La présente invention concerne un ensemble d'échangeurs de chaleur, destiné à former une unité de transfert de chaleur sans contact entre un fluide primaire et un fluide secondaire, par exemple une unité de séparation de gaz par cryogénie. Par ailleurs, la présente invention concerne une installation de séparation d'air par cryogénie comprenant un tel ensemble d'échangeurs de chaleur.

La présente invention trouve notamment application dans le domaine de la séparation de gaz, par exemple de l'air, par cryogénie.

Dans l'art antérieur, une unité de séparation d'air par cryogénie comprend généralement des échangeurs de chaleur principaux à plaques brasées qui forment la ligne d'échange thermique principale de l'unité de séparation d'air par cryogénie.

Ces échangeurs de chaleur mettent en relation d'échange de chaleur, d'une part, l'air à température ambiante et, d'autre part, des fluides cryogéniques venant de la (ou des) colonne(s) de distillation. A la sortie d'un tel échangeur de chaleur, l'air a une température de l'ordre de -175°C, tandis que les fluides réchauffés sont sensiblement à température ambiante (environ 25°C). Donc le gradient thermique est d'environ 200 K entre l'entrée et la sortie d'un échangeur de chaleur et l'écart logarithmique moyen de température est compris entre 2 K et 10 K.

Chaque échangeur de chaleur comporte un empilement de plaques parallèles délimitant des passages de fluides, ainsi que des entretoises ou ondes d'échange thermique définissant des canaux pour ces fluides. Des barres de fermeture périphériques assurent l'étanchéité des passages de fluides.

De manière connue en soi, un tel échangeur de chaleur a globalement la forme d'un parallélépipède rectangle. La longueur d'un tel échangeur de chaleur est typiquement de 4 à 8 m, sa largeur de 1 à 1 ,5 m et sa hauteur de Par convention, la longueur d'un échangeur de chaleur est la plus grande dimension des plaques parallèles délimitant des passages de fluides. La largeur d'un échangeur de chaleur est mesurée perpendiculairement à la longueur. La hauteur d'un échangeur de chaleur est mesurée suivant la direction d'empilement de ses plaques.

Par ailleurs, il est également connu d'augmenter la hauteur d'un tel échangeur de chaleur en assemblant par exemple par soudage côte à côte plusieurs échangeurs brasés séparément chose qui n'est pas possible pour augmenter la longueur ou la largeur.

L'état de l'art pour de tels échangeurs de chaleur est de réaliser un échange de chaleur à contre-courant avec une direction d'écoulement des fluides dans le sens de la longueur de manière à bénéficier de la plus grande dimension pour réaliser l'échange thermique.

FR-A-2844040 propose d'utiliser un tel échangeur avec une direction d'écoulement des fluides dans le sens de la largeur de manière à réduire considérablement (typiquement d'un facteur 4 à 6) le nombre d'échangeurs à disposer en parallèle.

Néanmoins, pour pouvoir atteindre un gradient thermique de l'ordre de 200 K avec une faible différence de température et les plus performantes entretoises-ondes d'échange (par exemple des ondes dites décalées ou « serrated » ayant une faible longueur de décalage ou de « serration » et une très forte densité), il est nécessaire d'augmenter la largeur de l'échangeur jusqu'à 2,5 m voire 3,5 m. Or une telle largeur de l'échangeur est incompatible avec tous les fours de brasages existants. Par ailleurs, l'augmentation de la taille du four de brasages poserait des problèmes de faisabilité technique.

Pour remédier à ce problème, WO-A-2007149345 décrit un ensemble d'échangeurs de chaleur comprenant deux échangeurs de chaleur juxtaposés. Dans ce cas, le nombre d'échangeurs à braser est réduit seulement d'un facteur 2 à 3, facteur qui est quand même très important.

De plus, l'ensemble d'échangeurs de chaleur de WO-A-2007149345 comporte des moyens pour raccorder fluidiquement les échangeurs de chaleur juxtaposés. En l'occurrence, le fluide primaire est de l'air comprimé à haute pression et le fluide secondaire est du diazote à basse pression. Cependant, entre les échangeurs de chaleur de WO-A-2007149345, le fluide primaire est collecté par des entretoises dites de distribution obliques qui dirigent le fluide secondaire vers deux boîtes d'alimentation latérales (une par côté de l'échangeur de chaleur) et qui ont une petite section débitante, ce qui génère des pertes de charge importantes. De même, le fluide primaire est alimenté dans le deuxième échangeur de chaleur par deux boîtes d'alimentation latérales et des entretoises de distribution obliques, ce qui génère des pertes de charge importantes.

Donc pour compenser cette augmentation des pertes de charge, il faudrait augmenter les sections d'échange. Mais les dimensions d'un échangeur de chaleur sont limitées par les dimensions du four de brasage, dans lequel est fabriqué cet échangeur de chaleur. Donc un tel ensemble d'échangeurs de chaleur nécessiterait de braser plus d'échangeurs et d'augmenter la quantité de matière nécessaire à leur réalisation.

La présente invention vise notamment à résoudre, en tout ou partie, les problèmes mentionnés ci-avant.

A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble d'échangeurs de chaleur, destiné à former une unité de transfert de chaleur sans contact entre un fluide primaire et un fluide secondaire, l'ensemble d'échangeurs de chaleur comprenant deux échangeurs, à savoir un premier échangeur et un deuxième échangeur adaptés pour échanger de la chaleur entre au moins un fluide primaire, par exemple de l'air comprimé à haute pression, et au moins un fluide secondaire, par exemple du diazote à basse pression,

chaque échangeur comprenant un empilement de plusieurs plaques disposées parallèlement les unes aux autres suivant une direction dite d'empilement, de façon à délimiter au moins i) des passages primaires conformés pour l'écoulement de fluide primaire et ii) des passages secondaires conformés pour l'écoulement de fluide secondaire, les passages primaires et les passages secondaires se succédant suivant un motif d'empilement prédéterminé,

l'empilement des plaques du premier échangeur définissant une première face de raccordement reliée fluidiquement aux passages primaires du premier échangeur, l'empilement des plaques du deuxième échangeur définissant une deuxième face de raccordement reliée fluidiquement aux passages primaires du deuxième échangeur ;

l'ensemble d'échangeurs de chaleur étant caractérisé en ce que le premier échangeur et le deuxième échangeur sont disposés de sorte que la première face de raccordement est adjacente à la deuxième face de raccordement ; et

en ce qu'il comprend en outre :

une enceinte délimitée par la première face de raccordement, par la deuxième face de raccordement et par un volume d'enceinte s'étendant entre la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement,

au moins un compartiment primaire agencé dans le volume d'enceinte pour canaliser tout ou partie du fluide primaire entre le premier échangeur et le deuxième échangeur à travers la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement,

au moins un compartiment secondaire qui est distinct dudit au moins un compartiment primaire et qui est agencé dans le volume d'enceinte pour canaliser tout ou partie du fluide secondaire entre le premier échangeur et le deuxième échangeur à travers la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement.

En d'autres termes, la présente invention implique d'augmenter le nombre de boîtes d'alimentation en fluide primaire (nombre strictement supérieur à 2) en faisant passer le fluide primaire par la même face de raccordement que le fluide secondaire.

Dans la présente demande, le terme « adjacent » désigne un élément situé dans le voisinage d'un autre élément, donc près ou à côté de cet autre élément. En particulier, deux surfaces de raccordement sont adjacentes lorsqu'elles sont en contact suivant des bords respectifs ou des parties respectives.

Dans la présente demande, le terme « diazote à basse pression » fait référence à un fluide qui est enrichi en diazote par rapport à l'air et qui est produit à une pression sensiblement plus basse que celle de l'air entrant dans un échangeur de chaleur. Typiquement, le motif d'empilement prédéterminé peut comprendre une succession « -S-P-S- » avec un passage primaire « P » entouré par deux passages secondaires « S ». Ce motif d'empilement est répété sur toute la hauteur de l'échangeur de chaleur correspondant.

De manière alternative, le motif d'empilement prédéterminé peut comprendre une succession d'un passage primaire « P » et d'un passage secondaire « S », les passages secondaires étant de plus grande hauteur que les passages primaires à l'exception des passages secondaires d'extrémité « S' » de manière à ne pas déséquilibrer l'échange thermique aux extrémités. Aux extrémités, la succession aurait comme motif : « S'-P-S-P-S-P-S- » et « -S-P-S-P-S' ».

Ainsi, les compartiment(s) primaire(s) et secondaire(s) peuvent transférer tout le fluide primaire et tout le fluide secondaire d'un échangeur de chaleur à l'échangeur de chaleur voisin, à travers la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement. Par conséquent, un tel ensemble d'échangeurs de chaleur permet d'augmenter la surface d'échange entre les fluides primaires et secondaires, sans modifier les outils de fabrication, en particulier les fours de brasage.

Selon une variante de l'invention, le volume d'enceinte est défini par des parois d'enceinte qui enveloppent le volume d'enceinte.

Ainsi, de telles parois d'enceinte définissent un volume d'enceinte étanche ou quasi-étanche.

Dans la présente demande, le terme « quasi-étanche » qualifie un volume pour lequel le taux de fuite est acceptable, c'est-à-dire inférieur à 5% ,voire inférieur à 1 % du volume total de fluide entrant.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la première face de raccordement est globalement plane et perpendiculaire auxdites plaques du premier échangeur, et la deuxième face de raccordement est globalement plane et perpendiculaire aux plaques du deuxième échangeur.

En d'autres termes, chaque échangeur a globalement la forme d'un parallélépipède rectangle.

Ainsi, de tels échangeurs de chaleur ont des formes relativement simples à réaliser. Selon un mode de réalisation de l'invention, la première face de raccordement est globalement plane et perpendiculaire auxdites plaques du premier échangeur, et la deuxième face de raccordement est globalement plane et perpendiculaire aux plaques du deuxième échangeur.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement sont parallèles et disposées en regard l'une de l'autre.

Ainsi, un tel ensemble d'échangeurs de chaleur peut être très compact, avec un volume d'enceinte minimal, ce qui permet de réduire les pertes de charge dans les écoulements des fluides primaire et secondaires.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier échangeur et le deuxième échangeur sont disposés côte-à-côte, la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement étant orientées suivant des directions normales respectives qui sont substantiellement parallèles, la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement étant de préférence disposées de façon à présenter un bord voisin ou confondu.

En d'autres termes, l'enceinte a globalement la forme d'un demi- cylindre ou demi-anneau. Ainsi, un tel ensemble d'échangeurs de chaleur peut avoir une dimension relativement petite suivant une direction perpendiculaire à la première et à la deuxième face de raccordement. De plus, cet agencement des échangeurs de chaleur simplifie la fabrication de l'ensemble d'échangeurs de chaleur, car il y a plus d'espace pour souder et raccorder les échangeurs de chaleur.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement sont substantiellement orthogonales l'une à l'autre, la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement étant de préférence disposées de façon à présenter un bord voisin ou confondu.

En d'autres termes, l'enceinte a globalement la forme d'un quart de cylindre ou d'anneau. Ainsi, un tel ensemble d'échangeurs de chaleur peut avoir un encombrement adapté à certaines applications. De plus, cet agencement des échangeurs de chaleur simplifie la fabrication de l'ensemble d'échangeurs de chaleur, car il y a plus d'espace pour souder et raccorder les échangeurs de chaleur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le volume d'enceinte forme le compartiment secondaire.

Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir de conduit spécifique pour conduire le fluide secondaire, ce qui simplifie la construction de l'ensemble d'échangeurs de chaleur.

Selon une variante de ce mode de réalisation, l'ensemble d'échangeurs de chaleur comprend des moyens d'étanchéité entre, d'une part, l'enceinte et, d'autre part, la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement. Ainsi, de tels moyens d'étanchéité garantissent l'étanchéité entre de l'enceinte.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la première face de raccordement a globalement la forme d'un rectangle dont les bords sont définis par la longueur et par la hauteur, suivant la direction d'empilement, du premier échangeur, et dans lequel la deuxième face de raccordement a globalement la forme d'un rectangle dont les bords sont définis par la longueur et par la hauteur, suivant la direction d'empilement, du deuxième échangeur.

En d'autres termes, chaque échangeur a globalement la forme d'un parallélépipède rectangle. Ainsi, de tels échangeurs de chaleur ont des formes relativement simples à réaliser.

Selon un mode de réalisation de l'invention, pour chacun des échangeurs, la longueur est très supérieure, de préférence d'un facteur supérieur à quatre, à la hauteur mesurée suivant la direction d'empilement.

Ainsi, de telles dimensions permettent de diminuer le nombre d'échangeurs.

Selon un mode de réalisation de l'invention, les compartiments primaires sont formés par des conduites primaires qui s'étendent chacune entre les faces de raccordement et parallèlement à la direction d'empilement, les conduites primaires étant réparties avec des intervalles prédéterminés, de préférence à intervalles réguliers, suivant une direction transversale à la direction d'empilement, les conduites primaires étant en communication de fluide avec les passages primaires de chaque échangeur de chaleur de façon à permettre l'écoulement du fluide primaire entre les échangeurs ; et chaque compartiment secondaire est formé par les parois de l'enceinte et par les parois de deux conduites primaires successives. Ainsi, un tel agencement des compartiments primaires et secondaires permet de limiter le nombre de composants à assembler. Typiquement, les conduites primaires sont conformées pour l'écoulement d'un fluide à haute pression, alors que les compartiments secondaires servent à l'écoulement d'un fluide à basse pression.

Selon une variante de l'invention, les conduites primaires comprennent : i) un collecteur longitudinal de forme tubulaire, de préférence à section circulaire, et ii) des tubes primaires reliant fluidiquement le collecteur à la première face de raccordement et à la deuxième face de raccordement. Ainsi, de telles conduites primaires permettent de transférer efficacement du fluide primaire entre le premier échangeur et le deuxième échangeur.

Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque conduite primaire a la forme d'un prisme à base rectangulaire ou d'un cylindre à base curviligne et dont les génératrices sont parallèles à la direction d'empilement.

En d'autres termes, les parois des conduites primaires sont planes et parallèles à la direction d'empilement. Ainsi, une telle section rectangulaire limite les pertes de charge dans les compartiments primaire et secondaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque conduite primaire est composée d'au moins deux parties solidarisées entre elles par des moyens de solidarisation mécanique, les moyens de solidarisation mécanique étant de préférence sélectionnés dans le groupe constitué par des vis, des brides, des rivets, des éléments de sertissage, des éléments d'encastrement, des éléments d'encliquetage, des éléments d'emmanchement et des formes complémentaires telles que des queues d'aronde.

Ainsi, un tel agencement permet d'obtenir une surface d'échange étendue, tout en limitant les pertes de charge induites par des changements de direction de flux des fluides primaire et secondaire.

Selon un mode de réalisation de l'invention, dans chaque passage secondaire, un organe d'obturation est placé sur la conduite primaire respective de façon à empêcher l'écoulement de fluide secondaire dans ladite conduite primaire.

Ainsi, l'assemblage de l'ensemble d'échangeurs de chaleur est relativement rapide à effectuer. Selon une variante de l'invention, chaque échangeur de chaleur a globalement la forme d'un parallélépipède rectangle, et dans lequel chaque face de raccordement a globalement la forme d'un rectangle, ladite direction dite d'empilement étant parallèle à la hauteur du parallélépipède rectangle, les entretoises s'étendant parallèlement à la longueur du parallélépipède rectangle, et chaque face de raccordement formant globalement un plan qui est perpendiculaire à ladite direction dite d'empilement et qui est parallèle à la longueur et à la largeur du parallélépipède rectangle.

Ainsi, une telle géométrie permet d'obtenir une surface d'échange étendue, tout en limitant les pertes de charge induites par des changements de direction de flux des fluides primaire et secondaire. De plus, une telle géométrie permet de maximiser les dimensions de l'ensemble d'échangeurs, car elle maximise l'occupation d'un four de brasage.

Selon un mode de réalisation de l'invention, les compartiments primaires et les compartiments secondaires sont totalement ou partiellement délimités par des parois en matériau flexible, le matériau flexible étant de préférence sélectionné dans le groupe constitué d'un acier inoxydable, d'aluminium, d'un alliage d'aluminium et de matériaux organiques souples à basse température, tel que le polytétrafluoroéthylène.

Ainsi, de telles parois flexibles permettent de maximiser l'étanchéité

(sytème hyperstatique) et de limiter les concentrations de contraintes sur la structure de chaque échangeur de chaleur, ce qui est particulièrement important pour de grandes dimensions.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble d'échangeurs de chaleur selon l'invention comprend en outre un échangeur de chaleur supplémentaire dit sous-refroidisseur, le sous-refroidisseur étant en communication de fluide avec l'un des échangeurs de chaleur juxtaposés.

Ainsi, un tel sous-refroidisseur permet d'augmenter les performances de l'ensemble d'échangeurs de chaleur, car il permet de sous-refroidir les liquides mis en œuvre par échange thermique avec l'azote résiduaire froid en sortie de colonne. La direction d'écoulement de l'azote résiduaire est la direction transversale, c'est-à-dire la direction correspondant à la largeur d'un échangeur de chaleur. Pour les liquides, la direction d'écoulement peut se faire à courant croisé ou contre-courant. Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque échangeur de chaleur comprend, sur sa périphérie, des boîtes d'alimentation primaire et des boîtes d'alimentation secondaire qui sont conformées pour introduire ou évacuer du fluide primaire ou du fluide secondaire respectivement dans ou hors des passages primaires ou des passages secondaires, les boîtes d'alimentation primaire et les boîtes d'alimentation secondaire étant de préférence agencées de sorte que le fluide primaire s'écoule dans le sens inverse du fluide secondaire.

Ainsi, les boîtes d'alimentation primaire et les boîtes d'alimentation secondaire permettent un échange de chaleur dit « à contre-courant », qui est particulièrement efficace.

Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque échangeur de chaleur comprend des entretoises qui définissent des passages primaire ou des passages secondaires et qui sont formées par des ondes d'échange de type décalées présentant une densité linéique supérieure à 800 ondes par mètre, ayant une longueur de décalage inférieure à 5 mm et ayant une hauteur d'ondes comprise entre 3 m et 20 mm, de préférence entre 5 mm et 15 mm.

Ainsi, de telles entretoises confèrent un rendement d'échange thermique élevée à l'ensemble d'échangeurs de chaleur.

Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque échangeur de chaleur est configuré de sorte que la direction d'écoulement des fluides primaire et secondaire dans chaque échangeur est une direction transversale s'étendant suivant la largeur d'un échangeur de chaleur.

Par ailleurs, la présente invention a pour objet une installation de séparation d'air par cryogénie, comprenant au moins un ensemble d'échangeurs de chaleur selon l'invention, le fluide primaire étant de l'air comprimé à haute pression, le fluide secondaire étant du diazote à basse pression.

Ainsi, une telle unité permet de séparer de l'air par cryogénie en grandes quantités.

Les modes de réalisation de l'invention et les variantes de l'invention mentionnés ci-avant peuvent être pris isolément ou selon toute combinaison techniquement possible. La présente invention sera bien comprise et ses avantages ressortiront aussi à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un ensemble d'échangeurs de chaleur conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ;

la figure 2 est une section suivant le plan II à la figure 1 ;

la figure 3 est une coupe suivant le plan III à la figure 1 ;

- la figure 4 est une vue à plus grande échelle du détail IV à la figure 2 ;

la figure 5 est une vue à plus grande échelle du détail V à la figure 3 ;

la figure 6 est une vue similaire à la figure 4 d'un mode de réalisation alternatif à la figure 4 ;

la figure 7 est une vue similaire à la figure 4 d'un mode de réalisation alternatif à la figure 4 ;

la figure 8 est une section suivant la ligne VIII-VIII ; et la figure 9 est une vue schématique en perspective d'un ensemble d'échangeurs de chaleur conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ;

la figure 10 est une vue schématique en perspective d'un ensemble d'échangeurs de chaleur conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 1 1 est une coupe suivant le plan XI à la figure 10 ; et la figure 12 est une vue schématique en perspective d'un ensemble d'échangeurs de chaleur conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention.

Les figures 1 , 2 et 3 illustrent un ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , pour former une unité 5 de transfert de chaleur sans contact entre un fluide primaire et un fluide secondaire.

Dans l'exemple des figures 1 à 3, l'unité 5 est destinée à être intégrée dans une installation de séparation d'air par cryogénie, qui comprend l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , et dans laquelle le fluide primaire est de l'air comprimé à haute pression, et le fluide secondaire du diazote à basse pression. L'air comprimé est le fluide calorigène et le diazote est le fluide frigorigène. Néanmoins, les fluides primaire et secondaire pourraient être d'autres fluides, en fonction de l'application de l'unité de transfert de chaleur.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'ensemble d'échangeurs de chaleur comprend plusieurs fluides calorigènes et/ou plusieurs fluides frigorigènes.

L'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 comprend deux échangeurs de chaleur 10 et 50 qui sont juxtaposés suivant des surfaces adjacentes respectives 1 1 et 51 . Les surfaces adjacentes 1 1 et 51 sont planes.

L'échangeur de chaleur 10 comporte un empilement de plusieurs plaques dont certaines sont schématisées à la figure 1 avec la référence 12. De même, l'échangeur de chaleur 50 comporte un empilement de plusieurs plaques dont certaines sont schématisées à la figure 1 avec la référence 52.

Les plaques 12 sont disposées parallèlement les unes aux autres suivant une direction dite d'empilement Z, de façon à délimiter i) des passages primaires 12P conformés pour l'écoulement du fluide primaire, et ii) des passages secondaires 12S conformés pour l'écoulement de fluide secondaire. Les passages primaires 12P et les passages secondaires 12S se succèdent suivant un motif d'empilement prédéterminé (ici « -Primaire-Secondaire- Primaire- »).

Dans l'exemple des figures 1 à 3, chaque passage primaire 12P alterne avec un passage secondaire 12S. Alternativement, le motif d'empilement pourrait être du type comprenant deux passages secondaires entourant un passage primaire (« - Secondaire-Primaire-Secondaire- »).

De même, les plaques 52 sont disposées parallèlement les unes aux autres suivant une direction dite d'empilement Z, de façon à délimiter i) des passages primaires 52P conformés pour l'écoulement du fluide primaire, et ii) des passages secondaires 52S conformés pour l'écoulement de fluide secondaire. Les passages primaires 52P et les passages secondaires 52S se succèdent suivant un motif d'empilement prédéterminé. Dans l'exemple des figures 1 à 3, chaque passage primaire 52P alterne avec un passage secondaire 52S. L'empilement des plaques 12 du premier échangeur 10 définit une première face de raccordement 12F qui est reliée fluidiquement aux passages primaires 12P du premier échangeur 10. De même, l'empilement des plaques 52 du deuxième échangeur 50 définit une deuxième face de raccordement 52F qui est reliée fluidiquement aux passages primaires 52S du deuxième échangeur 50.

De manière connue en soi, l'échangeur de chaleur 10 ou 50 a globalement la forme d'un parallélépipède rectangle.

Ici, la largeur et la longueur de l'échangeur de chaleur 10 ou 50 sont mesurées respectivement suivant des axes X et Y.

Dans l'exemple des figures 1 à 3, la première face de raccordement 12F et la deuxième face de raccordement 52F ont chacune globalement la forme d'un rectangle. Le premier échangeur de chaleur 10 et le deuxième échangeur de chaleur 50 ont chacun globalement la forme d'un parallélépipède rectangle.

Le premier échangeur 10 et le deuxième échangeur 50 sont disposés de sorte que la première face de raccordement 12F est adjacente à la deuxième face de raccordement 52F. Dans l'exemple des figures 1 à 3, la première face de raccordement 12F et la deuxième face de raccordement 52F sont parallèles et disposées en regard l'une de l'autre.

La première face de raccordement 12F est globalement plane et perpendiculaire aux plaques 12 du premier échangeur 10. De même, la deuxième face de raccordement 52F est globalement plane et perpendiculaire aux plaques 52 du deuxième échangeur 50.

De plus, l'échangeur de chaleur 10 comporte des entretoises 14 qui s'étendent entre les plaques 12 de façon à définir i) des canaux primaires 14P conformés pour l'écoulement du fluide primaire. Entre deux autres plaques 12 successives, hors du plan de la figure 2, les entretoises 14 définissent ii) des canaux secondaires non représentés conformés pour l'écoulement du fluide secondaire. Les entretoises sont usuellement dénommées ondes d'échange ou « ailettes ».

De même, l'échangeur de chaleur 50 comporte des entretoises 54 qui s'étendent entre les plaques 52 de façon à définir i) des canaux primaires 54P conformés pour l'écoulement du fluide primaire, ou des canaux secondaires non représentés hors du plan de la figure 2.

Comme détaillé ci-après, l'échangeur de chaleur 10 comprend des moyens pour raccorder fluidiquement les échangeurs de chaleur 10 et 50.

Chaque échangeur de chaleur 10 ou 50 a globalement la forme d'un parallélépipède rectangle. La direction d'empilement Z est parallèle à la hauteur du parallélépipède rectangle. Les entretoises 14 ou 54 s'étendent parallèlement à la longueur du parallélépipède rectangle.

La première face de raccordement 12F a globalement la forme d'un rectangle dont les bords sont définis par la longueur, suivant la direction longitudinale X, et par la hauteur, suivant la direction d'empilement Z, du premier échangeur de chaleur 10.

La deuxième face de raccordement 52F a globalement la forme d'un rectangle dont les bords sont définis par la longueur, suivant la direction longitudinale X, et par la hauteur, suivant la direction d'empilement Z, du deuxième échangeur de chaleur 50.

La première face de raccordement 12F et la deuxième face de raccordement 52F forment chacune globalement une surface plane 1 1 ou 51 qui est perpendiculaire à la direction d'empilement Z et qui est parallèle à la longueur (direction X) et à la largeur (direction Y) du parallélépipède rectangle que forme le premier ou deuxième échangeur 10 ou 50.

Chaque échangeur de chaleur 10 ou 50 comprend, sur sa périphérie, des boîtes d'alimentation primaire 16 ou 56 et des boîtes d'alimentation secondaire 18 ou 58. Les boîtes d'alimentation primaire 16 ou 56 et les boîtes d'alimentation secondaire 18 ou 58 sont conformées pour introduire ou évacuer du fluide primaire ou du fluide secondaire respectivement dans ou hors des passages primaires 12P ou des passages secondaires 12S. Les boîtes d'alimentation primaire 16 ou 56 et les boîtes d'alimentation secondaire 18 ou 58 sont ici agencées de sorte que le fluide primaire s'écoule dans le sens inverse du fluide secondaire, autrement dit « à contre-courant ».

L'unité 5 comprend en outre des collecteurs primaires 6 et des collecteurs secondaires 7. Les collecteurs primaires 6 canalisent tout ou partie du fluide primaire sous haute pression et les collecteurs secondaires 7 canalisent tout ou partie du fluide secondaire sous basse pression. Comme le montrent les figures 2, 3, 4 et 5, entre deux plaques successives 12 ou 52, une série d'entretoises 14 ou 54 est agencée de façon à ménager au moins un espace de distribution respectif 21 P, 21 S ou 61 P, 61 S. L'espace de distribution 21 P, 21 S ou 61 P, 61 S est dépourvu d'entretoises 14 ou 54 et il est délimité par les deux plaques successives 12 ou 52 et par la face de raccordement respective 12 ou 52, de sorte que cet espace de distribution 21 P, 21 S ou 61 P, 61 S est en communication de fluide avec tout ou partie des canaux primaires 14P ou secondaires 14S définis par cette série d'entretoises 14 ou 54. La dimension de l'espace de distribution selon la direction longitudinale X est typiquement de l'ordre de 50 mm à 100 mm.

Alternativement, un ou des espace(s) de distribution peu(ven)t être dépourvu(s) de toute entretoise ou peu(ven)t contenir des entretoises dites de distribution, c'est-à-dire permettant une circulation des fluides en direction des boîtes d'alimentation primaire 16 ou 56 et/ou des boîtes d'alimentation secondaire 18 ou 58, ou encore peu(ven)t comporter un dispositif de support mécanique permettant le brasage avec maintien d'une libre circulation du fluide transversalement dans le plan du passage. Par exemple, les espaces de distribution peuvent comporter une mousse solide d'aluminium, une barre usinée de manière à enlever un maximum de matière tout en résistant à la pression, des pions ou une tôle à picots.

Plus précisément, l'espace de distribution 21 P ou 61 P est en communication de fluide avec des canaux primaires 14P, tandis que l'espace de distribution 21 S ou 61 S est en communication de fluide avec tout ou partie des canaux secondaires 14S.

Dans l'exemple des figures 1 à 3, chaque série d'entretoises comprend toutes les entretoises 14 ou 54 qui sont disposées entre les deux plaques successives 12 ou 52. En d'autres termes, l'espace de distribution 21 P ou 61 P a la même section débitante que le passage primaire correspondant 12P ou 52P. L'espace de distribution 21 P ou 61 P peut avoir une section débitante supérieure au passage primaire correspondant 12P ou 52P. De même, l'espace de distribution 21 S ou 61 S a la même section débitante que le passage secondaire correspondant 12S ou 52S. Par ailleurs, l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 comprend une enceinte 30 qui est délimitée par la première face de raccordement 12F, par la deuxième face de raccordement 52F et par un volume d'enceinte V30 qui s'étend entre la première face de raccordement 12F et la deuxième face de raccordement 52F.. Le volume d'enceinte V30 est défini par des parois d'enceinte qui enveloppent le volume d'enceinte.

L'enceinte 30 présente des compartiments primaires 30P et des compartiments secondaires 30S qui se succèdent suivant la direction Y qui est transversale à la direction d'empilement Z.

En outre, l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 comprend des compartiments primaires 30P qui sont agencés dans le volume d'enceinte V30 pour canaliser tout ou partie du fluide primaire entre le premier échangeur 10 et le deuxième échangeur 50 à travers la première face de raccordement 12F et la deuxième face de raccordement 52F.

De même, l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 comprend des compartiments secondaires 30S qui sont distincts des compartiments primaires 30P. Les compartiments secondaires 30S sont agencés dans le volume d'enceinte V30 pour canaliser tout ou partie du fluide secondaire entre le premier échangeur 10 et le deuxième échangeur 50 à travers la première face de raccordement 12F et la deuxième face de raccordement 52F.

Chaque compartiment primaire 30P est en communication de fluide avec deux passages primaires respectifs 12P et 52P qui appartiennent respectivement aux deux échangeurs de chaleur 10 et 50, de façon à permettre l'écoulement du fluide primaire entre les échangeurs de chaleur 10 et 50, comme le symbolisent des flèches à la figure 2 ou 4.

De même, chaque compartiment secondaire 30S est en communication de fluide avec deux passages secondaires respectifs 12S et 52S appartenant respectivement aux deux échangeurs de chaleur 10 et 50, de façon à permettre l'écoulement du fluide secondaire entre les échangeurs de chaleur 10 et 50, comme le symbolisent des flèches à la figure 3 ou 5.

Comme le montre la figure 4, les compartiments primaires 30P sont formés par des conduites primaires 31 P qui s'étendent chacune entre les surfaces adjacentes 1 1 et 51 et parallèlement à la direction d'empilement Z. Comme le montre la figure 2, les conduites primaires 31 P sont réparties à intervalles réguliers suivant la direction Y qui est transversale à la direction d'empilement Z.

Les conduites primaires 31 P sont en communication de fluide avec les passages primaires 12P et 52P de chaque échangeur de chaleur 10 ou 50, de façon à permettre l'écoulement du fluide primaire entre les échangeurs de chaleur 10 et 50.

Dans l'exemple des figures 1 à 3, chaque compartiment secondaire 30S est formé par les parois de l'enceinte 30 et par les parois de deux conduites primaires successives 31 P.

Comme le montre la figure 4, chaque conduite primaire 31 P a la forme d'un prisme à base rectangulaire et dont les génératrices sont parallèles à la direction d'empilement Z. Par conséquent, les parois des conduites primaires 31 P sont planes et parallèles à la direction d'empilement Z.

Comme le montrent les figures 2 et 5, dans chaque passage secondaire 12S ou 52S, un organe d'obturation 122S ou 162S est placé sur la conduite primaire respective 131 P de façon à empêcher l'écoulement de fluide secondaire dans cette conduite primaire 131 P.

La figure 6 illustre une partie d'un ensemble d'échangeurs de chaleur 101 conforme à une variante de réalisation de l'invention. Dans la mesure où l'ensemble d'échangeurs de chaleur 101 est similaire à l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , la description de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 donnée ci-avant en relation avec les figures 1 à 4 peut être transposée à l'ensemble d'échangeurs de chaleur 101 , à l'exception des différences notables énoncées ci-après.

Un composant de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 101 identique ou correspondant, par sa structure ou par sa fonction, à un composant de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 porte la même référence numérique augmentée de 100. On définit ainsi des entretoises 1 14 et 154, des espaces de distribution 121 P et 161 P, un compartiment primaire 130P et des compartiments secondaires 130S et une conduite primaire 131 P.

L'ensemble d'échangeurs de chaleur 101 diffère de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , car chaque conduite primaire 131 P est composée de trois parties solidarisées entre elles par des formes complémentaires, en l'occurrence des queues d'aronde 133. Les figures 7 et 8 illustrent une partie d'un ensemble d'échangeurs de chaleur qui est conforme à une autre variante de réalisation de l'invention et qui diffère de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 101 , car les parties sont solidarisées par des formes complémentaires pouvant définir des éléments d'encliquetage.

La figure 9 illustre un ensemble d'échangeurs de chaleur 301 conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans la mesure où l'ensemble d'échangeurs de chaleur 301 est similaire à l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , la description de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 donnée ci-avant en relation avec les figures 1 à 4 peut être transposée à l'ensemble d'échangeurs de chaleur 301 , à l'exception des différences notables énoncées ci-après.

Un composant de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 301 identique ou correspondant, par sa structure ou par sa fonction, à un composant de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 porte la même référence numérique augmentée de 300. On définit ainsi des échangeurs de chaleur 310 et 350.

L'ensemble d'échangeurs de chaleur 101 diffère de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , car l'ensemble d'échangeurs de chaleur 101 comprend un échangeur de chaleur supplémentaire dit sous-refroidisseur 370. Le sous-refroidisseur 370 est en communication de fluide avec l'échangeur de chaleur 350.

Les figures 10 et 1 1 illustrent un ensemble d'échangeurs de chaleur 401 conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans la mesure où l'ensemble d'échangeurs de chaleur 401 est similaire à l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , la description de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 donnée ci-avant en relation avec les figures 1 à 4 peut être transposée à l'ensemble d'échangeurs de chaleur 401 , à l'exception des différences notables énoncées ci-après.

Un composant de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 401 identique ou correspondant, par sa structure ou par sa fonction, à un composant de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 porte la même référence numérique augmentée de 400. On définit ainsi un premier échangeur 410 et un deuxième échangeur 450, une première face de raccordement 412F et une deuxième face de raccordement 452F, une enceinte 430, des conduites primaires 431 P, des collecteurs primaires 406, des collecteurs secondaires 407 et des boîtes d'alimentation secondaire 418 ou 458.

Comme le montrent les figures 10 et 1 1 , l'ensemble d'échangeurs de chaleur 401 diffère de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , principalement car le premier échangeur 410 et le deuxième échangeur 450 sont disposés côte-à-côte. La première face de raccordement 412F et la deuxième face de raccordement 452F sont orientées suivant des directions normales respectives N412F et N452F qui sont parallèles. Ainsi, l'enceinte 430 et son volume d'enceinte ont globalement la forme d'un demi-cylindre.

De plus, à la différence de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , la première face de raccordement 412F et la deuxième face de raccordement 452F sont disposées de façon à présenter un bord confondu, comme le montrent les figures 10 et 1 1 .

Par ailleurs, à la différence de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , les conduites primaires 431 P comprennent i) un collecteur 431 C longitudinal de forme tubulaire à section circulaire, et ii) des tubes primaires 431 T reliant fluidiquement le collecteur 431 C à la première face de raccordement 412F et à la deuxième face de raccordement 452F.

En outre, l'ensemble d'échangeurs de chaleur 401 diffère de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , car l'enceinte 430, donc le volume d'enceinte, forme intégralement le compartiment secondaire. Ce compartiment secondaire s'étend donc autour des compartiments primaires que forment les conduites primaires 431 P. L'ensemble d'échangeurs de chaleur 401 comprend des moyens d'étanchéité entre, d'une part, l'enceinte et, d'autre part, la première face de raccordement et la deuxième face de raccordement.

La figure 12 illustre un ensemble d'échangeurs de chaleur 501 conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention. Dans la mesure où l'ensemble d'échangeurs de chaleur 501 est similaire à l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , la description de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 donnée ci-avant en relation avec les figures 1 à 4 peut être transposée à l'ensemble d'échangeurs de chaleur 501 , à l'exception des différences notables énoncées ci-après. Un composant de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 501 identique ou correspondant, par sa structure ou par sa fonction, à un composant de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 porte la même référence numérique augmentée de 500. On définit ainsi un premier échangeur 510 et un deuxième échangeur 550, une première face de raccordement 512F et une deuxième face de raccordement 552F, une enceinte 530, des conduites primaires 531 P.

Comme le montre la figure 12, l'ensemble d'échangeurs de chaleur 501 diffère de l'ensemble d'échangeurs de chaleur 1 , principalement car la première face de raccordement 512F et la deuxième face de raccordement 552F sont orthogonales l'une à l'autre.

La première face de raccordement 512F et la deuxième face de raccordement 552F sont disposées de façon à présenter un bord confondu. Ainsi, l'enceinte 530 a globalement la forme d'un quart de cylindre.