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Echangeur de chaleur réglable.
La présente invention se rapporte à des échangeurs tubulai- res, dans lesquels des tubes sont traversés par un fluide à chauffer et son entoures d'un fluide chauffant généralement ga- zeux.
Cette invention a particulièrement pour objet le réglage ra- pide de la température du fluide chauffé et la limitation de la température maximum par 1 intervention d'un troisième fluide circulant à travers des tubes contenus dans les tubes où circu- le le fluide à chauffer,,
Elle peut être appliquée également pour le chauffage, au moyen d'une source de chaleur constituée par un fluide, générale- ment gazeux, et par l'intermédiaire d'un fluide circulant dans des tubes, d'un troisième fluide qu'il importe de soustraire à des températures exagérées, soit dans la masse, soit localement.
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Les dessins annexés à titre d'exemple feront mieux compren- dre l'objet de l'invention et la façon dont elle peut être réa- lisée.
Fig.l représente un surchauffeur de vapeur dans lequel la limite supérieure de température est réglée par une application de l'invention; les Figs. 2, 3 et 4 sont des coupes partielles qui en représentent certains détails à plus grande échelle.
Fig.5 représente un autre mode de réalisation de l'inven- tion, dans lequel le fluide refroidissant est de la même nature et provient de la même source que le fluide à chauffer; la Fig.6 en est une coupe partielle suivant 6-6.
Dans la Fig.l une construction formée par des parois 1, 2 et 3 est divisée par une cloison 4 en deux chambres, une chambre de combustion 5 et une chambre de chauffage 6, communiquant entre elles par un passage 7 situé à la partie supérieure de la cloi- son 4.
Un brûleur 8 produit une quantité de gaz chauds qui, par le passage 7, se rendent dans la chambre de chauffage 6 et après avoir traversé celle-ci se rendent par le canal 9 à la chemi- née 10.
Dans la chambre 6 sont disposés des tubes il communiquant entre eux par des raccords 12 et formant un faisceau dans lequel le fluide à chauffer peut être admis par le tuyau 13 pour en sortir par le tuyau 14.
Un certain nombre des tuyaux 11 sont remplacés par des tuyaux de plus fort diamètre 15, communiquant entre eux par des raccords également élargis 17 et dans lesquels sont logés des tubes 16 communiquant entre eux par des raccords 18.
Le premier tube 15 est raccordé au tube il qui le précède par un raccord 19; le dernier des tubes 15 est raccordé au tube 11 qui le suit par un raccord 20 ; les raccords 19 et 20 ont des ouvertures 21 et 22 permettant le passage des tubes 16 dans les- 'quels un fluide peut être admis par le tuyau d'entrée 23 et d'ou il peut sortir par le tuyau 24.
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Dans le faiseeau des tuyaux 11, dans le cas choisi attitré d'exemple-, il circule de la vapeur à surchauffer entrant à l'é- tat saturé par 13 et sortant à l'état surchauffé par 14 après a- voir circulé à contre-courant des gaz chauds produits par le brûleur.
Dès que la température de la vapeur surchauffée dépasse une limite déterminée, on peut admettre par 23 dans le faisceau des tubes 16, un fluide refroidissant quelconque dont la tempé- rature est inférieure à celle de la vapeur circulant dans les tu- bes 11,fluide qui sortira par 24 après avoir circulé dans les tubes 16 à contre-courant du fluide circulant dans les tubes 15, et âpres avoir enlevé à ce fluide une certaine quantité de cha- leur.
Ce fluide refroidissant peut être de la vapeur saturée pro- venant de la même source que la vapeur à surchauffer, ou tout autre.
Dans la Fig.5 les tubes 15 sont disposés dans la partie supérieure de la chambre 5 afin de former dans celle-ci un écran qui protège la voûte 3 contre des échauffements exagérés.
En outre, le fluide refroidissant est le même que celui alimentant le surchauffeur, et il est prélevé dans la conduite 25 amenant la vapeur saturée au moyen d'une tubulure 26 raccor- dée aux tubes 16' logés dans les tubes 15.
A l'extrémité du faisceau de tubes 16',la vapeur s'échap- pe par le tuyau 27 et retourne dans la canalisation d'amenée 25.
La vapeur surchauffée sortant des tubes 15 est conduite aux endroits d'utilisation par une canalisation 29,
Entre les tuyaux de raccord 26 et 27, est disposée une soupape à diaphragme 30 dont les mouvements sont commandés par un thermostat 31 logé dans la canalisation 29 tout près de la sortie du surchauffeuret agissant de telle façon que lorsque la température s'élève exagérément à la sortie du surchauffeur, la soupape à diaphragme oblige une plus grande quantité de va- peur saturée et éventuellement même la totalité de cette vapeur à passer par le tuyau 26, les tubes 16' et le tuyau 27, avant de
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pénétrer dans les tubes 11.
Du fait que la vapeur saturée a d'abord passé dans les tubes
16' et arrive donc dans les tubes 11 à une température plus é- levée, il résultera un effet tendant accroître la température de la vapeur surchauffée, en lui restituant la chaleur qu'on lui avait enlevée dans les tuyaux 15 ;
c'est pourquoi le réglage décrit ci.-dessus sera avantageusement complété par un thermostat situé soit en 33, à la sortie des tubes 11, soit en tout autre endroit bien choisi et qui pourrait être l'entrée dans la cana- lisation 29, lequel thermostat agira sur une soupape à diaphrag- me 32 ou sur tout autre dispositif modérant l'admission de compus- tible dans le brûleur 10' ; il n'en restera pas moins que l'in- tervention du fluide dans les tubes 16' aura eu une action très rapide,presque instantanée, précédant l'action que peut avoir la modération de l'alimentation du brûleur.
Il va de soi que la source de chaleur peut être un foyer quelconque au lieu d'un brûleur à combustible liquide, que la disposition des tubes de l'échangeur de chaleur peut être quel- conque et que les fluides parcourant les tubes de l'échangeur peuvent également être quelconques; notamment, la présente in- vention pourra trouver une application utile dans l'opération du cracking, pour le chauffage de fluides dont la température maximum doit être réglée avec beaucoup de précision et de rapi- dité, ou pour le chauffage de fluides pour lesquels la circula- tion dans des tubes chauffés directement par la source de cha- leur pourrait présenter des inconvénients.
Résumé. la Un échangeur de chaleur dans lequel un fluide à chauffer circule dans des tubes entourés d'un fluide chauffant et autour de tubes dans lesquels peut être admis un fluide refroidissant qui lui enlèvera une partie de la chaleur qui lui a été cédée par le fluide chauffant.
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