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Perfectionnement,,aux appareils thermiques à combustion externe.
Le tirage artificiel actuellement usité dans les gé- nérateurs de vapeur et, plus généralement, dans les 'appareils thermiques à combustion externe qui utilisent, par l'intermédiai@ re d'une surfaoe d'échange, la chaleur produite dans un foyer, n'a d'autre but que de permettre à l'air comburant et aux gaz de la combustion de traverser à la vitesse jugée- convenable les di= verses résistances rencontrées (grilles, distributeurs d'air, faisceaux tubulaires, conduits de fumée etc.)
Il en résulte dans le foyer et dans les diverses par- ties du circuit de l'air et des gaz, 'soit de légères dépresseions soit de légères pressions dont la valeur est calculée de manière à réaliser les conditions ci-dessus.
Ces pressions et dépressions, dont la création néces-
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site une dépense' d'énergie. ne sont,employées que comme moyens -. d'établir le 'tirage indispensable et non pas comme des fins
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recherchées paurelles-mémes. Aussi s'efforce-t-on de les rédui- 't re à la valeur minima.
Cette manière.de faire a l'inconvénient de limiter la quantité de combustible qu'il est possible de brûler par heure dans un foyer de volume donné, et le nombre de calories que les surfaces de chauffe peuvent absorber par mètre carré et par heu- re sous forme de -convection et de rayonnement.
¯En effet, ce taux de combustion, cette convection et ce rayonnement,croissent avec la pression de l'air et des gaz, et, pour les motifs qui viennent d'être indiqués, les systèmes de tirage-actuels, à quelque vitesse de l'air et des gaz qu'ils correspondent , utilisent ces derniers à des pressions toujours très voisines de la,pression atmosphérique (en général de l'ordre de quelques centimètres d'eau).
La présente invention a pour objet un dispositif ca- ractérisé par le fait que, dans le foyer et sur telle partie en
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ayal du circuit àes-gaz qu'il est jugé utile, on entretient une surpression .systématique notable, de plusieurs mètres d'eau,
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' pa éxer6pls,'et- au besoin de plusieurs. atmosphères, qui s'ajou- ta 1-pression.de tirage proprement dite.
.,¯¯i¯,;.=.¯; : -; ... - ¯... , . ,-^t¯ß . -¯Da.près ce"'iu'1"ent d'être dit, cette s'ression a .pureffe,d1Qrotr pour une vitesse donnée de l'air ou des >" ",. '.:: '..." r - ?'i, .' z . t,... ¯',j j, - : ^.,g¯.:-e poids z1â -combustible qu'il est possible de brûler ]", j-¯, à,"- -' r": - > = ' "" \. ; - ).,f'hr¯.P: m:ète .cb d'une chambre' de combustion de forme, ..,...l ':::-- .. oI.. 1, ] '-"",, ,,dî-menerîcïna et,,,na 71rè âë m,térieux données.
.'1......:.. ,,-", - .....,,;:: .- \ j. )¯-à 1'-1.Sq¯.coeificient de convection et de rayonnement entre .... ""''."i.'--'-- '¯. }JI-, >r ;,: les. ga de,-- la combustion et,les surfaces de chauffe.
:-, " i '-. : .:J. - 1 .; ) ;. >; --".:J.- )..." ¯..
4:â . : Z,- R-résu,te-.,tout d'abord 'la,-possibilité, soit de di- ,ti..."f' :1\'>; i, ,- f. , ....¯.,.. , ¯ .¯ -. , ..
Jf'l i9d.S.e'1ï;.;L .vo.:, dJun- appareil thermique à combus- ""-''''r \ f\",.."'> , 1. " ; 1, '. (J; ,rgénét:at?-r d& .vapeur ou autre ) de, puissance don- ,.2#":,=1];;.. .., - ,', ' '10 ce- volume poids donnés d'accroître
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le rendement par suite de la Aeilleure utilisation des surfaces
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d'échange par convection et rayonnement.
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D'ailleurs, la surpression,créée¯perme't de il o,-1 f 10 r par rapport à la marche au tirage artificiel usuel,- a-ortàliidi3 caractéristiques de dimensio-nnemen:t de'i'apJi:fh;7e notamment : ' '-'-.-, , "\ ,;. ,' 'i. . ;,, /t,. :,/7 ' a) - de faire varier le rapport de la surface Y':é¯e.'i'tér,,;vl directe la surface de chauffe indirecte, par eu te, de:l al9m tation du coefficient de convection. ':\. rG -;1. }{..: }.-, :;{ . -, : :.f= {:4;;#;if tf . J¯ b) -. de diminuer et même de' supprimer .la.surfaceë'bjL'eë' - i ..; ';; ,l, :!': t1 :"" ;i.t; . i,w,'7.;= , r ;, % du foyer, car la surpression, facilitant la à- Éib u a t 3.'o treint l'intérêt qui résulte de la- p rêsencél'd'a, eyicLè.1-â .:,.3.' "".>t' /-'-' surfaces incandescentes, ¯ '" .. , -',ß ¯ '.-..¯f -< a) lorsque la. surf ace. briquette'; "'-p:lt, ;:..
".,<¯,1 . ... {' ",p xyz,>. bzz f;,;k duite pour le motif ci-dessus indiquê, et :o,rS fti.e.,1<fo2, i ;= comporte pas d'accumulation de 'comi)lfstJble:':rg-à(:cf: ;?5' ,> ';:';f±&:¯." combustible liquide, gazeux on- p ii76 r:die nt -&àue au fur et à mesure de sa ori1bust).Oh)' de' 'dirnfh:erir1.;': primer le volant d'eau .de la Óhal1â.ièx:e: -z?tt,. vent ainsi iHre 'réduit tes" "Ciroit '"ei''tÍ{lt.èÓi' ''f'';c' hv-^"', bzz vent ainsi être 'réduites''a un 'pîioii:Lt à ticulion'';éé : tïl3 résulte un nouvel allégement corisidérabl,tjrt , = -,.¯. d) .. d'accroître la vitesse de âioi..;;Ccin;'d' patf.t¯çc9ri¯ß, -- \'j :(;: -. tact des surfaces d'échange, ce qui augmente 'eQô'¯aß;.â ô;i vS'ô Il résulte de l'exposé ol-dessuB';qû.ef1.t'i%H -,Y' 2.' - r¯ - ; : 7:' -, : . devra e'tre'comprimé notablement avant son '? ., - ;' : :
"f vl (:':.. , 1;:"J"{.) ce qui nécessitera une dnse d t énergie 'lmport:an:!:;e <:1'ilU;èJ.5I;ë: <ne'; ,,& " .;¯ .... .- pourra en général gtre demandée, pour des raisoris éo'o'nônicj.1;(e,..:, à une source extérieure... <'.: .: '> t Mais les gaz de la combustion possèdent, ,précisémei2t ; â à cause de la compression initiale de l'air, une pression 'gûi,;r',Wr combinée à l'augmentation de poids due à la, combustion't-a lep.!1 excès de température par rapport . ¯ , r - 4, ; .- - - ,: : ,.-;sfi.=, énergie utilisable, dans une turbine à gaz p ar eXlIlpl&. <C.e'Et-. f1 .. {1 :r. récupération s'ajoute à l'augmentation'de-rendement àei 4-
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î më.3.xa'iox, de la. convecti,on, signalée plus haut.
Le dispositif 'faisant l'objet de la présente inven- tion comprend donc, comme mode de réalisationp. l'emploi, pour actionner le -ventilateur ou le compresseur d'air comburant, d'une, turbine mûe par les gaz provenant du foyer. Ceux-ci
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.¯peùvné.tre utilisés soit à leur sortie des surfaces d'échange, que leonque- de leur trajet après le foyer. dette .turbine peut d'ailleurs, s'il est nécessaire,
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'é 6 à Tin moteur quelconque pour assurer à tous les régimes, de l'appareil thermique le service du compresseur.
Enfin,- si on le.préfère, la turbine peut être utilisée
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, pQÜra'ionn.èr, non le compresseur, mais un appareil quelconque.
.;".i = ; cè3 QZL le but principal visé est l'augmentation , puissance -mais du rendement global de l'appareil hdzniqüè,, ,instâ,7.latiox. de tirage' artificiel comprise, on voit que.l'emploi de la turbine à gaz d'échappement reste cependant indiqua, "bien qu'en pareil cas, la surpression créée dans le p5ps e être , faible..
"'.,'J; l , Î3TUne manière générale, on réglera dans chaque cas parti;ep..ier.la valeur de la surpression en fonction de la tempé- rature à gaz,, - de la résistance des circuits, de la composition &es fumée 0. e t du.rendement de'l'ensemble turbine-compresseur, -déma,niéâcê â, assurer le fonctionnement du compresseur avec une dépense d'énergie qui sera, suivant le programme imposé, faible,' nulle, croire même négative si la puissance disponible sur la turbine dépasse la puissance de compression.
La description suivante et les figures annexées indi-
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-quent,-à titre d'exemple un mode de réalisation de l'invention, sous forme d'application à une chaudière marine d'un type clas- sique dans laquelle -la pression dans le foyer est avec les sys- tèmes de tirage actuels inférieure à 0 m. 100.
La fig. 1 est une vue en élévation, La fig. 2 est une coupe par le plan a a de la fig. 1.
La chaudière représentée est du type dit à petits tu-
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bes verticaux et chauffée- au.pé:t±*-': ;1W;i, Elle comporte deux'oolleoteurs 1nfi lecteur supérieur 2 reliés par les faisceaux A'ub.'a.l&d''ë's'3'.'9&eµ'' combustible arrive par les brûleurs 4 placés au centre des distributeurs d'air 5, et brûle dans le foyer 6.
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De chaque côté de la chaudière, un copesseûi'cntrJ² fuge 7. refoule l'air par un divergent 8 dans un caisson 9 placer
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;, . ,z.=jj:=- .iW devant le foyer. L'air ainsi comprimé à la presàion;choiie.' 0k900 effectifs par exemple,-traverse les distributeurs 'd'air 5 pour arriver dans le foyer 6.
De là, les gaz de la combustion traversent les faisceaux tubulaires 3,, puis la 'turbine-.11 et s'échappent par les conduits 12 et-la cheminée 13.
La turbine 11 entraîne directement le compresseur 7; un moteur auxiliaire 14 actionné d'une façon quelconque per- met de fournir éventuellement au compresseur un appoint d'éner- gie.
Il est aisé de vérifier que, pour réaliser dans le caisson la pression effective de 0k900 qui a été choisie, si le rendement de l'ensemble turbine à gaz-compresseur est de 0,5 en- viron, si la perte de charge entre le refoulement du compresseur et l'aspiration de la turbine est,de 0 100 environ, et si les gaz entrent dans la turbine à une température de 4500 environ,.,
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la turbine suffit à actionner le compresseur. La - chaud i ète --fo 1111- tionne donc sans aucune dépense d'énergie pour le tirage, bien que la pression régnant dans le,foyer soit désordre de 0k900 et alors que si la chaudière était munie du tirage ordinaire, il serait nécessaire de dépenser de la puissance pour actionner le ventilateur.
La pression de 0 900 sera d'ailleurs mise à profit com- me il a été déjà indiqué, pour réduire le .volume, du foyer, la su
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face briquetée, la surface de chauffe ind'ireotoe4iB-o.8 conservant aux divers- points' du circuit :'le'3'';'ëS.'K' usuelles soit en utilisant urie-,partie.' d,e;'1i'tP.# disponible pour augmenter ces v3.tësses<,'--