CH576116A5 - - Google Patents

Description

  

  
 



   La présente invention se rapporte à un échangeur de chaleur comprenant une masse de particules solides, un support supportant un lit de ces particules et agencé pour permettre le passage d'un gaz fluidisant ce lit de particules, ainsi qu'une paroi thermiquement conductrice en contact d'un côté avec les particules solides et de l'autre côté avec un autre fluide.



   Un échangeur de chaleur du type précité peut être agencé pour transmettre de la chaleur entre le gaz et le second fluide (qui peut être liquide ou gazeux), auquel cas la chaleur est transmise par l'intermédiaire des particules et de la paroi thermiquement conductrice. En variante, I'échangeur de chaleur peut être agencé de manière à transmettre de la chaleur entre les particules solides et le second fluide, auquel cas on recycle normalement le gaz au travers du lit afin de le fluidiser et on fait passer les particules au travers du lit depuis une entrée jusqu'à une sortie.



   Dans une forme connue d'échangeur de chaleur du type précité, la paroi thermiquement conductrice comprend un faisceau de tubes métalliques cylindriques qui s'étendent horizontalement au travers du lit. Par le terme  faisceau , on entend un groupe de tubes qui sont espacés les uns des autres verticalement et horizontalement de façon que le faisceau comprenne plusieurs couches de tubes situées l'une au-dessus de l'autre et contenant chacune plusieurs tubes placés côte à côte.



   Pour réduire le prix de revient d'un échangeur de chaleur nécessaire pour une application particulière à une valeur aussi basse que possible, il est souhaitable de diminuer les dimensions de l'appareil tout en conservant la capacité nécessaire de transmission de chaleur. Dans les échangeurs de chaleur classiques, c'està-dire des échangeurs dans lesquels le fluide gazeux passe sur des tubes parcourus par l'autre fluide,   c'est-à-dire    dans lesquels il n'existe pas de lit fluidisé de particules, on peut réduire les dimensions hors-tout de l'appareil en utilisant des tubes de surface accrue, par exemple à l'aide d'ailettes ou de saillies similaires.



  Cependant, I'utilisation de tubes de surface accrue augmente généralement la perte de charge dans le fluide gazeux traversant l'échangeur de chaleur.



   On a réalisé un échangeur de chaleur du type précité dans lequel la structure à paroi thermiquement conductrice se présente sous forme d'un faisceau de tubes ailetés et on a obtenu une certaine amélioration de la capacité de transmission de chaleur par comparaison à un faisceau de tubes non ailetés et de dimensions similaires
 On a découvert que la capacité de transmission de chaleur peut encore être améliorée en modifiant l'agencement des tubes et du lit fluidisé.



   L'échangeur de chaleur suivant l'invention est caractérisé en ce que la paroi se présente sous la forme d'au moins un tube de surface accrue et en ce que la profondeur du lit non fluidisé n'est pas supérieure à 150 mm.



   Par l'expression  profondeur de lit , on entend la distance séparant une interface entre le lit de particules et le support de lit et une surface du lit opposée à cette interface.



   Un lit relativement peu profond permet, par comparaison avec des lits prévus dans des échangeurs de chaleur connus du type précité, I'établissement d'un taux de transmission de chaleur par unité de surface de tube considérablement supérieur à ce qu'on obtient dans des conditions similaires avec un lit relativement profond.



   On n'a pas compris parfaitement les raisons de cet état de choses du fait qu'il se produit une très faible variation de température entre différentes parties du lit lorsqu'on utilise un échangeur de chaleur de type connu comportant un lit profond et du fait que par conséquent tous les tubes du faisceau sont soumis sensiblement à la même température externe. On estime que la faible pression différentielle existant entre la partie supérieure et la partie inférieure du lit relativement peu profond constitue un facteur important puisque les petites bulles de fluide gazeux existant à la base du lit n'atteignent pas une aussi grande dimension dans le lit relativement peu profond que dans un lit plus profond.

  Dans un lit profond coopérant avec des tubes ailetés, les bulles peuvent atteindre une dimension telle qu'elles couvrent complètement un intervalle existant entre des ailettes adjacentes, ce qui réduit le degré de contact entre les ailettes et les particules du lit.



   De préférence, on choisit la profondeur et la composition du lit par rapport à l'espacement des ailettes et aux dimensions des orifices par lesquels le fluide gazeux pénètre dans le lit de manière que la différence de pression entre la partie supérieure et la partie inférieure du lit soit insuffisante pour permettre un grossissement des bulles de fluide gazeux à une dimension leur permettant de couvrir les intervalles entre ailettes adjacentes.



   On estime qu'on peut utiliser des profondeurs de lit atteignant jusqu'à 150 mm pour des espacements appropriés d'ailettes sans qu'il se produise entre la partie supérieure et la partie inférieure du lit une différence de pression faisant en sorte que des bulles de fluide gazeux empêchent un contact entre les particules du lit et les tubes. Cependant, avec un espacement d'ailettes de 3 mm, il est avantageux d'utiliser une profondeur de lit de 100 mm ou moins.



   On peut employer avantageusement un seul tube aileté ou une seule couche de tubes ailetés comme paroi thermiquement conductrice puisque la profondeur du lit peut être de l'ordre de 50 mm ou moins.



   Dans une construction particulièrement avantageuse, les ailettes (ou bien dans le cas où il est prévu plus d'une couche de tubes à ailettes séparées, les ailettes de la couche inférieure de tubes) sont pourvues de nervures qui délimitent des orifices d'entrée par lesquels le gaz peut pénétrer dans le lit, ces orifices étant cependant dimensionnés de manière que les particules du lit ne puissent pas les traverser et étant placées à la partie inférieure du lit.



   Cet agencement présente plusieurs avantages. Les nervures forment collectivement un support de lit qui est refroidi par des ailettes des tubes et des gaz à très haute température peuvent passer en toute sécurité par les orifices d'entrée sans surchauffer et déformer les nervures. L'ensemble formé par les tubes, les ailettes et le support de lit peut être fabriqué à l'aide de pièces estampées constituées d'une matière de haute conductivité appropriée et montées sur les tubes, une telle structure étant d'une fabrication relativement simple et peu coûteuse. Un autre avantage consiste dans l'élimination d'un espace entre les bords inférieurs des ailettes et le support de lit, de sorte qu'on empêche une migration latérale des particules depuis un espace vertical situé entre des paires d'ailettes adjacentes et un espace vertical contigu entourant les bords inférieurs d'une ailette.

  Cela facilite le maintien de températures différentes dans des parties différentes du lit, comme cela sera précisé dans la suite.



   On a proposé auparavant d'utiliser un échangeur de chaleur du type précité dans un générateur de vapeur où le fluide gazeux se compose d'un mélange de combustible et d'air, ou bien des produits de combustion de ce mélange, ces gaz chauds traversant successivement trois lits fluidisés qui contiennent des groupes respectifs de tubes d'échange de chaleur. De l'eau est chauffée dans les tubes du troisième lit, puis elle passe dans les tubes relativement plus chauds du second lit où se produit une évaporation de l'eau, la vapeur ainsi formée étant surchauffée dans les tubes du premier lit qui est le plus chaud.

 

   Dans un tel générateur de vapeur, le taux de transmission de chaleur dépend en partie de la différence de température entre le fluide gazeux s'écoulant à l'extérieur des tubes et l'autre fluide s'écoulant à l'intérieur. Du point de vue de l'efficacité de marche, cette différence de température doit être approximativement la même pour tous les tubes et pour toutes les parties de chaque tube. Dans le second lit, ce résultat est facilement obtenu puisque les tubes contiennent de l'eau et de la vapeur en équilibre et que la température régnant dans les différents tubes du second lit est par  conséquent sensiblement uniforme, la répartition de température dans un lit fluidisé relativement profond ayant tendance à être uniforme, comme indiqué ci-dessus.

  Cependant, la température de la vapeur se trouvant dans les tubes du premier lit diffère d'une extrémité de chaque tube à l'autre et il est souhaitable de soumettre l'extérieur de ces tubes à des températures qui varient sur la longueur des tubes afin de maintenir la baisse de température nécessaire au travers des parois d'un tube sur la longueur de ce dernier. De même, il est souhaitable de soumettre les tubes du troisième lit à des températures externes qui varient sur la longueur des tubes en concordance avec la variation de la température de l'eau dans les tubes.



   Dans une forme avantageuse de l'invention, le tube est situé dans le lit et comporte des ailettes dont l'espacement mutuel varie d'une partie du lit à une autre. On peut aussi prévoir plusieurs tubes placés dans le lit et dont l'espacement mutuel varie d'une partie du lit à une autre.



   On peut avantageusement utiliser une telle disposition dans un générateur de vapeur pour surchauffer la vapeur produite dans un autre échangeur de chaleur. La partie du lit dans laquelle les tubes ou ailettes sont plus espacés les uns des autres est automatiquement maintenue à une température supérieure à la partie du lit dans laquelle les tubes ou ailettes sont plus rapprochés les uns des autres, une telle différence de température pouvant être établie dans un lit peu profond, alors que, dans un lit de particules relativement plus profond, un mélange des particules provenant des diverses parties du lit empêche l'établissement de la différence de température précitée.

  Les tubes sont branchés de manière que de la vapeur passe en premier dans les tubes relativement rapprochés les uns des autres ou bien dans les parties des tubes où les ailettes sont plus rapprochées les unes des autres.



   De préférence, les tubes sont placés dans une seule couche dans le lit. On estime que les meilleurs résultats sont obtenus en utilisant une profondeur de lit non supérieure à 75 mm, une valeur d'environ 50 mm étant préférée.



   Une autre application avantageuse d'un échangeur de chaleur suivant l'invention concerne des moteurs à turbine à gaz ou d'autres moteurs à combustion interne.



   Il est souhaitable de récupérer l'énergie thermique contenue dans les gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, notamment des turbines à gaz. en premier lieu, puisqu'il est ainsi possible d'augmenter le rendement global du moteur et. en second lieu, du fait que, dans de nombreuses applications, on ne peut pas tolérer l'émission de gaz d'échappement à haute température. Il est en outre souhaitable qu'un échangeur de chaleur utilisé pour récupérer la chaleur contenue dans les gaz d'échappement d'un moteur, notamment un moteur à turbine à gaz, oppose une faible résistance à l'écoulement des gaz d'échappement le traversant.



  Jusqu'à maintenant, cette condition a empêché d'utiliser des échangeurs de chaleur de types connus comportant un lit de particules fluidisées pour récupérer la chaleur des gaz d'échappement d'une turbine à gaz puisque la baisse de pression à laquelle les gaz sont soumis en traversant l'échangeur atteint une valeur excessivement élevée.



   Un avantage d'un lit fluidisé relativement peu profond consiste en ce que la perte de charge à laquelle un fluide gazeux traversant le lit est soumis, est relativement petite. On peut par conséquent envisager d'appliquer l'invention à la récupération de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement d'une turbine à gaz ou d'un autre moteur à combustion interne.



   Il se pose un problème avec un échangeur du type précité, à savoir qu'on doit limiter le débit du fluide gazeux à une valeur inférieure à celle qui est suffisante pour permettre au fluide gazeux d'évacuer les particules complètement hors du lit ou hors d'une chambre dans laquelle le lit est placé. Dans des échangeurs de chaleur connus du type précité, la vitesse à laquelle le fluide gazeux traverse le lit est généralement comprise entre 0,3 et 1,2 m/s.

  Ce problème est particulièrement délicat dans des cas où on utilise un échangeur de chaleur du type précité comme dispositif de refroidissement d'air où l'air ambiant passe au travers du lit de particules afin d'absorber la chaleur provenant d'un fluide contenu dans la structure à paroi thermiquement conductrice, ce dernier fluide se trouvant à une température seulement modérément supérieure, par exemple de 50 C, à la température de l'air ambiant. Dans de telles circonstances, on doit faire passer une grande quantité d'air dans l'échangeur de chaleur et, puisque la vitesse de l'air à l'intérieur du lit doit être limitée comme indiqué précédemment, les dimensions hors-tout de l'échangeur de chaleur doivent nécessairement être grandes lorsqu'on utilise un échangeur de forme connue.



   On cherche donc à créer un échangeur de chaleur précité qui puisse fonctionner de façon satisfaisante par passage du fluide gazeux au travers du lit à une vitesse supérieure à ce qu'on adopte en pratique dans des échangeurs connus.



   Par conséquent, le lit d'un échangeur de chaleur du type précité peut être disposé, au moins pendant la marche de l'échangeur, sur la face intérieure d'un tambour perforé tournant et il est prévu des moyens pour faire entrer le gaz dans le tambour sur sa périphérie et lui faire traverser le lit radialement vers l'intérieur.



   Lorsque le tambour tourne et supporte le lit sur sa surface dirigée vers l'intérieur, la force centrifuge à laquelle les particules sont soumises s'oppose à un mouvement des particules dans une direction orientée   radialement    vers l'intérieur sous l'action du fluide gazeux traversant le lit. En conséquence, on peut assurer un écoulement du fluide gazeux au travers du lit à des vitesses de l'ordre de 3 ou même 6 m/s, à condition que le tambour soit entraîné en rotation à une vitesse suffisamment élevée pour empêcher les particules d'être entraînées hors du lit par le fluide gazeux. Cela permet le passage d'un grand volume d'air dans un temps donné au travers d'un échangeur de chaleur de dimensions relativement petites.



   On peut utiliser dans ce cas des particules bien plus petites que les particules les plus fines d'une matière similaire qui pourraient être utilisées dans un lit de gravitation au travers duquel on fait passer un fluide gazeux à une vitesse similaire. Avec des particules plus petites, il est possible d'obtenir des coefficients de transmission de chaleur plus élevés que dans le cas où on utilise de plus grosses particules dans des conditions comparables. Généralement cette forme d'exécution de l'invention permet d'augmenter le débit et d'utiliser des particules plus petites par comparaison avec un lit de gravitation.



   D'autres avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes données à titre d'exemple.



   La fig. I est une vue en plan d'une forme d'échangeur de chaleur à gravitation suivant l'invention.



   La fig. 2 est une section droite faite sur la ligne II-II de la fig. 1.



   La fig. 3 est une coupe fragmentaire, similaire à la fig. 2 et à échelle agrandie, montrant une variante de l'échangeur de chaleur des fig. I et 2.

 

   La fig. 4 est une coupe diamétrale d'un autre échangeur de chaleur dans lequel un lit de particules est supporté sur la face dirigée vers l'intérieur d'un tambour tournant.



   La fig. 5 est une vue fragmentaire à échelle agrandie par rapport à la fig.   4,    montrant de façon plus détaillée la structure du tambour, et
 la fig. 6 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un échangeur de chaleur dans lequel le lit de particules est supporté sur la face dirigée vers l'intérieur d'un tambour tournant.



   L'échangeur de chaleur représenté sur les fig. I et 2 comporte une chambre supérieure 10 qui est entourée par une paroi latérale 11 et qui a une forme rectangulaire en vue en plan. Dans la chambre supérieure 10, il est prévu un lit 12 de particules qui peuvent être formées d'une matière réfractaire, comme par  exemple du sable. Le lit est   supporté-sur    un plateau distributeur 13 qui sépare la chambre supérieure d'une chambre inférieure 14 et qui obture le fond de la chambre supérieure pour empêcher le passage des particules du lit. Le plateau distributeur 13 est agencé pour introduire du gaz dans le lit 12 et pour le répartir sur toute l'étendue de ce dernier.



   Dans l'échangeur de chaleur représenté sur les fig. 1 et 2, le plateau distributeur 13 est formé par une tôle d'acier pourvue de perforations dont les dimensions sont telles que les particules du lit 12 ne peuvent pas les traverser. On peut utiliser d'autres formes de plateau distributeur, par exemple un plateau en matière céramique poreuse ou bien un plateau en particules métalliques frittées.



   La chambre inférieure   I4    présente une conicité dirigée vers le bas depuis le plateau distributeur 13 jusqu'à un orifice central d'entrée de gaz 15. Des déflecteurs ou chicanes peuvent être prévus dans la chambre inférieure pour faire en sorte que l'écoulement gazeux soit réparti uniformément sur toutes les parties du plateau 13. Si nécessaire, on peut pourvoir la chambre inférieure d'un plancher qui est incliné jusqu'à un point à partir duquel un tube rétréci de dérivation conduit jusqu'à la chambre supérieure 10.

  Des particules tombant du lit 12 au travers du plateau de distribution lorsque l'échangeur de chaleur n'est pas en service sont entraînées par l'intermédiaire du tube de dérivation jusque dans la chambre supérieure lorsque l'échangeur est mis en marche et lorsqu'on fait passer du gaz dans la chambre inférieure par l'intermédiaire de l'entrée correspondante. On pourrait prévoir des moyens pour obturer le tube de dérivation au bout d'un bref intervalle pendant lequel toutes les particules collectées dans la chambre inférieure ont été renvoyées dans la chambre supérieure.



   L'échangeur de chaleur comprend en outre plusieurs tubes ailetés 16 qui sont immergés dans le lit 12. Dans l'exemple particulier représenté sur les fig. 1 et 2, il est prévu deux couches de tubes, désignées respectivement par 16a et 16b. Les tubes de la couche supérieure sont placés au-dessus des intervalles existant entre les tubes de la couche inférieure. Les tubes sont pourvus d'ailettes communes 17, chaque ailette ayant une forme rectangulaire et étant pourvue d'un nombre d'orifices correspondant au nombre de tubes, afin que chaque tube passe dans un orifice ménagé dans chaque ailette. Les tubes 16 et les ailettes 17 sont formés d'un matériau thermiquement conducteur, comme par exemple du cuivre ou de l'aluminium. Les tubes sont disposés de façon à être en bon contact thermique avec les ailettes. Chaque tube peut être emmanché dans l'orifice correspondant de chaque ailette.

  En variante, on peut fixer les ailettes sur les tubes par brasage ou par un autre moyen.



   Les tubulures d'entrée et de sortie 18 et 19 communiquent respectivement avec les tubes 16 et elles s'étendent à partir des tubes vers le haut au travers de la partie supérieure de la chambre 10.



   Dans l'échangeur de chaleur représenté sur la fig. 1, les tubes 16 ont un diamètre d'environ 6 mm et chaque ailette 17 a une longueur d'environ 125 mm et une profondeur d'environ 50 mm. En particulier, les ailettes peuvent être espacées de 3 mm l'une de l'autre. La chambre supérieure 10 peut avoir une longueur d'environ 235 mm et une largeur d'environ 150 mm. La profondeur du lit 12 est de 75 mm. Il est à noter que les bords inférieurs des ailettes 17 sont espacés légèrement de la face supérieure du plateau distributeur 13. Il est également à noter que les bords supérieurs des ailettes sont espacés légèrement en dessous de la surface supérieure du lit. On remarque également que l'espacement entre la couche supérieure de tubes 16a et la couche inférieure de   tubes-l6b    est inférieur à l'espacement moyen des tubes situés dans l'une ou l'autre desdites couches.

  En conséquence, la partie ailetée d'un tube à partir de laquelle il reçoit le plus de chaleur est située latéralement et non pas au-dessus ou en dessous du tube. Cette disposition permet d'obtenir un meilleur coefficient de transmission de chaleur lorsque le gaz de fluidisation s'écoule vers le haut. On choisit l'épaisseur des ailettes 17 en concordance avec le taux de transmission de chaleur nécessaire à l'intérieur des ailettes, ces ailettes pouvant avoir en particulier une épaisseur de 2 mm. Les ailettes peuvent être plus épaisses dans une zone adjacente aux tubes et plus minces dans des positions éloignées des tubes.



   L'échangeur de chaleur représenté sur les fig. 1 et 2 peut être utilisé pour récupérer de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Une proportion considérable de la chaleur engendrée par combustion du carburant dans un tel moteur est évacuée de ce dernier par les gaz d'échappement. Il est souhaitable de récupérer au moins une fraction de cette énergie thermique pour améliorer le rendement global du moteur. En outre, dans certains cas, on ne peut pas tolérer l'émission de gaz d'échappement à haute température et ce problème est particulièrement important dans des turbines à gaz où il est fréquemment nécessaire d'extraire de la chaleur des gaz   d'échappementsimplement    pour éviter l'émission de gaz très chauds.

  Il est en outre souhaitable qu'un échangeur de chaleur employé pour récupérer de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement d'une turbine à gaz ou autre offre une faible résistance à l'écoulement des gaz d'échappement le traversant.



   Le lit peu profond de l'échangeur de chaleur représenté sur les fig. 1 et 2 offre une résistance relativement faible à l'écoulement de gaz le traversant et, si les gaz d'échappement provenant d'un moteur à combustion interne passent dans l'échangeur de chaleur, ils ne sont soumis qu'à une faible perte de charge. Les gaz d'échappement sont canalisés à partir du moteur par l'intermédiaire d'un conduit jusqu'à l'entrée de gaz 15 et ils sont canalisés par un autre conduit (non représenté) depuis l'extrémité supérieure de la chambre 10 jusque dans l'atmosphère. On fait passer de l'eau ou un autre réfrigérant approprié dans les tubes 16, ce qui provoque leur échauffement.



   L'échangeur de chaleur peut être utilisé pour transmettre de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement à l'eau s'écoulant à l'intérieur des tubes 16 jusqu'à ce que l'eau se mette à bouillir, la vapeur ainsi produite étant utilisée pour entraîner un générateur électrique. Lorsqu'il est nécessaire d'extraire la chaleur contenue dans les gaz d'échappement sans les diluer et lorsqu'on n'a pas à convertir cette chaleur en une forme d'énergie utilisable, on peut faire passer l'eau chauffée dans les tubes 16 dans un échangeur de chaleur refroidi par air afin que la chaleur soit finalement déversée à l'atmosphère.



   Un autre avantage résultant du passage des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne dans le lit d'un échangeur de chaleur tel que celui des fig. 1 et 2 est qu'on réduit considérablement l'émission de bruit par le moteur. Un autre avantage est que le lit contribue à réduire la pollution en emprisonnant une partie du carbone qui se trouve normalement dans les gaz d'échappement engendrés par combustion d'un combustible hydrocarbone et qui serait autrement dégagé dans l'atmosphère avec les gaz d'échappement, ce carbone se déposant sur les particules du lit. On peut agencer le lit de manière qu'une partie de celui-ci ne soit pas traversée par des tubes de sorte qu'elle atteint une température plus élevée que le reste du lit et que le carbone déposé ne produit pas de brûlage des particules lorsqu'elles traversent cette partie du lit.

 

   On peut également utiliser l'échangeur de chaleur représenté sur les fig. 1 et 2 pour récupérer la chaleur contenue dans les gaz d'échappement de chaudières, d'incinérateurs ou d'autres systèmes de combustion engendrant des gaz chauds. Dans ce cas, on fait pénétrer les gaz chauds dans l'échangeur de chaleur par l'entrée 15 et on introduit de la vapeur ou de l'eau à chauffer dans l'échangeur de chaleur par les tubes 16. Puisque l'eau ou la vapeur sont chauffées graduellement à mesure qu'elles s'écoulent dans les tubes 16, il peut être avantageux de maintenir une partie du lit à une température plus élevée qu'une autre partie afin que le gradient de température transversal dans la paroi d'un tube soit  sensiblement uniforme sur toute sa longueur.

  Ce problème peut être résolu en faisant varier l'espacement entre ailettes ou l'espacement entre tubes d'une partie du lit à une autre, la partie du lit dans laquelle les ailettes ou tubes sont plus largement espacés étant automatiquement maintenue à une température un peu
 supérieure à celle du reste du lit. Une migration de particules
 d'une partie du lit à une autre est limitée dans une certaine mesure par les ailettes 17 ainsi que par la profondeur relativement faible
 du lit, de sorte qu'on peut maintenir une différence de tempéra
 ture entre des parties différentes du lit alors que cela ne serait pas
 possible dans un lit profond du fait de la liberté de migration des
 particules entre différentes parties du lit.



   Deux échangeurs de chaleur ou plus, conformes à ce qui a été
 représenté sur les fig. 1 et 2, peuvent être branchés en série de
 manière que des gaz chauds dont on doit récupérer la chaleur
 passent en premier au travers du lit d'un échangeur de chaleur
 puis au travers du lit d'un autre échangeur. Les tubes 16 des
 échangeurs peuvent être reliés en série ou en parallèle.



   On peut également utiliser l'échangeur de chaleur pour trans
 mettre la chaleur contenue dans un fluide passant dans les
 tubes 16 à un gaz passant au travers du lit. Ainsi, I'échangeur de
 chaleur peut être utilisé comme un condenseur, de la vapeur étant
 introduite dans les tubes 16 et de l'air ambiant traversant le lit
 afin de refroidir les tubes et de condenser la vapeur.



   Sur la fig. 3 on a représenté une variante de l'échangeur de
 chaleur des fig. 1 et 2. Des parties représentées sur la fig. 3 et
 correspondant à celles déjà décrites en référence aux fig. 1 et 2 ont
 été désignées par des références numériques identiques affectées
 du préfixe 1.



   Dans la variante de la fig. 3, le support de lit comprend des
 nervures 120 formées sur les ailettes 117 le long de leurs bords
 inférieurs, les nervures d'une ailette faisant saillie en direction de
 celles d'ailettes adjacentes situées de l'autre côté. Une ouverture étroite 121 est formée par chaque paire de nervures adjacentes, la
 largeur de ces ouvertures étant inférieure au diamètre des parti
 cules constituant le lit 112. En conséquence, les nervures 120 sont
 agencées pour supporter le lit et pour permettre l'écoulement d'un
 gaz depuis la chambre inférieure 114 jusque dans le lit par l'inter
 médiaire des orifices 121.



   En particulier, la largeur des ouvertures 121 est comprise entre
 0,1 et 0,2 mm. Pour maintenir cet espacement, on peut braser des
 cales de l'épaisseur appropriée entre des nervures adjacentes 120 à
 proximité des extrémités des ailettes 117. En variante, on peut
 pourvoir les nervures, pendant une opération d'estampage, de
 petites saillies maintenant ledit espacement.



   Le lit peut être formé de particules de sable siliceux. Dans des
 cas où il est nécessaire de faire passer le gaz au travers du lit à une
 vitesse telle que des particules de sable risqueraient d'être entraî
 nées par le courant de gaz, on peut employer des particules for
 mées d'une matière plus dense telle que du sable à base de rutile
 ou de zirconie. On peut également utiliser des particules de gre
 naille d'acier, d'oxyde d'aluminium ou de carbure de silicium.



   Dans une expérience réalisée avec un échangeur de chaleur du
 type représenté sur les fig. 1 et 2 et avec un lit formé de particules
 de zirconie de 150 microns de diamètre, on a fait passer un gaz au
 travers du lit à une vitesse de 0,394 m/s et on a obtenu un coeffi
 cient de transmission de chaleur vers l'extérieur compris entre
 2,3.106 et 2,4.106 joules par mètre carré, par heure et par degré
 centigrade, ce qui a permis de récupérer 8,25 kw à partir des gaz
 d'échappement passant dans l'échangeur de chaleur.

  Dans une
 autre expérience faite en utilisant l'échangeur de chaleur des fig. 1
 et 2 et un lit composé de grenaille d'acier de 350 microns de
 diamètre, on a fait passer les gaz d'échappement au travers du lit
 à une vitesse de 0,724 m/s et on a obtenu un coefficient de trans
 mission de chaleur vers l'extérieur de   6,4.105    joules par mètre
 carré, par heure et par degré centigrade, les valeurs relativement
 supérieures de température et de vitesse de gaz permettant de
 récupérer 11,6 kw.



   De préférence, I'espacement entre ailettes adjacentes est au moins égal à cinq fois la dimension maximale des particules du lit.



  Dans le cas où l'espacement des ailettes est faible, à savoir de 3 mm, la profondeur du lit est de préférence de l'ordre de 40 mm.



  Lorsque l'espacement d'ailettes est grand, la profondeur du lit peut être assez grande, en particulier jusqu'à 100 mm. On peut utiliser des profondeurs de lit jusqu'à 150 mm mais, pour des valeurs supérieures à 150 mm, on a constaté que le coefficient de transmission de chaleur est sensiblement réduit. Egalement, on peut utiliser des lits peu profonds, c'est-à-dire présentant des profondeurs non supérieures à 150 mm, avec une faible perte de charge, en particulier comprise dans la gamme allant de 75 à 250 mm d'eau, en fonction de la nature du distributeur, de la nature des particules du lit et de la vitesse du gaz fluidisant. Des pertes de charge comprises dans la gamme précitée sont suffisamment basses pour avoir un effet négligeable sur les performances des moteurs diesel ou à turbine à gaz modernes dans lesquels on fait passer les gaz d'échappement dans un échangeur de chaleur.



   Il est à noter qu'avec un échangeur de chaleur du type représenté sur les fig. 1 et 2, on doit limiter le débit du gaz au travers du lit à une valeur qui empêche les gaz d'entraîner les particules complètement hors du lit ou hors de la chambre supérieure. Le mouvement de montée des particules est contrebalancé seulement par la gravité et cette résistance dépend par conséquent du poids des particules concernées. Pour obtenir de forts coefficients de transmission de chaleur et pour permettre l'utilisation d'ailettes faiblement espacées, il est avantageux d'employer des particules de dimensions réduites. Dans le cas où le lit est formé de particules de sable siliceux, on fait généralement passer le gaz fluidisant au travers du lit à une vitesse comprise entre 0,3 et 1,2 m/s.

  Si on utilise des particules d'une matière plus dense comme par exemple du sable de zirconie, de rutile ou de la microgrenaille d'acier, on peut adopter des vitesses de gaz supérieures allant jusqu'à 3 m/s.



   Le problème de la limitation de la vitesse de gaz dans le lit se pose en particulier dans des cas où on emploie l'échangeur de chaleur comme appareil de refroidissement par air, de l'air ambiant traversant le lit de particules afin d'absorber la chaleur contenue dans un fluide s'écoulant dans les tubes et se trouvant à une température seulement modérément supérieure, par exemple de   50c    C, à la température ambiante. Dans ce cas, on doit faire passer l'air dans l'échangeur de chaleur à une vitesse élevée et le volume de l'échangeur de chaleur des fig. 1 et 2 peut être inconsidérément grand dans une telle application.



   Sur les fig. 4 et 5, on a représenté un autre mode de réalisation d'un échangeur de chaleur suivant l'invention qui peut fonctionner de façon satisfaisante en faisant passer le gaz fluidisant au travers du lit à une vitesse supérieure à ce qu'il est possible d'obtenir en pratique avec un échangeur de chaleur tel que celui des fig. 1 et 2. L'échangeur de chaleur comprend un tambour 310 supporté par l'intermédiaire de paliers 311 dans un carter 312 afin de tourner par rapport à celui-ci autour d'un axe 313 qui, comme indiqué sur le dessin, est orienté horizontalement.



   Le tambour 310 comprend plusieurs'tubes 314 qui sont orientés parallèlement à l'axe 313, qui sont espacés   l'un    de l'autre dans le sens périphérique du tambour et qui sont disposés à proximité de sa périphérie. Les tubes sont reliés entre eux par plusieurs ailettes 315 qui ont chacune une forme annulaire et qui sont pourvues d'un nombre de trous   égal à    celui des tubes 314 afin que chaque tube passe dans un trou de chaque ailette. Chaque ailette est pourvue, sur ses deux faces qui sont tournées vers des ailettes adjacentes et dans une zone contiguë à la périphérie extérieure de l'ailette, d'une nervure 316 qui entoure complètement le tambour.

 

  Les nervures constituent collectivement un distributeur destiné à supporter un lit 317 de particules solides sur la face du tambour qui est dirigée vers l'intérieur. Des ouvertures par lesquelles du gaz peut pénétrer dans le tambour sont formées entre des nervures adjacentes, la largeur de ces ouvertures étant inférieure au dia  mètre des particules constituant le lit. L'espacement entre les nervures est maintenu par des cales qui sont brasées entre des nervures adjacentes à intervalles répartis sur la périphérie du tambour ou bien par de petites saillies formées sur les nervures par une opération d'estampage.



   De préférence, comme indiqué sur la fig. 4, il est prévu sur la périphérie du.tambour 310 une seule couche de tubes 314.



  Lorsque l'échangeur de chaleur est en service, les tubes 314 et les ailettes 315 sont complètement immergés dans le lit 317. La profondeur du lit peut être en particulier de 50 mm et elle est de préférence inférieure à 75 mm. Les particules du lit peuvent être formées d'une des différentes matières mentionnées ci-dessus et par exemple, les ailettes 315 être espacées d'environ 2,5 mm les unes des autres.



   Les tubes 314 sont branchés en parallèle et communiquent respectivement avec des collecteurs d'entrée et de sortie 319, 320 qui sont prévus aux extrémités opposées du tambour 310. Les collecteurs sont reliés à un tuyau d'entrée fixe 321 et à un tuyau de sortie fixe 322 à l'aide de joints permettant une rotation relative des collecteurs.



   A l'extrémité du tambour qui est adjacente au tuyau d'entrée   321, il    est prévu un ventilateur 323 monté à rotation autour de l'axe 313. Le ventilateur est fixé sur un arbre d'entraînement creux 324, disposé concentriquement au tuyau d'entrée 321 et des moyens (non représentés) tels qu'une poulie et une courroie, assurent l'entraînement de l'arbre à partir d'un moteur. Un réducteur à engrenages   épicycloldaux    325 assure la transmission du mouvement de marbre 324 au tambour 310 afin que ce dernier tourne à une vitesse plus lente que le ventilateur 323. En particulier, le tambour peut tourner à une vitesse égale à 1/10 de celle du ventilateur.



   Le carter 312 entoure le ventilateur 323 et délimite une entrée axiale d'air 326 adjacente à ce ventilateur. Ce carter présente un diamètre bien supérieur à celui du tambour   310,    de sorte qu'un passage annulaire 327 est formé entre la périphérie du tambour et l'intérieur du carter. Le carter définit également une sortie axiale d'air 328 à son extrémité éloignée de l'entrée 326.



   L'extrémité du tambour adjacente à l'entrée d'air 326 est fermée, tandis que l'extrémité du tambour adjacente à la sortie d'air 328 est pourvue-d'orifices par lesquels de l'air peut s'écouler de l'intérieur du tambour vers la sortie. Lorsque l'échangeur de chaleur est en service, on introduit de l'air par l'entrée 326 dans le passage annulaire 327 de manière qu'il s'écoule par l'intermédiaire des orifices 318 et du lit 317 dans le volume intérieur du tambour, puis vers la sortie. L'écoulement de l'air dans une direction orientée radialement vers l'intérieur au travers du lit assure une fluidisation de ce dernier tandis que la force centrifuge exercée par la rotation du tambour a tendance à refouler les particules radialement vers l'extérieur contre les nervures 316.



   A condition que le tambour 310 tourne suffisamment rapidement, l'échangeur de chaleur de la fig. 4 peut fonctionner de manière que les gaz traversant le lit 317 s'écoulent à une vitesse comprise entre 3 et 6 m/s.



   On peut utiliser l'échangeur de chaleur de la fig. 4 comme condenseur de vapeur. Dans cette application, on introduit de la vapeur dans l'échangeur de chaleur par l'intermédiaire du tuyau d'entrée 321, cette vapeur étant répartie par l'intermédiaire du collecteur d'entrée 319 dans les tubes 314 qui transmettent la chaleur contenue dans la vapeur aux particules constituant le lit 317. La vapeur se condense et l'eau est évacuée de l'échangeur de chaleur par l'intermédiaire du collecteur de sortie 320 et du tuyau de sortie 322. On fait passer de l'air ambiant au travers du lit 317 pour extraire la chaleur contenue dans ses particules.



   Sur la fig. 6, on a représenté schématiquement un autre échangeur de chaleur dans lequel un lit de particules est supporté par la face dirigée vers l'intérieur, d'un tambour tournant perforé 410 qui est monté à l'aide de paliers (non représentés) de façon à tourner autour d'un axe vertical 411.



   Il est prévu des moyens pour faire pénétrer   l'air    dans le tambour à partir de sa périphérie; ces moyens peuvent comprendre un conduit de sortie d'air 412 qui s'étend à partir de l'intérieur du tambour au travers de son extrémité supérieure. Ce conduit de sortie est relié à un ventilateur ou à un autre dispositif aspirant l'air contenu dans le tambour. Avec cette disposition, la face du tambour qui est tournée-radialement vers l'extérieur peut être en communication avec l'atmosphère. En variante, on peut prévoir un conduit approprié pour canaliser l'air débité par un ventilateur ou un dispositif similaire vers la périphérie du tambour, auquel cas l'extrémité supérieure du tambour peut être ouverte.



   L'échangeur de chaleur représenté sur la fig. 6 comprend en outre des tubes ailetés 413 qui sont-situés en dessous de l'extrémité inférieure du tambour 410. Ces tubes sont enfermés dans un carter 414 comportant une sortie 415 orientée vers la face du tambour 410 qui est tournée vers l'intérieur dans une position légèrement espacée du dessus de son extrémité inférieure.



   A son extrémité inférieure, le tambour 410 comprend une collerette 416 orientée radialement vers l'intérieur et coopérant avec le carter 414 de façon à obturer l'extrémité inférieure du tambour. A son extrémité supérieure, le tambour porte un bouclier 417 de forme partiellement annulaire, qui s'étend radialement vers l'intérieur à partir de la périphérie du tambour.



   Il est prévu à l'extérieur du tambour 410, dans une zone adjacente à l'intervalle existant entre des extrémités opposées du bouclier 417, un récepteur 418 qui est relié par un conduit vertical 419 au carter 414 dans une zone située en dessous des tubes 413.



   Le conduit 419 et le carter 414 sont remplis de particules, le tambour 410 contenant une autre masse desdites particules. Lors de la rotation du tambour, les particules contenues dans celui-ci forment une couche ou lit 420 qui recouvre complètement la surface du tambour dirigée vers l'intérieur. Comme le montrent les dessins, ce lit présente une conicité dirigée vers le haut.



   Lorsque de l'air est aspiré dans le tambour à partir de sa périphérie, comme précédemment décrit, le lit 420 est fluidisé et ses particules ont tendance à s'écouler vers le haut, en réduisant ainsi la différence entre l'épaisseur du lit dans une zone adjacente à l'extrémité inférieure du tambour et l'épaisseur du lit dans une zone adjacente à son extrémité supérieure. A l'extrémité supérieure du tambour, la montée des particules constituant le lit 420 est arrêtée par le bouclier 417, excepté en ce qui concerne les particules qui arrivent dans l'intervalle existant entre les extrémités du bouclier. Ces particules passent par-dessus l'extrémité supérieure du tambour et se propagent radialement vers   l'exté-    rieur jusque dans le récepteur 418.



   La colonne de particules contenues dans le conduit 419 soumet les particules se trouvant dans le carter 414 à une pression suffisante pour propulser les particules du carter jusque dans le lit 420 par l'intermédiaire de l'orifice de sortie 415. En conséquence, il s'établit une circulation des particules qui partent du lit pour revenir à celui-ci par l'intermédiaire des tubes 413.



   L'eau ou un autre fluide à refroidir passe dans les tubes 413 où la chaleur est transmise dans les particules se trouvant dans le carter 414. Ces particules sont ensuite refroidies par l'air entrant lorsqu'elles sont situées dans le lit 420, de sorte que la chaleur évacuée du fluide circulant dans les tubes 413 est finalement transmise à l'air.

 

   Si nécessaire, on peut prévoir des moyens pour introduire de l'air dans le carter 414 ou dans le conduit 415 afin de fluidiser les particules se trouvant dans ceux-ci, ou tout au moins de faciliter l'écoulement desdites particules dans la direction nécessaire.



   Le récepteur 418 peut entourer complètement l'extrémité supérieure du tambour 410, auquel cas on supprime le bouclier 417.



   Il est évident que, lorsque les tubes ailetés de la disposition de la fig. 6 sont placés à l'extérieur du lit, on peut réduire la profondeur de ce dernier sans affecter le taux de transmission de chaleur entre les particules et les tubes ailetés. L'étendue de la surface effective de transmission de chaleur des tubes ailetés n'est pas  limitée par les dimensions du tambour et par la profondeur du lit.



  Pour éviter des pertes de charge assez grandes au travers du lit, on peut adopter des profondeurs de lit de l'ordre de 25 mm, des valeurs de l'ordre de 15 mm pouvant être satisfaisantes dans certaines applications.



   La variante de l'échangeur de chaleur de la fig. 1 qui est représentée sur la fig. 3 ainsi que l'échangeur de chaleur des fig. 4 et 5 présentent tous deux l'avantage que les nervures qui constituent les distributeurs sont en liaison thermique par   l'intenmé-    diaire des ailettes avec les tubes qui contiennent un réfrigérant liquide dans le cas où on utilise l'échangeur de chaleur pour transmettre de la chaleur contenue dans un gaz chaud à un liquide
 En conséquence, on peut faire passer en toute sécurité un gaz à très haute température au travers du distributeur sans risque de surchauffe et de déformation de ce dernier.



   La structure représentée sur les fig. 4 et 5 convient bien pour résister aux contraintes centrifuges engendrées par rotation. En outre, on peut fabriquer le tambour d'une manière simple en pourvoyant les ailettes de nervures par estampage d'une matière présentant une grande conductivité thermique, comme par exemple l'aluminium ou le cuivre, et en engageant les tubes dans des trous respectifs ménagés dans les ailettes. On dispose ensuite des cales d'espacement d'épaisseur appropriée, par exemple de 0,2 mm, entre des nervures adjacentes à des intervalles d'environ 50 mm sur la périphérie du tambour et on assemble les composants du tambour par brasage ou par un autre procédé. En variante, on peut pourvoir les nervures de petites saillies jouant le rôle d'entretoises d'espacement.



   Un autre avantage de la construction représentée sur les fig. 4 et 5 et de la variante de la fig. 3 consiste en ce qu'il n'existe aucun intervalle entre les ailettes et le distributeur. Dans la construction représentée sur les fig. 1 et 2, il peut se produire une migration latérale de particules depuis un intervalle vertical existant entre deux ailettes adjacentes jusque dans un autre intervalle vertical par l'intermédiaire des ouvertures existant entre les bords inférieurs des ailettes et le distributeur. Même si les ailettes sont placées à proximité du distributeur, il peut se produire encore une certaine migration latérale. Si on empêche cette migration latérale, il est possible d'établir et de maintenir aisément des différences de température entre une partie du lit et une autre.



   Dans tous les exemples d'échangeurs de chaleur suivant l'invention, il est préférable que l'espacement entre ailettes ne soit pas inférieur à cinq fois la dimension maximale des particules du lit. De préférence, les ailettes sont disposées de façon à augmenter la surface utile des tubes d'une valeur telle qu'un tube non aileté de la même surface utile ait un diamètre compris entre quatre et vingt fois le diamètre des tubes ailetés utilisés.



   On considère que le diamètre des tubes ne doit pas être supérieur à 25 mm et qu'on peut utiliser des tubes d'un diamètre descendant jusqu'à celui de tubes capillaires. La capacité de transmission de chaleur d'un échangeur particulier peut être modifiée en ajoutant ou en enlevant des particules du lit. Par exemple, on peut enlever les particules d'un lit pour dégager une partie des ailettes et, par conséquent, pour réduire la surface utile des tubes ailetés.



   Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. Elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, sans que   l'on    s'écarte de l'esprit de l'invention. Par exemple, les échangeurs de chaleur décrits ci-dessus peuvent être modifiés de façon à assurer une transmission de chaleur entre une matière particulaire solide et un fluide. Dans ce cas, on agence l'échangeur de chaleur de manière que la matière particulaire solide soit introduite dans le lit et et évacuée après l'avoir traversé. Le gaz fluidisant est recyclé au travers du lit, sa fonction consistant simplement à fluidiser les particules mais non à évacuer la chaleur des particules ou à leur en fournir. Le fluide avec lequel de la chaleur doit être échangée passe dans les tubes ailetés qui sont immergés dans le lit.

 

   Dans de nombreux cas, il est souhaitable, pour des raisons d'économie, d'utiliser des tubes de surface accrue qui sont fabriqués par des procédés connus, par exemple des tubes à ailettes circulaires, des tubes à ailettes soudées ou des tubes à goujons mais, en général, la conception des ailettes diffère des formes existantes de tubes de surface accrue à cause des flux de transmission de chaleur très élevés. En conséquence, les ailettes ont, de préférence, une plus grande épaisseur que leurs contreparties conçues pour des échanges de chaleur par convection. 



  
 



   The present invention relates to a heat exchanger comprising a mass of solid particles, a support supporting a bed of these particles and arranged to allow the passage of a gas fluidizing this bed of particles, as well as a thermally conductive wall in contact. on one side with solid particles and on the other side with another fluid.



   A heat exchanger of the aforementioned type can be arranged to transmit heat between the gas and the second fluid (which can be liquid or gaseous), in which case the heat is transmitted via the particles and the thermally conductive wall. Alternatively, the heat exchanger can be arranged to transmit heat between the solid particles and the second fluid, in which case the gas is normally recycled through the bed to fluidize it and the particles are passed through. from the bed from an entrance to an exit.



   In a known form of heat exchanger of the aforementioned type, the thermally conductive wall comprises a bundle of cylindrical metal tubes which extend horizontally through the bed. By the term bundle is meant a group of tubes which are spaced apart from each other vertically and horizontally so that the bundle comprises several layers of tubes located one above the other and each containing several tubes placed side by side. coast.



   To reduce the cost of a heat exchanger needed for a particular application to as low as possible, it is desirable to reduce the dimensions of the apparatus while retaining the necessary heat transfer capacity. In conventional heat exchangers, that is to say exchangers in which the gaseous fluid passes through tubes through which the other fluid passes, that is to say in which there is no fluidized bed of particles, the overall dimensions of the apparatus can be reduced by using tubes of increased surface area, for example by means of fins or similar projections.



  However, the use of tubes of increased surface area generally increases the pressure drop in the gaseous fluid passing through the heat exchanger.



   A heat exchanger of the aforementioned type has been produced in which the thermally conductive wall structure is in the form of a bundle of finned tubes and some improvement in the heat transmission capacity has been obtained compared to a bundle of tubes. non-finned and of similar dimensions
 It has been found that the heat transfer capacity can be further improved by changing the arrangement of the tubes and the fluidized bed.



   The heat exchanger according to the invention is characterized in that the wall is in the form of at least one tube of increased surface area and in that the depth of the non-fluidized bed is not greater than 150 mm.



   The expression bed depth is understood to mean the distance separating an interface between the bed of particles and the bed support and a surface of the bed opposite this interface.



   A relatively shallow bed allows, by comparison with beds provided in known heat exchangers of the aforementioned type, the establishment of a rate of heat transfer per unit area of tube considerably higher than that obtained in heat exchangers. similar conditions with a relatively deep bed.



   The reasons for this state of affairs have not been fully understood due to the fact that there is a very small variation in temperature between different parts of the bed when using a heat exchanger of known type comprising a deep bed and the fact that consequently all the tubes of the bundle are subjected to substantially the same external temperature. The low pressure differential existing between the upper and lower part of the relatively shallow bed is believed to be an important factor since the small gaseous fluid bubbles existing at the base of the bed do not reach such a large dimension in the relatively shallow bed. shallow than in a deeper bed.

  In a deep bed cooperating with finned tubes, the bubbles can reach a size such that they completely cover an existing gap between adjacent fins, reducing the degree of contact between the fins and the particles in the bed.



   Preferably, the depth and composition of the bed are chosen with respect to the spacing of the fins and the dimensions of the orifices through which the gaseous fluid enters the bed so that the pressure difference between the upper part and the lower part of the bed is insufficient to allow an enlargement of the gaseous fluid bubbles to a size allowing them to cover the gaps between adjacent fins.



   It is believed that bed depths of up to 150 mm can be used for appropriate fin spacings without a pressure difference occurring between the top and bottom of the bed causing bubbles to occur. of gaseous fluid prevent contact between the particles in the bed and the tubes. However, with a fin spacing of 3mm, it is advantageous to use a bed depth of 100mm or less.



   A single finned tube or a single layer of finned tubes can advantageously be employed as the thermally conductive wall since the depth of the bed may be of the order of 50 mm or less.



   In a particularly advantageous construction, the fins (or alternatively in the case where more than one layer of separate finned tubes is provided, the fins of the lower layer of tubes) are provided with ribs which delimit inlet openings through which gas can enter the bed, these orifices being however dimensioned so that the particles of the bed cannot pass through them and being placed at the lower part of the bed.



   This arrangement has several advantages. The ribs collectively form a bed support which is cooled by tube fins and very high temperature gases can safely pass through the inlet ports without overheating and deforming the ribs. The assembly formed by the tubes, the fins and the bed support can be fabricated using stamped parts made of a material of suitable high conductivity and mounted on the tubes, such a structure being relatively simple to manufacture. and inexpensive. Another advantage is the elimination of a space between the lower edges of the fins and the bed support, so that lateral migration of particles from a vertical space between adjacent pairs of fins and a space is prevented. contiguous vertical surrounding the lower edges of a fin.

  This makes it easier to maintain different temperatures in different parts of the bed, as will be explained below.



   It has previously been proposed to use a heat exchanger of the aforementioned type in a steam generator where the gaseous fluid consists of a mixture of fuel and air, or else of the combustion products of this mixture, these hot gases passing through successively three fluidized beds which contain respective groups of heat exchange tubes. Water is heated in the tubes of the third bed, then it passes through the relatively hotter tubes of the second bed where water evaporation occurs, the vapor thus formed being superheated in the tubes of the first bed which is the hotter.

 

   In such a steam generator, the rate of heat transmission depends in part on the temperature difference between the gaseous fluid flowing outside the tubes and the other fluid flowing inside. From the point of view of operating efficiency, this temperature difference should be approximately the same for all tubes and for all parts of each tube. In the second bed, this result is easily obtained since the tubes contain water and steam in equilibrium and the temperature prevailing in the different tubes of the second bed is therefore substantially uniform, the temperature distribution in a fluidized bed relatively deep tending to be uniform, as noted above.

  However, the temperature of the vapor in the tubes of the first bed differs from one end of each tube to the other and it is desirable to subject the exterior of these tubes to temperatures which vary along the length of the tubes in order to to maintain the necessary drop in temperature through the walls of a tube over the length of the latter. Likewise, it is desirable to subject the tubes of the third bed to external temperatures which vary along the length of the tubes in accordance with the variation of the temperature of the water in the tubes.



   In an advantageous form of the invention, the tube is located in the bed and comprises fins the mutual spacing of which varies from one part of the bed to another. It is also possible to provide several tubes placed in the bed and the mutual spacing of which varies from one part of the bed to another.



   Such an arrangement can advantageously be used in a steam generator to superheat the steam produced in another heat exchanger. The part of the bed in which the tubes or fins are more spaced apart from each other is automatically maintained at a higher temperature than the part of the bed in which the tubes or fins are closer to each other, such a temperature difference being able to be established in a shallow bed, whereas, in a relatively deeper particle bed, mixing of particles from various parts of the bed prevents the establishment of the above temperature difference.

  The tubes are connected so that steam passes first through the tubes which are relatively close to each other or to the parts of the tubes where the fins are closer to each other.



   Preferably, the tubes are placed in a single layer in the bed. It is believed that the best results are obtained using a bed depth of not more than 75mm, with a value of about 50mm being preferred.



   Another advantageous application of a heat exchanger according to the invention relates to gas turbine engines or other internal combustion engines.



   It is desirable to recover the thermal energy contained in the exhaust gases of internal combustion engines, in particular gas turbines. firstly, since it is thus possible to increase the overall efficiency of the engine and. secondly, because in many applications the emission of high temperature exhaust gases cannot be tolerated. It is further desirable that a heat exchanger used to recover the heat contained in the exhaust gases of an engine, especially a gas turbine engine, has low resistance to the flow of the exhaust gases. crossing.



  Until now, this condition has prevented the use of heat exchangers of known types comprising a bed of fluidized particles to recover heat from the exhaust gases of a gas turbine since the drop in pressure at which the gases are subjected while passing through the exchanger reaches an excessively high value.



   An advantage of a relatively shallow fluidized bed is that the pressure drop to which a gaseous fluid passing through the bed is subjected is relatively small. It is therefore conceivable to apply the invention to the recovery of the heat contained in the exhaust gases of a gas turbine or of another internal combustion engine.



   A problem arises with an exchanger of the aforementioned type, namely that the flow rate of the gaseous fluid must be limited to a value less than that which is sufficient to allow the gaseous fluid to evacuate the particles completely out of the bed or out of it. 'a room in which the bed is placed. In known heat exchangers of the aforementioned type, the speed at which the gaseous fluid passes through the bed is generally between 0.3 and 1.2 m / s.

  This problem is particularly delicate in cases where a heat exchanger of the aforementioned type is used as an air cooling device where the ambient air passes through the bed of particles in order to absorb the heat from a fluid contained in it. the structure with a thermally conductive wall, the latter fluid being at a temperature only moderately higher, for example 50 ° C., than the temperature of the ambient air. In such circumstances, a large amount of air must be passed through the heat exchanger and, since the speed of the air inside the bed must be limited as previously stated, the overall dimensions of the The heat exchanger must necessarily be large when using an exchanger of known form.



   It is therefore sought to create an above-mentioned heat exchanger which can operate satisfactorily by passing gaseous fluid through the bed at a speed greater than what is adopted in practice in known exchangers.



   Consequently, the bed of a heat exchanger of the aforementioned type can be arranged, at least during operation of the exchanger, on the inner face of a rotating perforated drum and means are provided for bringing the gas into it. the drum on its periphery and make it cross the bed radially inwards.



   As the drum rotates and supports the bed on its inwardly facing surface, the centrifugal force to which the particles are subjected opposes movement of the particles in a radially inward direction under the action of the gaseous fluid crossing the bed. Accordingly, one can ensure a flow of the gaseous fluid through the bed at speeds of the order of 3 or even 6 m / s, provided that the drum is rotated at a sufficiently high speed to prevent the particles from settling. 'be carried out of the bed by the gaseous fluid. This allows the passage of a large volume of air in a given time through a heat exchanger of relatively small dimensions.



   In this case, particles much smaller than the finest particles of a similar material could be used which could be used in a gravitational bed through which a gaseous fluid is passed at a similar speed. With smaller particles it is possible to achieve higher heat transfer coefficients than when using larger particles under comparable conditions. Generally, this embodiment of the invention makes it possible to increase the flow rate and to use smaller particles compared with a gravitational bed.



   Other advantages of the present invention will become apparent on reading the following description and the accompanying figures given by way of example.



   Fig. I is a plan view of one form of gravitational heat exchanger according to the invention.



   Fig. 2 is a straight section taken on the line II-II of FIG. 1.



   Fig. 3 is a fragmentary section, similar to FIG. 2 and on an enlarged scale, showing a variant of the heat exchanger of FIGS. I and 2.

 

   Fig. 4 is a diametrical sectional view of another heat exchanger in which a bed of particles is supported on the inwardly facing side of a rotating drum.



   Fig. 5 is a fragmentary view on an enlarged scale with respect to FIG. 4, showing the structure of the drum in more detail, and
 fig. 6 is a schematic view of another embodiment of a heat exchanger in which the bed of particles is supported on the side facing inwardly of a rotating drum.



   The heat exchanger shown in fig. I and 2 have an upper chamber 10 which is surrounded by a side wall 11 and which has a rectangular shape in plan view. In the upper chamber 10, there is provided a bed 12 of particles which may be formed from a refractory material, such as for example sand. The bed is supported on a distributor plate 13 which separates the upper chamber from a lower chamber 14 and which closes the bottom of the upper chamber to prevent the passage of particles from the bed. The distributor plate 13 is arranged to introduce gas into the bed 12 and to distribute it over the entire extent of the latter.



   In the heat exchanger shown in fig. 1 and 2, the distributor plate 13 is formed by a steel sheet provided with perforations, the dimensions of which are such that the particles of the bed 12 cannot pass through them. Other forms of distributor plate can be used, for example a plate of porous ceramic material or else a plate of sintered metal particles.



   The lower chamber I4 has a taper directed downwards from the distributor plate 13 to a central gas inlet orifice 15. Deflectors or baffles can be provided in the lower chamber to ensure that the gas flow is evenly distributed over all parts of the plate 13. If necessary, the lower chamber can be provided with a floor which is inclined to a point from which a narrowed bypass tube leads to the upper chamber 10.

  Particles falling from bed 12 through the distribution plate when the heat exchanger is not in use are entrained through the bypass tube into the upper chamber when the exchanger is turned on and when the heat exchanger is turned on. gas is passed into the lower chamber through the corresponding inlet. Means could be provided to seal the bypass tube after a brief interval during which all the particles collected in the lower chamber have been returned to the upper chamber.



   The heat exchanger further comprises several finned tubes 16 which are immersed in the bed 12. In the particular example shown in FIGS. 1 and 2, two layers of tubes are provided, designated respectively by 16a and 16b. The tubes of the upper layer are placed over the gaps between the tubes of the lower layer. The tubes are provided with common fins 17, each fin having a rectangular shape and being provided with a number of orifices corresponding to the number of tubes, so that each tube passes through an orifice formed in each fin. The tubes 16 and the fins 17 are formed from a thermally conductive material, such as for example copper or aluminum. The tubes are arranged so as to be in good thermal contact with the fins. Each tube can be fitted into the corresponding orifice of each fin.

  As a variant, the fins can be fixed on the tubes by brazing or by other means.



   The inlet and outlet pipes 18 and 19 respectively communicate with the tubes 16 and they extend from the tubes upwards through the top of the chamber 10.



   In the heat exchanger shown in fig. 1, the tubes 16 have a diameter of about 6 mm and each fin 17 has a length of about 125 mm and a depth of about 50 mm. In particular, the fins can be spaced 3 mm from each other. The upper chamber 10 may be about 235mm long and about 150mm wide. The depth of the bed 12 is 75 mm. Note that the lower edges of the fins 17 are spaced slightly from the upper face of the distributor plate 13. It is also noted that the upper edges of the fins are spaced slightly below the upper surface of the bed. Note also that the spacing between the upper layer of tubes 16a and the lower layer of tubes-16b is less than the average spacing of the tubes located in one or the other of said layers.

  As a result, the finned portion of a tube from which it receives the most heat is located laterally and not above or below the tube. This arrangement makes it possible to obtain a better heat transmission coefficient when the fluidization gas flows upwards. The thickness of the fins 17 is chosen in accordance with the rate of heat transmission required inside the fins, these fins possibly having a thickness of 2 mm in particular. The fins can be thicker in an area adjacent to the tubes and thinner in positions remote from the tubes.



   The heat exchanger shown in fig. 1 and 2 can be used to recover heat from the exhaust gases of an internal combustion engine. A considerable proportion of the heat generated by the combustion of fuel in such an engine is removed from the latter by the exhaust gases. It is desirable to recover at least a fraction of this thermal energy to improve the overall efficiency of the engine. In addition, in some cases high temperature exhaust gas emission cannot be tolerated and this problem is particularly important in gas turbines where it is frequently necessary to extract heat from the exhaust gases simply. to avoid the emission of very hot gases.

  It is further desirable that a heat exchanger employed to recover heat contained in the exhaust gases of a gas turbine or the like offers low resistance to the flow of exhaust gases therethrough.



   The shallow bed of the heat exchanger shown in Figs. 1 and 2 offer relatively low resistance to gas flow through it and, if the exhaust gases from an internal combustion engine pass through the heat exchanger, they are only subject to a small loss dump. The exhaust gases are channeled from the engine through a duct to the gas inlet 15 and they are channeled through another duct (not shown) from the upper end of the chamber 10 to in the air. Water or another suitable refrigerant is passed through the tubes 16, causing them to heat up.



   The heat exchanger can be used to transmit heat from the exhaust gases to the water flowing inside the tubes 16 until the water starts to boil, the steam as well. produced being used to drive an electric generator. When it is necessary to extract the heat from the exhaust gases without diluting them and when it is not necessary to convert this heat into a usable form of energy, the heated water can be passed through the exhaust gases. tubes 16 in an air-cooled heat exchanger so that the heat is ultimately discharged to the atmosphere.



   Another advantage resulting from the passage of the exhaust gases of an internal combustion engine in the bed of a heat exchanger such as that of FIGS. 1 and 2 is that the noise emission by the engine is considerably reduced. Another advantage is that the bed helps reduce pollution by trapping some of the carbon which is normally found in the exhaust gases generated by the combustion of a hydrocarbon fuel and which would otherwise be released into the atmosphere with the exhaust gases. exhaust, this carbon being deposited on the particles of the bed. The bed can be arranged so that a part of it is not crossed by tubes so that it reaches a higher temperature than the rest of the bed and that the deposited carbon does not produce burning of the particles when 'they cross this part of the bed.

 

   It is also possible to use the heat exchanger shown in FIGS. 1 and 2 to recover the heat contained in the exhaust gases of boilers, incinerators or other combustion systems which generate hot gases. In this case, the hot gases are made to enter the heat exchanger through the inlet 15 and steam or water to be heated is introduced into the heat exchanger through the tubes 16. Since the water or As the steam is heated gradually as it flows through tubes 16, it may be advantageous to maintain part of the bed at a higher temperature than another part so that the transverse temperature gradient in the wall of a tube is substantially uniform over its entire length.

  This problem can be solved by varying the inter-fin spacing or the inter-tube spacing from one part of the bed to another, the part of the bed in which the fins or tubes are more widely spaced being automatically maintained at one temperature. little
 larger than the rest of the bed. Particle migration
 from one part of the bed to another is limited to some extent by the fins 17 as well as the relatively shallow depth
 of the bed, so that a temperature difference can be maintained
 ture between different parts of the bed when it would not be
 possible in a deep bed due to the freedom of migration of
 particles between different parts of the bed.



   Two or more heat exchangers conforming to what has been
 shown in fig. 1 and 2, can be connected in series of
 way that hot gases from which we must recover the heat
 first pass through the bed of a heat exchanger
 then through the bed of another exchanger. The 16 tubes of
 exchangers can be connected in series or in parallel.



   One can also use the heat exchanger for trans
 put the heat contained in a fluid passing through the
 tubes 16 to a gas passing through the bed. Thus, the exchanger of
 heat can be used as a condenser, with steam being
 introduced into the tubes 16 and ambient air passing through the bed
 in order to cool the tubes and condense the vapor.



   In fig. 3 shows a variant of the heat exchanger
 heat of fig. 1 and 2. Parts shown in FIG. 3 and
 corresponding to those already described with reference to FIGS. 1 and 2 have
 been designated by identical reference numbers assigned
 prefix 1.



   In the variant of FIG. 3, the bed support includes
 ribs 120 formed on the fins 117 along their edges
 lower, the ribs of a fin projecting in the direction of
 those of adjacent fins located on the other side. A narrow opening 121 is formed by each pair of adjacent ribs, the
 width of these openings being less than the diameter of the
 cules constituting the bed 112. Accordingly, the ribs 120 are
 arranged to support the bed and to allow the flow of a
 gas from the lower chamber 114 to the bed through the inter
 medial of the orifices 121.



   In particular, the width of the openings 121 is between
 0.1 and 0.2 mm. To maintain this spacing, you can braze
 shims of the appropriate thickness between adjacent ribs 120 to
 proximity to the ends of the fins 117. As a variant, it is possible to
 provide the ribs, during a stamping operation, with
 small projections maintaining said spacing.



   The bed can be formed from particles of silica sand. In
 case where it is necessary to pass the gas through the bed at a
 speed such that particles of sand may be carried away
 created by the gas flow, strong particles can be used.
 made of a denser material such as rutile-based sand
 or zirconia. It is also possible to use particles of gre
 steel, aluminum oxide or silicon carbide mesh.



   In an experiment carried out with a heat exchanger of the
 type shown in fig. 1 and 2 and with a bed formed of particles
 of zirconia 150 microns in diameter, a gas was passed through
 through the bed at a speed of 0.394 m / s and a coeffi
 cient of heat transmission to the outside between
 2.3.106 and 2.4.106 joules per square meter, per hour and per degree
 centigrade, which made it possible to recover 8.25 kw from the gases
 exhaust passing through the heat exchanger.

  In
 another experiment made using the heat exchanger of fig. 1
 and 2 and a bed composed of steel shot of 350 microns of
 diameter, the exhaust gases were passed through the bed
 at a speed of 0.724 m / s and a coefficient of trans
 heat emission to the outside of 6.4.105 joules per meter
 square, per hour and per degree centigrade, the values relatively
 higher temperature and gas velocity allowing
 recover 11.6 kw.



   Preferably, the spacing between adjacent fins is at least equal to five times the maximum dimension of the particles in the bed.



  In the case where the fin spacing is small, namely 3 mm, the depth of the bed is preferably of the order of 40 mm.



  When the fin spacing is large, the depth of the bed can be quite large, especially up to 100mm. Bed depths of up to 150 mm can be used, but for values greater than 150 mm it has been found that the heat transfer coefficient is significantly reduced. Also, it is possible to use shallow beds, that is to say having depths not greater than 150 mm, with a low pressure drop, in particular comprised in the range going from 75 to 250 mm of water, in depending on the nature of the distributor, the nature of the particles in the bed and the speed of the fluidizing gas. Pressure losses within the aforementioned range are low enough to have a negligible effect on the performance of modern diesel or gas turbine engines in which the exhaust gases are passed through a heat exchanger.



   It should be noted that with a heat exchanger of the type shown in FIGS. 1 and 2, the flow of gas through the bed should be limited to a value which prevents gases from entraining particles completely out of the bed or out of the upper chamber. The upward movement of the particles is counterbalanced only by gravity and this resistance therefore depends on the weight of the particles involved. To obtain high heat transfer coefficients and to allow the use of narrowly spaced fins, it is advantageous to use particles of reduced dimensions. In the case where the bed is formed of particles of siliceous sand, the fluidizing gas is generally passed through the bed at a speed of between 0.3 and 1.2 m / s.

  If particles of a more dense material such as, for example, zirconia sand, rutile or steel micro-grit, are used, higher gas velocities of up to 3 m / s can be adopted.



   The problem of limiting the gas velocity in the bed arises particularly in cases where the heat exchanger is employed as an air cooling apparatus, with ambient air passing through the bed of particles in order to absorb the gas. heat contained in a fluid flowing through the tubes and being at a temperature only moderately higher, for example 50 ° C, than room temperature. In this case, the air must be passed through the heat exchanger at a high speed and the volume of the heat exchanger of fig. 1 and 2 can be inconsiderately large in such an application.



   In fig. 4 and 5, there is shown another embodiment of a heat exchanger according to the invention which can operate satisfactorily by passing the fluidizing gas through the bed at a speed greater than what is possible. 'obtain in practice with a heat exchanger such as that of FIGS. 1 and 2. The heat exchanger comprises a drum 310 supported via bearings 311 in a housing 312 to rotate relative thereto about an axis 313 which, as shown in the drawing, is oriented. horizontally.



   The drum 310 comprises several tubes 314 which are oriented parallel to the axis 313, which are spaced from each other in the peripheral direction of the drum, and which are disposed near its periphery. The tubes are interconnected by several fins 315 which each have an annular shape and which are provided with a number of holes equal to that of the tubes 314 so that each tube passes through a hole in each fin. Each fin is provided, on its two faces which face adjacent fins and in an area contiguous to the outer periphery of the fin, with a rib 316 which completely surrounds the drum.

 

  The ribs collectively constitute a distributor for supporting a bed 317 of solid particles on the face of the drum which faces inward. Openings through which gas can enter the drum are formed between adjacent ribs, the width of these openings being less than the diameter of the particles constituting the bed. The spacing between the ribs is maintained by shims which are brazed between adjacent ribs at intervals distributed over the periphery of the drum or by small projections formed on the ribs by a stamping operation.



   Preferably, as indicated in fig. 4, there is provided on the periphery of the drum 310 a single layer of tubes 314.



  When the heat exchanger is in use, the tubes 314 and the fins 315 are completely submerged in the bed 317. The depth of the bed can be in particular 50 mm and is preferably less than 75 mm. The particles in the bed can be formed from any of the different materials mentioned above and for example the fins 315 be spaced about 2.5mm apart from each other.



   The tubes 314 are connected in parallel and communicate respectively with inlet and outlet manifolds 319, 320 which are provided at opposite ends of the drum 310. The manifolds are connected to a fixed inlet pipe 321 and to an outlet pipe. fixed 322 using joints allowing relative rotation of the manifolds.



   At the end of the drum which is adjacent to the inlet pipe 321, there is provided a fan 323 mounted to rotate about the axis 313. The fan is fixed to a hollow drive shaft 324, disposed concentrically to the pipe d. input 321 and means (not shown) such as a pulley and a belt drive the shaft from a motor. An epicyclic gear reducer 325 transmits the marble movement 324 to the drum 310 so that the latter rotates at a slower speed than the fan 323. In particular, the drum can rotate at a speed equal to 1/10 that of the drum. fan.



   The casing 312 surrounds the fan 323 and defines an axial air inlet 326 adjacent to this fan. This casing has a diameter much greater than that of the drum 310, so that an annular passage 327 is formed between the periphery of the drum and the interior of the casing. The housing also defines an axial air outlet 328 at its end remote from the inlet 326.



   The end of the drum adjacent to the air inlet 326 is closed, while the end of the drum adjacent to the air outlet 328 is provided with holes through which air can flow from it. inside the drum towards the outlet. When the heat exchanger is in service, air is introduced through the inlet 326 into the annular passage 327 so that it flows through the orifices 318 and the bed 317 into the interior volume of the drum, then to the exit. The flow of air in a radially inward direction through the bed fluidizes the bed while the centrifugal force exerted by the rotation of the drum tends to force the particles radially outward against them. ribs 316.



   Provided that the drum 310 rotates sufficiently quickly, the heat exchanger of FIG. 4 can operate so that the gases passing through the bed 317 flow at a speed of between 3 and 6 m / s.



   One can use the heat exchanger of fig. 4 as a steam condenser. In this application, steam is introduced into the heat exchanger through the inlet pipe 321, this steam being distributed through the inlet manifold 319 in the tubes 314 which transmit the heat contained in the vapor to the particles constituting the bed 317. The vapor condenses and the water is discharged from the heat exchanger through the outlet manifold 320 and the outlet pipe 322. Ambient air is passed to the heat exchanger. through bed 317 to extract the heat contained in its particles.



   In fig. 6 schematically shows another heat exchanger in which a bed of particles is supported by the face directed inwards, of a perforated rotating drum 410 which is mounted by means of bearings (not shown) in such a manner. to rotate around a vertical axis 411.



   Means are provided for causing air to penetrate into the drum from its periphery; these means may comprise an air outlet duct 412 which extends from the interior of the drum through its upper end. This outlet duct is connected to a fan or to another device drawing in the air contained in the drum. With this arrangement, the face of the drum which is turned radially outward can be in communication with the atmosphere. As a variant, a suitable duct can be provided for channeling the air delivered by a fan or a similar device towards the periphery of the drum, in which case the upper end of the drum can be opened.



   The heat exchanger shown in fig. 6 further comprises finned tubes 413 which are located below the lower end of drum 410. These tubes are enclosed in a casing 414 having an outlet 415 oriented towards the face of drum 410 which faces inwardly. a position slightly spaced from the top of its lower end.



   At its lower end, the drum 410 comprises a flange 416 oriented radially inward and cooperating with the casing 414 so as to close the lower end of the drum. At its upper end, the drum carries a shield 417 of partially annular shape, which extends radially inward from the periphery of the drum.



   There is provided outside the drum 410, in an area adjacent to the gap between opposite ends of the shield 417, a receiver 418 which is connected by a vertical duct 419 to the casing 414 in an area below the tubes. 413.



   The conduit 419 and the housing 414 are filled with particles, the drum 410 containing another mass of said particles. During the rotation of the drum, the particles contained therein form a layer or bed 420 which completely covers the surface of the drum facing inward. As shown in the drawings, this bed has an upward taper.



   When air is drawn into the drum from its periphery, as previously described, the bed 420 is fluidized and its particles tend to flow upward, thereby reducing the difference between the thickness of the bed in an area adjacent to the lower end of the drum and the thickness of the bed in an area adjacent to its upper end. At the upper end of the drum, the rise of the particles constituting the bed 420 is stopped by the shield 417, except as regards the particles which arrive in the gap existing between the ends of the shield. These particles pass over the upper end of the drum and propagate radially outward into receiver 418.



   The column of particles contained in the conduit 419 subjects the particles in the casing 414 to a pressure sufficient to propel the particles from the casing into the bed 420 via the outlet orifice 415. Accordingly, it s 'establishes a circulation of the particles which leave the bed to return to it via the tubes 413.



   The water or other fluid to be cooled passes through the tubes 413 where the heat is transmitted to the particles in the casing 414. These particles are then cooled by the incoming air when they are located in the bed 420, from so that the heat removed from the fluid circulating in the tubes 413 is finally transmitted to the air.

 

   If necessary, means can be provided for introducing air into the casing 414 or into the duct 415 in order to fluidize the particles located therein, or at least to facilitate the flow of said particles in the necessary direction. .



   Receiver 418 may completely surround the upper end of drum 410, in which case shield 417 is omitted.



   It is obvious that when the finned tubes of the arrangement of FIG. 6 are placed outside the bed, the depth of the bed can be reduced without affecting the rate of heat transmission between the particles and the finned tubes. The extent of the effective heat transmitting area of the finned tubes is not limited by the dimensions of the drum and the depth of the bed.



  To avoid fairly large pressure drops across the bed, bed depths of the order of 25 mm can be adopted, values of the order of 15 mm which may be satisfactory in certain applications.



   The variant of the heat exchanger of fig. 1 which is shown in FIG. 3 as well as the heat exchanger of fig. 4 and 5 both have the advantage that the ribs which constitute the distributors are in thermal bond through the fins with the tubes which contain liquid refrigerant in the case where the heat exchanger is used to transmit heat. the heat contained in a hot gas to a liquid
 Consequently, a very high temperature gas can be passed safely through the distributor without risk of overheating and deformation of the latter.



   The structure shown in Figs. 4 and 5 are well suited to withstand the centrifugal stresses generated by rotation. Further, the drum can be manufactured in a simple manner by providing the fins with ribs by stamping a material having high thermal conductivity, such as for example aluminum or copper, and engaging the tubes in respective holes. provided in the fins. Spacers of suitable thickness, for example 0.2 mm, are then placed between adjacent ribs at intervals of about 50 mm on the periphery of the drum and the drum components are assembled by brazing or brazing. other process. As a variant, the ribs can be provided with small projections playing the role of spacers.



   Another advantage of the construction shown in Figs. 4 and 5 and the variant of FIG. 3 consists in that there is no gap between the fins and the distributor. In the construction shown in FIGS. 1 and 2, there may be lateral migration of particles from a vertical gap existing between two adjacent fins to another vertical gap through the openings between the lower edges of the fins and the distributor. Even if the fins are placed close to the distributor, there may still be some lateral migration. If this lateral migration is prevented, it is possible to easily establish and maintain temperature differences between one part of the bed and another.



   In all the examples of heat exchangers according to the invention, it is preferable that the spacing between fins is not less than five times the maximum particle size of the bed. Preferably, the fins are arranged so as to increase the useful surface of the tubes by a value such that a non-finned tube with the same useful surface has a diameter between four and twenty times the diameter of the finned tubes used.



   It is considered that the diameter of the tubes should not be greater than 25 mm and that it is possible to use tubes with a diameter down to that of capillary tubes. The heat transfer capacity of a particular exchanger can be changed by adding or removing particles from the bed. For example, particles can be removed from a bed to clear a portion of the fins and hence to reduce the effective area of the finned tubes.



   Of course, the present invention is not limited to the embodiments described and shown. It is capable of numerous variants, accessible to those skilled in the art, without departing from the spirit of the invention. For example, the heat exchangers described above can be modified to provide heat transfer between a solid particulate matter and a fluid. In this case, the heat exchanger is arranged so that the solid particulate matter is introduced into the bed and and discharged after passing through it. The fluidizing gas is recycled through the bed, its function being simply to fluidize the particles but not to remove heat from the particles or to supply them with heat. The fluid with which heat is to be exchanged passes through finned tubes which are submerged in the bed.

 

   In many cases it is desirable for reasons of economy to use tubes of increased surface area which are made by known methods, for example circular fin tubes, welded fin tubes or stud tubes. but, in general, the design of the fins differs from existing forms of tubes of increased surface area because of the very high heat transfer fluxes. Accordingly, the fins preferably have a greater thickness than their counterparts designed for heat exchange by convection.

 

Claims (1)

REVENDICATION CLAIM Echangeur de chaleur comprenant une masse de particules solides, un support supportant un lit de ces particules et agencé pour permettre le passage d'un gaz fluidisant ce lit de particules, ainsi qu'une paroi thermiquement conductrice en contact d'un côté avec les particules solides et de l'autre côté avec un autre fluide, caractérisé en ce que la paroi se présente sous la forme d'au moins un tube de surface accrue et en ce que la profondeur du lit non fluidisé n'est pas supérieure à 150 mm. Heat exchanger comprising a mass of solid particles, a support supporting a bed of these particles and arranged to allow the passage of a gas fluidizing this bed of particles, as well as a thermally conductive wall in contact on one side with the particles solids and on the other side with another fluid, characterized in that the wall is in the form of at least one tube of increased surface area and that the depth of the non-fluidized bed is not more than 150 mm . SOUS-REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur suivant la revendication, caractérisé par un tube placé dans le lit et comportant des ailettes dont l'espacement mutuel varie d'une partie du lit à une autre. SUB-CLAIMS 1. Heat exchanger according to claim, characterized by a tube placed in the bed and comprising fins whose mutual spacing varies from one part of the bed to another. 2. Echangeur de chaleur suivant la revendication, caractérisé par plusieurs tubes placés dans le lit et dont l'espacement mutuel varie d'une partie du lit à une autre. 2. Heat exchanger according to claim, characterized by several tubes placed in the bed and the mutual spacing of which varies from one part of the bed to another. 3. Echangeur de chaleur suivant la revendication ou la sousrevendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs tubes agencés en deux couches et en ce que la profondeur du lit n'excède pas 100 mm. 3. Heat exchanger according to claim or subclaim 2, characterized in that it comprises several tubes arranged in two layers and in that the depth of the bed does not exceed 100 mm. 4. Echangeur de chaleur suivant la revendication ou la sousrevendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs tubes agencés eu une seule couche et en ce que la profondeur du lit n'excède pas 50 mm. 4. Heat exchanger according to claim or subclaim 2, characterized in that it comprises several tubes arranged in a single layer and in that the depth of the bed does not exceed 50 mm. 5. Echangeur de chaleur suivant la revendication, caractérisé en ce que la surface accrue du tube est disposée hors du lit et en ce que des conduits sont prévus pour canaliser les particules du lit jusqu'autour du tube, puis de là jusqu'au lit. 5. Heat exchanger according to claim, characterized in that the increased surface of the tube is disposed outside the bed and in that conduits are provided for channeling the particles of the bed to around the tube, then from there to the bed. . 6. Echangeur de chaleur suivant la revendication, caractérisé en ce qu'au moins lorsqu'il est en service le lit est situé sur la face intérieure d'un tambour rotatif perforé, et en ce que des moyens sont prévus pour faire entrer le gaz dans le tambour sur sa périphérie et lui faire traverser le lit radialement vers l'intérieur. 6. Heat exchanger according to claim, characterized in that at least when it is in use the bed is located on the inner face of a perforated rotary drum, and in that means are provided for introducing the gas. into the drum on its periphery and pass it through the bed radially inward. 7. Echangeur de chaleur suivant la sous-revendication 6, caractérisé en ce que le tube est immergé dans le lit lorsque l'échangeur est en service. 7. Heat exchanger according to sub-claim 6, characterized in that the tube is immersed in the bed when the exchanger is in service. 8. Echangeur de chaleur suivant la sous-revendication 7, caractérisé par plusieurs tubes s'étendant parallèlement à l'axe de rotation du tambour ainsi que par plusieurs ailettes annulaires, chacune disposée perpendiculairement à l'axe de rotation et entourant chaque tube. 8. Heat exchanger according to sub-claim 7, characterized by several tubes extending parallel to the axis of rotation of the drum as well as by several annular fins, each arranged perpendicular to the axis of rotation and surrounding each tube. 9. Echangeur de chaleur suivant la sous-revendication 6, caractérisé en ce que le tube est situé hors du lit lorsque l'échangeur est en service, et en ce que ce dernier comporte un conduit pour canaliser les particules du lit jusqu'autour du tube, puis de là jusqu'au lit. 9. Heat exchanger according to sub-claim 6, characterized in that the tube is located outside the bed when the exchanger is in service, and in that the latter comprises a duct for channeling the particles of the bed to around the bed. tube, then from there to the bed. 10. Echangeur de chaleur suivant la revendication, caractérisé en ce que la surface accrue du tube est située dans le lit et que le tube comporte plusieurs ailettes faisant partie intégrante du support du lit. 10. Heat exchanger according to claim, characterized in that the increased surface of the tube is located in the bed and that the tube has several fins forming an integral part of the bed support. Il. Echangeur de chaleur suivant la revendication, caractérisé en ce que le tube présente des ailettes orientées transversalement à son axe. He. Heat exchanger according to claim, characterized in that the tube has fins oriented transversely to its axis.