Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
lZ~747~i
La présente invention concerne un dispositif distributeur de
liquide pour échangeurs de chaleur nlultitubulaires à film tombant et un
échangeur muni dudit dispositif.
Un échangeur de chaleur multitubulaire est constitué, par
définition, d'un faisceau de tubes parallèles et d'une enveloppe. Deux
circuits de fluides sont à considérer : le premier est extérieur aux
tubes, le second intérieur aux tubes. Une chambre d'entrée reçoit le
fluide qui sera distribué à l'intérieur des tubes et une chambre de sortie
re~oit le fluide ayant circulé dans lesdits tubes. L'isolement entre les
de~x circuits de -fluide est assuré par deux plaques tubulaires sur
lesquelles sont soudées les extrémités des tubes du faisceau.
Si le fluide circulant à l'intérieur des tubes est un mélange
d'une phase liquide non dispersée et d'une phase gazeuse, par exemple
d'une phase liquide en présence de sa vapeur saturante~ on observe
fréquemment une inégalité de la répartition de la phase liquide entre les
tubes constituant le faisceau.
Des dispositifs tendant à améliorer la répartition d'une phase
liquide homogène entre les tubes d'un échangeur multitubulaire ont été
décrits. Ainsi le brevet fran~cais n 2.268.178 décrit la mise en place, dans
la chambre d'entrée d'~m échangeur, d'un capot rapporté ajouré. Ce capot
rapporté est ouvert à son sommet (situé à l'entrée de la chambre d'entrée
de l'échangeur~. Le brevet francais n 2.280.436 décrit un dispositif
distributeur formé d'un capot conique ou tronconique percé d'orifices sur
toute sa surface ; le sommet du capot peut être aplati et peut comprendre
un orifice central ; le dispositif se rattache de façon étanche au bord le
plus large du tube d'enveloppe. Le brevet allemand n 2.232.074 décrit un
dispositif constitué d'une plaque massive et compacte disposée dans la
chambre d'entrée d'un échangeur recevant un mélange de gaz et liquide à
grande vitesse.
Les dispositifs selon les deux premiers brevets ci-dessus ne sont
pas satisfaisants si la phase liquide ~en particulier une solution) est en
présence d'une phase gazeuse. Dans ce cas le liquide entrant par la partie
supérieure dans la chambre d'entrée de l'échangeur se dirige toujours
préférentiellement, bien que dans une moindre mesure par rapport aux échan-
geurs non munis de ces dispositifs, vers les tubes centraux du faisceau.
Le dispositif selon le troisième brevet ci-dessus ne permet-pas d'atteindre
le but de l'invention.
Le but de la présente invention est d'assurer une distribution
uniforme d'un liquide coulant par gravité dans chaque tube d'un échangeur
de chaleur multitubulaire vertical.
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Un objet de la présente invention concerne un dispositif distri-
buteur de liquide pour échangeurs de chaleur multitubulaires ~ film tombant
constitué d'un capot cylindro-conique ou cylindro-tronconique, la partie
conique ou tronconique cludit capot étant fermée. Ce dispositi~ est desti-
né à être fixé dans la chambre d'entrée d'un échangeur multitubulairede telle facon que le liquide entrant dans la chambre d'entrée ruisselle
sur l'extérieur de la partie conique ou tronconique clu dispositif puis
sur l'extérieur de la partie cylindrique, puis se répartisse à travers le
ou les orifices ménagés entre le bas de la partie cylindrique et la plaque
tubulaire de l'échangeur avant de se répartir dans le faisceau de tubes.
L'angle au sommet ~ de la partie conique ou tronconique est
avantageusement compris entre 140 et 160. Le diamètre extérieur D de la
partie cylindrique est avantageusement compris entre 0,8 et 1,2 fois la
hauteur H de ladite partie cylindrique.
Un mode particulier de réalisation de l'invenkion sera maintenant
décrit en se référant aux dessins annexés.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif distributeur. Sur
la figure 1 le capot est cylindro-conique, sur la figure 2 il est cylin-
dro-tronconique. Sur ces deux figures les repères ont les significations
suivantes : (1) est la partie cylindrique du capot, (2) la partie conique
(a) ou tronconique (b), H et D respectivement, la hauteur et le diamètre
extérieur de la partie cylindrique (1), o~ l'angle au sommet de la partie
conique ou tronconique.
Un autre objet de la présente invention concerne un échangeur
de chaleur multitubulaire muni du dispositif distributeur décrit ci-dessus.
Un exemple d'un tel échangeur est représenté à la figure 3 en annexe, sur
laquelle (3) représente l'en~eloppe de l'échangeur, (4) la chambre d'en-
trée, (5) le collecteur d'entrée, (8) la plaque tubulaire où sont soudées
les extrémités supérieures (7) des tubes (6) constituant le faisceau. Le
dispositif distributeur (A) est fixé par l'inte~médiaire de pattes de
fixation (13), de façon telle que toutes les ouvertures des tubes soient
situées à l'intérieur du dispositif distributeur et qu'un ou plusieurs
orifices soient ménagés entre le bas de la partie cylindrique (1) et la
plaque tubulaire (8). Avantageusement la hauteur h du ou des orifices
ainsi ménagés est comprise entre 5 et 15 mm. Le diamètre extérieur D
de la partie cylindrique (1) est choisi de façon à ménager entre la paroi
interne de la chambre d'entrée ~4) et la paroi externe de la partie
cylindrique (1) un espace d compris entre 1 et 5 mm.
La hauteur totale du dispositif distributeur est au plus égale
à la hauteur de la chambre d'entrée de l'échangeur. Avantageusement, et de
facon à obtenir une plus grande efficacité, cette hauteur est comprise
entre 0,80 et 0,95 fois la hauteur de la chambre.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, on
associe au dispositif distributeur, en vue d'améliorer la répartition
du liquide sur la paroi interne de chaque tube de l'échangeur, un disposi-
tif répartite~lr propre à chaque tube de l'échangeur. CP dispositif répar-
titeur est de préférence constitué par une pièce cylindrique, munie de
spires hélicoîdales, engagée partiellement dans chaque tube (6) de l'échan-
geur et fixée à l'extrémité (7) de chaque tube de façon à ménager un espace
pour le passage latéral du liquide. Le diamètre hors tout du dispositif
répartiteur est légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube qui
rccevra ledit dispositif répartiteur. Un exemple d'un échangeur dont chaque
tube est muni d'un tel dispositif répartiteur est représenté en coupe
partielle à la figure 4 où (6) est un tube du faisceau dont l'extrémité
(7) est soudée à la plaque (8), et (11) le dispositif répartiteur compre-
nant des spires hélico;dales (12) fixé à l'extrémi~é du tube (6) de telle
façon qu'un espace soit ménagé pour le passage latéral du liquide.
La présence d'un tel dispositif répartiteur à l'entrée de chaque
tube ne perturbe pas la distribution uniforme du liquide entre les diffé-
rents tubes, assurée par le dispositif distributeur.
Le dispositif distributellr selon l'invention permet d'obtenir
une répartition uniforme du liquide entre les tubes du faisceau m~ltitu-
bulaire d'un échangeur.
Le dispositif distributeur selon l'invention, auquel on associe
ou non un dispositif répartiteur, trouve une application particulièrement
intéressante dans les installations de concentrati,on et déshydratation
de l'acide maléique mettant en oeuvTe le procédé d'évaporation statique
30 à co-courants, selon la demande de brevet français n 80/13.117, publiée
le lB décembre 1981 sous le numéro 2 484 417.
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