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vïLIV1'!itiTluJT: ,5E 'JA?EUl.1 u:iL)>1J ;1'?l'l[ I]i" :1';::;"
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Il est connu que la transformation .le la cîle-ar J'1 gaz ou d'un liquide est fonction .le leur densité pb leur vites- se d' écoule,j1811t. Le.3 vièisc,s eùpioyde3 en pratique dan3 les appareils échan\.::SeH3 e ch::deJr .30 ib /1,\8,11,,1')i.113 jusqu'à présent généralement restées t'elati.;e,,181t fai.ble:3, a an tel point que mêu1e J'étude scientifique ,3'eJ cO"1e'ltJ8e, pour établir des théories et 'J.6 fonnlej pour 1.. transmission de la chaleur, de vitesses ne .Jé,)aS33.Dt '- ,J.èr8 1)0 nètre:3 par seconde .
Or, il vient d'être démontré par es expériences et aes études approfondies ,.1.8,3 ,1J.eur3 le la présente invention
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que toutes les formules connues pour la détermination de la
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tr8.x13tt11S310't7, de la chaleur doirnent .le? valeurs 1Y15i,1lâû,lt0i, dès qu'il s'agit de vitesses 'le 'a1't;,lla,'r10"t1 très élevées, et que la quantité .le chaleur effective..tent traix.a,nise à ces vi- t,eS.3es s s trouve être C011p..Jraü el(f;:IP;, plus grande 'lU on ne l'aurait pu d :11?ß 03et' j'ap,'è81'él:.at actuel de la science.
Le fait peut s'expliquer par la considération suivante tirée de l'observation :
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Lorsqu'un gaz s'écoule à une vitesse .îé.1e.mninée le long de la paroi d'un -tube, sa vi.te3de se trouve, a. 'i"0¯'Lt.'lité 1.L<ù.iié- diate de la paroi, annulée complètement ou en partie. Si cette vitesse était iai'ale , ion anéalTtl:3:38went a peu d'influence sur l'état du dit gaz au point ,.le vue température et pression.
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Etait-elle au contraire tre élevée, la perte de vitesse déter- mine une recoIp ri:;,::);3 "LOD locale qui ramène le gaz dans l'état qui lui avait imprimé sa grande vitesse , de telle sorte que la cou
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che adjacente â la paroi peut subir de ce chef une élévation de température considérable. Dans ces C01X'L't1011:i , 1 la température du gaz en wouve:11611t à considérer pour la transmission de la chaleur n'est par conséquent plus celle du "az en écoulecnent, ;nais celle qu'acquiert le gaz qui se trouve en contact avec la paroi- du fait de sa "reCOi1lpt'esston adiabatique. Or, en même temps est détruite aussi la couche site couche limite, ou du moins aon effet .i' iolant the'n'nique B;3" neutralisé.
L'objet de la présente invention est, basé e sur 1 "-avili- satio de cette constatation importante qui vient d'être expo sée. Il est relatif à un générateur de vapeur, dans lequel on fait passer les gaz :le combustion le long de surfaces de chauf fe (tube.3 à eau) à une vitesse égale ou presque égale à la
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vitesse de t .raix;3 ;T 1 1 1 1 o n du .3on a travers ces gaz.
Pour 1;ù ç>.r 1<ae .r
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aux gaz de oomousbion une telle vite 33e, il a.at Ici.,-1)o]er aux tubes d'une certaine chute de pression, c'est-à-dire que la press ion à l'intérieur de la chambre .ie CI)f!IIJ,),8tion 1.oit être un multiple de la pression au carnaall. ;n topant Cl)t"l)te de la perte de pression due au frotte.:
J811t sur les tubes et en adop- tant comme limite miniumu de la vitesse des gaz ,le combustion par exemple 70 à 80% le la vitesse du son, on trouve, comme rapport de pression minimum pour lequel la transmission élevée constatée de la chaleur se produit, la valeur I , 7 La chambre de combustion de ce générateur .le vapeur est par conséquent
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un récipient résistanb .le toute.; )<':\,'('t.j a la pression, comme il en est fait usage par exemple pour les !:'J.I')i.1e[3 l'action à gaz::, où l'air comburanb et le combustible sont 1.meIlé8 sous pression, par exemple a l'aile 1 ' an compresseur.
La Fig. 1 montre une coupe :;i la dispos ibion d'ensem- ble d'ungénérabeur de vapeur suivant l'invention, tandis que les Fige. 2 à 7 représentent ides détails et des fondes cons- tructives spéciales.
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A la rig. 1 du dessin '1 la chambre e cor,îba; tion, constituée par une enveloppe en tôle 2 résistant à la pression, et un revête[,eJ1t intérieur en ui11:,iÓri3 .al3."iie ).L'{1.i.r de covribL13t1011 et le combustible J01t ainenéssous pression et sont allumés au moyen de oruleurs .1. Le >1;. >, .1::;1>" .i e& préféra- blement constitué par un faisceau tubula.i^e 5 composé de tubes de faible diamètre intérieur, que les gaz de combustion tra- versent à une vitesse élevée. L'eau à vaporiser passe le long des parois extérieures des tubes.
Afin l'assurer également du côté eau une transmission abondante le la. chaleur et d'évacuer sûrement les globules ,le vapeur au far et à fmera ;le leur for- mat ion, l'eau à vaporiser en excédent est miseen circulation
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rapide au 'moyen d'une pompe '7. La 3Ó),J'(:1 ':'1.e,.1 1; l3, vapeur a
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lieu au récipient sous pression 3, dans lequel on peut introdui- re aussi de, l'eau .'wlï;.:e.iu:ciG: en 9. L'eau le circulation débarrassée des .!.Job...1le:3 .le vapeur est prélevée en 10 et amenée rez la poiù2e 7.
Le récipient sous pression 6 porte également tous les autres accessoires et ;;::\.tùit:J.t0S nécessaires ioL une
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chaudière, à vapeur, tels que le niveau d'eau, le régulateur
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cl' al l,el1tatiofl, la, 3o;;,paps je 3aî 8 vt; , 18 aa.l1oïúètn:; 1 etc.. (,'1J.i ne figurent pas au dessin), pour la surchauffe, le. vapeur peut être ramenée encore â la ch.:.i1bre de combustion Jaï1s le sur- oha-uffeur II. Les gaz de f[ée refroidie quittent le vapori- sateur en 12. La GOù1:JEmde du ,:;or;T0reSS8:;.t l14 est assurée. =>i.>.r e xciàiiJ 1 au moyen d'un moteur à 1 e e .t J- 1 .. j -ie 14.
La vapeur vive surchauffée es prélevée en 15. li la place ...<.,,1 vaporisateur tndépëndint 5 0[1 peut êLlÀ.ô01. eU"lJ?lûj6t utilement cô.,aùe Vd,0ti.38;;,r:3 le ,:)O':?3 tubulaire.3 iii- i v i ÎIL1 b 0 u i 11 e u e 3 3 par un tube à l'intérieur duquel se trouvent un ou pl:"lJ :8:..11':3 tube.:: de J:\l;iée e cj -ie viennent traverser les ,22 .le chauffe. L'eau à VU'JO'rÍ.eer passe Li. contre- courant le e 1 o i== de ces t;t'oe8 ;le fu4iiée.
L ? ilg . 2 montre un exem- ple a'exécution de ce type avec un tube de f:"ùnée unique, et la '3ig. 3 le dispositif avec plueieura tubes de fusée. cei tubes de fumée peuvent présenter :";:102 section J...Üforw8 :3L1f toute leur longueur, Mais peuvent aussi avoir J3,3 sections "12,dab1ei3 en conformité du. volume spécifique des gaz de Î:.1mée et .le la. vi- tesse d'écoulement dédirée, ce \}:"11 s'obtient soit en "r"c3,CC0î ^' dant les uns aux autres des tuoes ,le .li.2.Wètr8 intérieurs dif- férents, soit en ré t.récbsa!1t un ...ee GJ.b'3 cylindrique en l'aplatissant, de telle façon qu'il pause g'rad:..le]]e.:;e,T'ç, 8, :.1:10 section ovale (,'=z 4).
Û.1'-' autre foruie d'exécution des tubes f.3(3 rlf3t?f:3 est
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représentée a la. F'ig. 5. Ici trois :,ubes 2, 21 -t 22 (tubes eau) sont loés coiiee13±1"iqae.:i,i >± les uns lans le autres, le passage des az de Se faisant c.T.rn 1>1 tjbes 21 et 22 L'eau à vaporiser est conduite par le tube 22 et l'espace entre
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les tubes 20 et 21.
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L'emploi de tubes bouilleurs individuels car,ar,e vapo'riseurs permet d'en garnir intérieurement li, 1 1-x..i'Jrc le colza- buàtion cornue d'un revëte'tent, e telle 3ot-'ie q..ie l'on Dout re- noncer complètement une protection des parois de la cambre de combustion contre l'action de la chaleur au rno e.î .t'un iso- lement réfractaire ou .se :C7 E:î pour ;i>1;:..l-ii< co;che iso- lante plus u1111Ce logée entre le.3 tuoes .>o-1ill e.-i<.tt la a 1 l'épreuve des pressions .ie la clt.,.ïorn .r) co'.bu.jtion.
La Fi. 5 Niontre le à13 y0 s ltli 1' :Za , \Tj''atpur L vapeur à tubes vapcriseurs 1:iiJi;:-1.cls (1>c.>.ill<#:i<.s) . .1 ',1 .ier.ient en r7iEiCrB tenps de revête.dent a 1.3. paroi. 30 est In. chambre de combustion. Le combustible et lu ir som 1 <';ro,i-ii'; ; pnr le brû- leur 31. L'eau à vaporier pénèbrc en 32 Lins l'espace :,.malai- xe 33 et s'écoule à une =¯.r>1.nie iites,,3e, 7 v ,>- -1'; 1,'J"e créée au moyen d'une pompe de circulation, à r.'Jer3 J;; tubes Douil- leurs 34 qui entourent 1"lroiè .,e .it< 1;1 ;;1<i,>Î=à>ie .<: la chambre de combustion, 'TF r"8 1 :,.: ,;. ; .i .i a :i J,il .i 1 r.< .péricur 55.
A l'inté- rieur des tubes bouilleurs se trouvent 1<;5 tubns de à ,do 36 que traversent a uner.'n.ie vitesse les ,s.;z <.<= i>-1-..; J<1 1-1 entrent en 37 et sonL. évacués par l tube collecteur 3 :-.1'.-3 n-foii" abandonné leur chaleur a l'eau pas.a.'jt 1 Jon1¯ les tubes. L'eau de circulation a.bondat.'ient saturée le globules -'.c vapeur quitte le valporiseur en 39, 51 o"i elle se rend, .1 ' .:.3<; Li.-.ninrr' ;.; .i<-1 1 oé=ae à ce qui a lieu dans la forrue ''.'éutioj e la ri;. 1, L, ,ni séparateur ou à un collecteur ae Jape<-i.r. ¯?o-1.J la surchauffe, la vapeur humide dégagée est rebournée .j vaporiseu'r .Lans le
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foyer duquel est installé le surchauffeur 40.
Si les vaporseur (les tubes bouilleurs) sont suffi- samment rapprochés les une des autres, on peut renoncer à une protection calorifuge de l'enveloppe en tôle 41. Rien ne s'op- pose cependant à en appliquer une, comme l'indique le revête- ment intérieur 42 la Fig.2 montre à une échelle plus grande une partie des détails± décrits en féférece la Fig.. 6. La Fig.7 est une coupe horizontale correspondant à la Fig. 2. Les numéros de référence sont les mêmes qu'à la Fig. 6.
Le moteur actionnant le compresseur peut être une tur- bine à vapeur, un moteur à combustion interne quelconque ou en- core ,la moteur électrique. Si c'est une turbine à vapeur qui est employée, elle peut avantageusement être construite comme turbine à contrepression et à soutirage de vapeur, dont la va- peur prélevée et la vapeur d'échappement sont alors utilisées au réchauffage de l'eau d'alimentation.
Lorsqu' on emploie une turbine à contrepression et à soutirage de vapeur, le travail de compression nécessaire au fonctionnement du générateur de vapeur en conformité de l'invention exige en effet, pour ac- tionner la dite turbine , une quantité de vapeur qui est juste saf f isante pour réchaufferl'eau d'alimentation à une températu re approchant de la température de vaporisation.
Si pour actionner le compresseur on se sert d'un mo- teur à combustion interne (moteur à gaz, moteur Diesel, etc..) on mélangera les gaz d'échappement de ce moteur aux gaz de fu- mée du foyer du générateur de vapeur, afin d'utuiler encore la chaleur de ces gaz d'échappement à la production de vapeur.
Les dimensions de ce moteur de commande peuvent être réduites considérablement en le faisant marcher avec surcompression, c'est-à-dire en lui délivrant l'air comburant et le combustible
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comprimés d'avance. Il n'est besoin pour cela d'aucun compres- seur spécial dès que l'on fait produire l'air de surcompres- sion par le même compresseur qui fournit l'air comburant au foyer du générateur de vapeur.
Pour donner une idée des avantages importants obtenus en donnant aux gaz de combustion une vitesse écale à celle du son ou une vitesse approchante , il sera encore metionné que la transmission de chaleur k des gaz de fumée s'élève, aux pres- sions à envisager et aux vitesses indiquées, jusqu'à 2.000 calories par mètre carré-heure contre 25 à 50 calories par mètre-carré-heure sur lesquelles il fa.ut tabler avec les gaz des conduits de fumée le,3 générteus/de vapeur ordinaires. La surface de chauffe active de,') générateurs de vapeur suivant la présente invention se réduit par conséquent à moins le la qua- rantième partie.
RESUMA.
1 - Le générateur de vapeur à pression constante est ca- ractérisé en ce que la vitesse à laquelle les gaz de fumée pas- sent le long des surfaces de chauffe(tubew bouilleurs) est é- gale ou approximativement égale à la vitesse du son.
2 - La pression à l'intérieur le la chambre le combustion est égale au moins 1, 7 fois la pression au carneau.
3 - Les gaz de fumée sont conduite des tubes de fai ble diamètre intérieur logés à l'intérieur des tubes traversés par l'eau (tubes bouilleurs).
4 - Les gaz de fumée sont conduits dans l'espace vide en- tre deux tubes concentriques logés l'un dans l'autre, dans les- quels circule l'eau (tubes bouilleurs).
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