et le fluide refroidi évacué au niveau de la sortie 8 se présente sous la forme d'un gaz contenant des gouttelettes de liquide.The circulation of the two fluids in the bundle of plates 3 causes a heat exchange between these fluids and the hot fluid entering the circuit.
A through the inlet 7 condenses in said circuit A and the cooled fluid discharged at the outlet 8 is in the form of a gas containing liquid droplets.
Ce fluide refroidi a donc tendance à s'élever dans l'espace libre 4 et traverse les moyens de filtration 20. This cooled fluid therefore tends to rise in the free space 4 and passes through the filtration means 20.
Les moyens de filtration 20 provoquent la séparation des gouttelettes de liquide et du gaz et ces gouttelettes de liquide tombent au fond de l'enceinte étanche 2 et sont évacuées par la sortie 21 alors que le gaz traverse les moyens de filtration 20 et le gaz ainsi épuré est évacué par la sortie 22 située au-dessus desdits moyens de filtration 20. The filtration means 20 cause the liquid droplets to separate from the gas and these liquid droplets fall to the bottom of the sealed enclosure 2 and are discharged through the outlet 21 while the gas passes through the filtration means 20 and the gas thus purified is evacuated by the outlet 22 located above said filtration means 20.
A la figure 2, on a représenté en variante un second mode de réalisation d'un échangeur thermique à plaques 1. In FIG. 2, a second embodiment is shown in a variant of a plate heat exchanger 1.
Cet échangeur thermique à plaques 1 comporte, comme pour le précédent mode de réalisation, une enceinte étanche 2 de forme allongée et disposée par exemple verticalement et un faisceau de plaques 3 placé dans ladite enceinte étanche 2 et ménageant avec celle-ci un espace libre 4. This plate heat exchanger 1 includes, as for the previous embodiment, a sealed enclosure 2 of elongated shape and arranged for example vertically and a bundle of plates 3 placed in said sealed enclosure 2 and providing therewith a free space 4 .
Dans ce cas, le circuit A est relié par un collecteur 30 à une entrée 31 d'un premier fluide par exemple froid, disposée à la partie inférieure de l'enceinte étanche 2. In this case, the circuit A is connected by a manifold 30 to an inlet 31 of a first fluid, for example cold, disposed at the lower part of the sealed enclosure 2.
Le faisceau de plaques 3 comporte une sortie 32 de ce fluide après son passage dans le circuit A et qui débouche dans l'enceinte étanche 2. Le fluide froid circule donc dans le faisceau de plaques 3 de bas en haut. The bundle of plates 3 has an outlet 32 of this fluid after it has passed through the circuit A and which opens into the sealed enclosure 2. The cold fluid therefore circulates in the bundle of plates 3 from bottom to top.
Le circuit B est relié par un collecteur 33 à une entrée 34 d'un second fluide par exemple chaud disposée à la partie supérieure de l'enceinte étanche 2. The circuit B is connected by a collector 33 to an inlet 34 of a second fluid, for example hot, disposed at the upper part of the sealed enclosure 2.
Le circuit B est également relié par un collecteur 35 à une sortie 36 du fluide refroidi après son passage dans le faisceau de plaques 3, disposée à la partie inférieure de l'enceinte étanche 2, c'est à dire à l'opposé de l'entrée 34. Circuit B is also connected by a manifold 35 to an outlet 36 of the cooled fluid after it has passed through the bundle of plates 3, disposed at the lower part of the sealed enclosure 2, that is to say opposite to the 'entry 34.
Le fluide chaud circule donc dans le faisceau de plaques 3 de haut en bas. The hot fluid therefore circulates in the bundle of plates 3 from top to bottom.
Dans ce mode de réalisation, les moyens de filtration 20 sont disposés à l'une des extrémités du faisceau de plaques 3, et plus particulièrement à la partie supérieure de l'enceinte étanche 2, au-dessus de la sortie 32 du faisceau de plaques 3. In this embodiment, the filtration means 20 are arranged at one of the ends of the bundle of plates 3, and more particularly at the upper part of the sealed enclosure 2, above the outlet 32 of the bundle of plates 3.
L'échangeur thermique à plaques 1 comporte également une sortie 21 du liquide récupéré du fluide réchauffé et située à la base de l'enceinte étanche 2 ainsi qu'une sortie 22 du gaz épuré, située en aval des moyens de filtration 20 par rapport au sens de circulation du fluide réchauffé dans l'enceinte étanche 2, c'est à dire au-dessus desdits moyens de filtration 20. The plate heat exchanger 1 also has an outlet 21 for the liquid recovered from the heated fluid and located at the base of the sealed enclosure 2 as well as an outlet 22 for the purified gas, located downstream of the filtration means 20 relative to the direction of circulation of the heated fluid in the sealed enclosure 2, that is to say above said filtration means 20.
Le fluide réchauffé sortant du faisceau à plaques 3 par la sortie 32 traverse les moyens 20 de filtration provoquant ainsi la séparation des gouttelettes de liquide et du gaz. The heated fluid leaving the plate bundle 3 through the outlet 32 passes through the filtration means 20 thus causing the separation of the liquid droplets and the gas.
Les gouttelettes de liquide tombent dans le fond de l'enceinte étanche 2 et sont évacuées par la sortie 21 tandis que le gaz épuré monte à la partie supérieure de ladite enceinte 2 et est évacué par la sortie 22. The liquid droplets fall into the bottom of the sealed enclosure 2 and are evacuated through the outlet 21 while the purified gas rises to the upper part of said enclosure 2 and is evacuated through the outlet 22.
Les moyens de filtration 20 comportent un élément filtrant 25 placé entre deux grilles 26 maintenues par des organes de fixation 27 constitués par exemple par des cornières. The filtration means 20 comprise a filter element 25 placed between two grids 26 held by fixing members 27 constituted for example by angles.
Dans le premier mode de réalisation représenté à la figure 1, des cornières 27 sont soudées entre les grilles 26 et la paroi de l'enceinte étanche 2 tandis que d'autres cornières 27 sont soudées entre les grilles 26 et les plaques épaisses 5 du faisceau de plaques 3. In the first embodiment shown in Figure 1, angles 27 are welded between the grids 26 and the wall of the sealed enclosure 2 while other angles 27 are welded between the grids 26 and the thick plates 5 of the bundle of plates 3.
Dans le second mode de réalisation représenté à la figure 2, les cornières 27 sont soudées entre les grilles 26 et la paroi de l'enceinte étanche 2. In the second embodiment shown in FIG. 2, the angles 27 are welded between the grids 26 and the wall of the sealed enclosure 2.
L'échangeur thermique à plaques selon l'invention comportant directement à l'intérieur de l'enceinte étanche les moyens de filtration présente l'avantage d'éviter toutes tuyauteries de liaison entre le faisceau de plaques et les moyens de filtration ce qui permet de ce fait de diminuer les pertes de charge ainsi que le poids et l'encombrement de l'installation munie d'un tel échangeur thermique à plaques. The plate heat exchanger according to the invention comprising directly inside the sealed enclosure the filtration means has the advantage of avoiding any connecting pipes between the bundle of plates and the filtration means which allows this fact of reducing the pressure losses as well as the weight and size of the installation provided with such a plate heat exchanger.
Claims (4)
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