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IMPERIAL OHEUIOAL INDUSTRIES LIMITED.
PROCEDE D'UTILISATION DES LIQUIDES Pl4U:BTT.\%fT DE REALISER DES TRANSMISSIons D'ENERGIE OU DE MATIERES.
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La propriété du mouvement turbulent a. dans le
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cas des gags été largement reconnue oomme une propriété ayant une SZ'8D4e lfflvt=00 dane beaucoup d'applications, notaient, pour ffeotuer den échange, thermiquea, La possi. bilité du mouvement turbulent dans le. liquider3 a aussi été révélée d'une manière général, et théorique;
male, Juaqu'à présent, l'utl1i..tlon teohnique des liquides turbulent, n'a pu encore Stre réalisées probablement lour deux raisons, D'abord les avantage. qui peuvent en @tre ret1rés n'ont pn..
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été apprécié. complètement, ensuite, diverses difficultés
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pratiquent les inconvénients obv rattachant, n'ont pas encore été wàzi=tdo.
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La préeente invention est bande sur le fait qu'il
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est possible de produire et no:
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dans dee liquides qui sont présentés sous forme, de filma pourvu que certaines conditions soient remplies, Par exemple, si de l'eau est distribuée uniformément sur la surface ex- térieure d'un tuyau vertical et tombe sous l'action de la pesanteur, le fila liquide sera maintenu, pourvu qu'une quantité suffisante d'eau soit fournie, si l'alimentation en eau est moindre qu'une certaine quantité, le film pro- duit sera mince, se déplacera lentement et aura l'allure d'un courant; en outre, le film aura tendence à se briser et à donner lieu à la formation de canaux ou de sillons. Mais, si l'eau afflue en plus grande quantité, le film prendra de la cohésion et lorsque sa vitesse excédera une certaine valeur, il deviendra turbulent.
Suivant la présente invention, on détermine ou on permet la fonction d'un film liquide d'allure turbu- lente, un film de ce genre peut être utilisé dans le but d'ef- fectuer des transfert, ou des changements Internes de matière ou d'énergie de oe filmou à ce film ou entre ce film et la matière eu l'espace qui l'entoure, par exemple, dans de. but. d'écho.. thermique., de réaction, chimiques et d'applications diverses, ainsi que cela va être ci-après décrit.
Une de. caractéristique Importantes de l'inventif consiste dans l'utilisation d'un film turbulent de liquide tombant .ou. l'action de la pesanteur. De préférée, on orée un film liquide tombant sous l'action de la pesanteur et Gérant à une surface dans des conditions telles que tout oe film liquide ou une grande partie de celui-ci se trouve dans un état turbulent.
L'invention peut recevoir des applications variée, dont quelques une. forment l'objet des de sains schématique. oi-joints.
Le. figures 1 et 2 ont rapport à un appareil établi en vue du refroidissement de gaz du de liquides.
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La figure 3 montre une application de l'in-
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vention i1 des gas absorbante dans des liquides ou à l'exécution de réactions chimiques entre des liquides et des gaz, par exemple. la oarbonatation d'une liqueur
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ammoniacale.
La figure 4 montre une application de l'invention i un 4VNPoe&tOur ou à un alambic.
Et la figure 5 est une application de l'invention à la rectification de gaz ou de vapeurs.
La figure 1 représente un tuyau vertical pourvu d'un distributeur de liquide 2 qui distribue un fila uniforme de liquide de refroidissement autour de la sur- faoe extérieure de oe tuyau. Le distributeur 2 doit avoir une forme telle que, le liquide soit en partie refoulé sur la surface du tuyau au point de décharge et ne soit pas seulement distribué dans une direction parallèle à celle de la surface de ce tuyau, Il a été trouvé qu'une attentiez toute spécial. doit être donnée, quant à la manière de la formation Initiale du film et il est préférable de produire celui-ci en faisant passer le liquide à distribuer sur un
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déversoir et de là, 1. travers un passage étroit où le fixa. est formé.
De cette manière, des films présentant l'épais.
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seur uniforme nécessaire ei capable, d'acquérir et de oui. serveur la vitesse nécessaire sont obtenus.
Une caractéristique intéressante de l'inventiez
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dans l'obtention de ce résultat désirable est la oomrauni- oation au liquide d'une vitesae Présentant une corsant. normale ou inclinée par rapport à la surface qui doit être
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parcouru, par le :rtb4g particulièrement dans le cas ou le film o'éooule sous l'action de la pesanteur. Des exeMples 'appareil. de distribution de oe genre devant être utilisé. pour la mise en oeuvre de l'invention sont représentés
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dans les figures . et 7 ou des distributeur, montés exté- rieurement à des tuyaux sont représenté..
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Dans la figure 6, le distributeur est constitué par une chambre annulaire 2 montée sur un tuyau vertical central 1.. Le liquide arrive par un tuyau 3 et s'écoule en souroe au-dessus de la paroi intérieure 4 qui agit ainsi comme un déversoir, Le liquide tombe alors à travers un passage annulaire étroit existant entre la paroi 4 et le tuywu 1 e pourvu qu'une quantité suffisante de liquide soit fournie pour former un pont dans cet anneau, le film ainsi. formé sera maintenu en quittant le fond de oe distributeur et descendra uniformément le long de la surface extérieure du tuyau.
Dans la figure 7, il a été représenté un type per- feotionné de distributeur caractérisé par le fait que le liquide qui passe sur le déversoir est obligé de descendre le long de la surface interne inclinée 5, de telle sorte qu'il aoquiert une certaine vitesse dans une direction nor- male à celle du tuyau sons qu' il se trouve pour cela projeté sur la surface de oe tuyau.
Les pointe de la sur- face 5 qui se trouvent près du ¯au central constituent, de préférence, sur une courte longeurn une surtaoe qui se développe dans une direction parallèle à oelle du tuyau de manière 16 constituer un espace annulaire 6 dans lequel le film liquide adhérant au tuyau oentral est formé,
L'arrivée 3 d'admission du liquide doit se trouver à un niveau inférieur & celui du déversoir pour que le li- quide puisse sléoouler en eouroe su-dessus de celui-ci d'une manière usai uniforme que possible.
Une ou pla- sieurs choicanes peuvent aussi être ménagées dans la chambre annulaire 8 pour distribuer le liquide pénétrant en 1 d'une manière aussi uniforme que possible autour de cette chambre, Avec l'appareil qui vient d'être déwrit, une distribution très satisfaisante de liquide est obtenue quide est obtenue et la vitesse de distribution peut varier dans de larges
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limitée, si la tête du liquide dans la chambre 2 est haute , ou si une pression est utilisée (le distributeur étant alora fermé à sa partie supérieure),
on peut amener le liquide à l'état turbulent dans l'espace 6 et le film produit sur le tuyau sera turbulent à partir de eon point de départ.
Le distributeur peut être monté sur le tuyau 2 de toute manière convenable, par exemple, en le sup- portant à l'aide d'un manchon conique, extérieur 9 qui peut faire corps avec oe tuyau 2 ou bien être emmanché à force sur celui-ci.
En se reportant de nouveau à la fig. 1, on voit que le gaz ou le liquide qui doit être refroidi passe sur le tuyau, de préférence, à une vitesse telle que le courant formé soit turbulent, quand la quantité de li- quide distribuée par unité de tempe excède une certaine quantité (quantité qui,, pour un appareil donna, peut être facilement déterminée par expérience le film liquide qui se trouve sur le tuyau devient turbulent dès qu'il a franchi une courte distance (au niveau1) La turbulence dans le film est reconnue facilement grâce à l'apparence striée à laquelle il donne naisanoe et qui tome contraste avec la surface liane vitreuse des film s'écoulant sous forme de courant uniforme,
Plus la vitesse de distribution est élevée et plus le film prend rapidement l'allure turbulente.
Aveo cet appareil, des coefficents très élevée de transmission de calories sont obtenue, et le fluide réfrigérant est utilisé de la manière la plue efficace. L'appareil est rartiou- lièrement efficace pour le refroidissement des gaz sous pression élevée, la figure 8 représente un type perfectionné de réfrigérant. lois l'appareil consiste essentiellement en deux tuyaux concentriques 1 et ou letuyau 1 étant pourvu
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-,- i fI!# d'un distrd.buteur exume 2 et le tuyau 8,d'un distri- buteur interne au Le gaz ou le liquide è refroidir passe
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dans l'eapaoe annulaire existant entre les tuyaux 1 et Dans oet appareil, une oouche turbulente minoe du gaz
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à refroidir a'éoou7,e entre deux surfaces métalliques dont obaotrze ert reoouvc3rte par un film turbulent tonne
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par le liquide réfrigérant.
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Les rémùtato concernant l'échange calorifique
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sont d'autant plue satisfaisante que l'anneau est plus étroit, mais, par contre, le fluide subit une chute de
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pression d'autant plus élevée. Il est donc nécessaire dsé. tablir une balanee entre ces deux facteurs opposée.
Il y a lieu de mentionner qu'une méthode de reb0014issement d'un gaz au I!J0701l de l'évaporation d'un Pilo liquide sur une paroi conductrice de la chaleur a déjà été ppfflgde et que oette méthode est étrangère & la prfs8Dte Inventé= à moins qu'elle ne suit exécuté. en cuti.
118ant un film de fluide réfrigérant .'écoulant de :t&cJCII1
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turbulente.
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Dans les apparella repréaentéa dans le. figures 1 et 8, 108 film turbulent, et le fluide r6tr1aérant peu. vent Stre expo.'. à 1#at $Phèz-0. Leur nature turbulente d't.el'ft1ne une évaporation dans la-air. et OC l1l11e oon.6quenoe, un refroidissement du l1qu1de. cet ettet,toute:tnI8,est seoandatre et n'est, et1 aucune né0eef3alre pour la
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mise en oeuvre de la présente invention.
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4.pareil '' oonv ertevbie p euz. l'abeorptian des gas dans les liquide. ou pour l'exécution de réaottons chimiques entre de. 8&8 et des l1quide. est rePz-égentd dans la figure 8, 00=e préeédeaMnt les éléments essentiel. de oet appareil sont deux tube. 00l'l0entr1que. et une série de distributeurs de l1cu14e. établie de manière :tDUn11r des t'laie l1qu1d.s tu11N1ents mur leurs gurtaOO, L' çpareU \X,
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@ peut être utilisé pour l'absorption de gaz ammoniac dans de l'eau de la manière suivante.
Des films turbulents d'eau d'absorption sont produits (au moyen des distributeurs
10 et 11) sur les surfaces 12 et 18 de l'anneau entre les tubes 1 et 8, le gaz ammoniacal passant dans l'anneau,
L'eau de refroidissement (pour enlever la chaleur de la dissolution et ainsi favoriser l'absorption) est dis- tribuée en -- films turbulents sur les surfaces 14 et
15 au moyen des distributeurs 2 et 9. Dans quelques cas, il peut ne pas être nécessaire d'utiliser à la fois les deux surfaces 12 et 13 pour l'eau d'absorption ou les deux surfaces 14 et 13 pour l'eau de refroidissement.
Cet appareil est particulièrement utile pour effectuer la carbonssation de la liqueur ammoniacale en raison du fait qu'il permet l'enlèvement rapide de grandes quantités de o&lories dégagé *au oours de oette opération* En conséquence, sa puissance de travail est très grande.
On opère de la manière suivante!
La liqueur ammoniaoale est distribuée sur les surfaces 18 et 13; de l'acide carbonique ou des gaz ren- fermant oet acide carbonique sont amenés de manière à s'élever dans l'anneau. L'eau de refroidissement descend le long des surfaces 14 et 15. pour que de l'amnoniao ne puisse être entraîné par les gaz usés au sonnet de la oolonne de réaction, ces gaz sont- de préférence, soumis à un lavage à l'eau.
Oe lavage peut être fait de manière convenable dans l'appareil même en prolongeant la colonne et en utilisant la partie supérieure came un sorubber dont la liqueur diluée peut être mélangée aveo la liqueur ammoniacale distribuée en 16 et 11.
L'invention peut également être appliquée aveo succès à l'évaporation et à la distillation des liquide., notamment de soutien saline, de mélange, d'eau et d'aloool
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ou de liqueurs ammoniacales.
Dans la figure 4, la liqueur à évaporer ou à distiller est distribuée à l'extérieur d'un tuyau 1 en- touré par une chemise 16 pourvue de sorties convenables pour les vapeurs ou pour la liquer non vaporisée. La vapeur ou tout autre fluide de chauffage est envoyé dans le tuyau intérieur , cet appareil permet un réglage très sensible avec les variations dans la vitesse de distribution de la liqueur et dans la température et l'afflux du fluide de chauffage.
Grâce au renouvellement constant des deux surfaces interne et externe de liquide, une évaporation ou une distillation très rapide est obtenue et une surchauffe du liquide est pratiquement impommible.
Un évaporateur à effet, multiples peut être réalisé de manière très satisfaisante à l'aide d'une série de tubes concentrique., en fournissant la chaleur à la surface interne du tube oentral et en évaporant partiellement la solution distribué, à l'état de film turbulent descendant à l'extérieur de oe tube, les vapeurs étant entraînées et obligée, de se condenser sur la surface interne du tube suivant et la solution, partiellement évaporée recueilli. dans ce premier tube rétant distribuée au sommet du second tube et ainsi de suite.
Une rectification très effi@ce peut être obtenue en exposant des vapeurs à l'action de film. turbulent, de liquides de rectification. un appareil approprié à l'ob- tention de ce résultat est représenté dans la figure 5.
Les vapeurs montent à travers l'anneau dont l'une des sur- faces ou les deux surfaces sont aliment es avec des li- quides de ratification.
L'invention n'est pas limitée- aux exemples 01- Lsimenti. on ne 'est Pas limitée aux exemples dessus, car la méthode d'utilisa ion d'un fil. de liquide formant un courant turbulent peut être appliquée à d'autres
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opérations, comme exemple numérique, on peut indiquer que 135 litres d'eau par minute peuvent être coulée le long d'un tuyau de 3m de long et de 62,5m/m de dia- mètre. Le mouvement est turbulent sur la plus grande partie de la longueur du tuyau et oe résultat doit être obtenu pour l'efficacité du procède. Naturellement, l'invention n'est pas limitée à ces données numériques.