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FAISCEAU DE SURC~UFFE POUR SÉPARATEUR-SURCHAUFFEUR
DE VAP~UR HORIZONTAL
La présent invention concerne un faisceau de
surchauffe pour séparateur-surchauffeur de vapeur horizontal,
disposé notamment entre deux étages d'une turbine de détente.
On a déjà proposé dans le document US-A-4485069 un
faisceau de surchauffe de ce genre, dont les tubes sont
disposés à l'intérieur d'un cadre cylindrique de section droite
circulaire suspendu par des attaches en queue d'aronde dans un
cadre externe également circulaire relié à la structure
d'ensemble du séparateur-surchauffeur.
Dans un tel faisceau, les rangées latérales obliques
extrêmes des tubes en quinconce ne peuvent être complètes, du
fait que les segments obliques extrêmes sur lesquels ces tubes
devraient se placer viennent couper à leurs extrêmités le cadre
cylindrique et que l'on ne peut disposer des tubes à proximité
immédiate de ce cadre. Ceci entraîne certains vides sur les
côtés du faisceau, et par suite une tendance de la vapeur à
surchauffer à s'écouler préférentiellement sur les côtés, où la
résistance à son écoulement est la plus faible. Il en résulte
un réchauffage inégal de cette vapeur, et par ailleurs le
nombre de tubes du faisceau n'est pas optimal par rapport à la
section droite occupée par celui-ci.
On a aussi proposé dans le brevet US-3326280 un
échangeur de chaleur horizontal de réchauffage et de
vaporisation d'un fluide circulant autour d'un faisceau de
tubes de circulation d'un gaz subissant un refroidissement et
une condensation, ces tubes étant disposés selon un maillage
rectangulaire à l'intérieur d'un cadre de forme polygonale.
Dans un tel échangeur, le nombre de tubes du
faisceau, et par suite la surface d'échange de chaleur par
unité de section droite, sont aussi relativement limités.
La présente invention a pour but de procurer un
faisceau de surchauffe pour séparateur-surchauffeur de vapeur
~t
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horizontale qui présente un remplissage homogène de la
section droite de son cadre et un nombre de tubes par unité
de section droite optimal, et qui évite toute tendance de la
vapeur à surchauffer à s'écouler préférentiellement le long
de son cadre.
Selon la présente invention, il est prévu un
faisceau de surchauffe pour séparateur-surchauffeur de vapeur
horizontal, comprenant un réseau de tubes parallèles disposés
selon un maillage en quinconce à l'intérieur d'un cadre (3,
4) de forme prédéterminée, délimitant dans sa partie
inférieure un orifice d'accès de la vapeur à surchauffer, et
dans sa partie supérieure un orifice d'évacuation de la
vapeur surchauffée,
caractérisé en ce que le cadre comporte au moins deux côtés
obliques ~11, 13, 15, 17i 12, 14, 16, 18) qui sont parallèles
aux segments obliques formés par le maillage des tubes.
De préférence, le cadre présente une forme
hexagonale irrégulière, et encore de préférence quatre côtés
obliques.
De préférence, le cadre peut comporter en outre
deux côtés verticaux latéraux.
Dans un mode de réalisation avantageux, il est
prévu un faisceau comprenant un cadre supérieur (3) possédant
des côtés obliques supérieurs (11,13) et inférieurs (15,17)
et un cadre inférieur (4) possédant des côtés obliques
supérieurs (12,14) et inférieurs (16,18), les côtés obliques
supérieurs (11,13) du cadre supérieur (3) se prolongeant par
des segments horizontaux supérieurs (23,25) et les côtés
obliques inférieurs (16,18) du cadre inférieur (4) se
prolongeant par des segments horizontaux inférieurs (24,26),
des tôles obliques supérieures (27,29) venant se raccorder
tangentiellement aux segments horizontaux supérieurs (23,25)
et des tôles obliques inférieures (28,30) venant se raccorder
,
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tangentiellement aux segments horizontaux inférieurs ~24,26)
pour éviter tout écoulement préférentiel de la vapeur à
surchauffer le long de la surface externe desdits cadres
(3,4).
Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en
référence à la figure unique du dessin annexé, un faisceau de
surchauffe pour séparateur-surchauffeur de vapeur selon
l'invention, vu en section droite.
Ce faisceau est contenu à l'intérieur d'un cadre
rectangulaire dont les cloisons latérales 1 et 2 sont
représentées, relié de façon rigide à la virole du
séparateur-surchauffeur, non représentée.
Les tubes de surchauffe, étant en épingle à
cheveux, sont coupés deux fois par le plan de la figure, où
sont donc représentés les éléments des faisceaux supérieur et
inférieur.
Ces éléments du faisceau comportent chacun une
poutrelle centrale 5, 6 venant reposer par ses bords sur des
appuis latéraux 7, 9 et 8, 10 respectivement, solidaires des
cloisons latérales 1, 2.
Les éléments du faisceau sont contenus dans des
cadres 3 et 4 de forme hexagonale irrégulière, comportant des
côtés obliques 11, 13, 15, 17 et 12, 14, 16, 18
respectivement, et des côtés verticaux 19, 21, et 20, 22. Ces
cadres délimitent des ouvertures de passage inférieures et
supérieures pour la vapeur à surchauffer à travers chacun des
éléments du faisceau. Les côtés obliques du cadre sont
parallèles aux segments formés par les tubes en quinconce, de
sorte que les rangées extrêmes de tubes sont à une distance
constante du cadre et que l'on obtient un taux d'occupation
maximal de la section droite des cadres par les tubes. On
évite ainsi par ailleurs tout écoulement préférentiel de la
,.~
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vapeur le long des cadres, source d'hétérogénéité de la
surchauffe.
Pour éviter tout écoulement préférentiel de la
vapeur à surchauffer le long de la surface externe des cadres
3, 4, les côtés obliques supérieurs 11, 13 du cadre supérieur
3 et inférieurs 16, 18 du cadre inférieur 4 se prolongeant
par de courts segments horizontaux 23, 25 et 24, 26, auxquels
se raccordent tangentiellement des tôles obliques 27, 29 et
28, 30, fixées par boulonnage sur des pattes 31, 33 et 32, 34
soudées sur les cloisons latérales 1, 2.
L'invention s'applique en particulier aux
séparateurs-surchauffeurs de centrales de production
d'énergie et/ou de vapeur à turbines de détente de vapeur à
plusieurs étages.
