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BREVET D'INTENTION " Masse transmettrice de chalear pour appareils de trans- mission de chaleur à régénération "
On connaît des appareils de transmiss ion de chaleur dans lesquels les fluides, entre lesquels doit se faire l'é- change de chaleur , traversent tour à tour une masse trans- mettrice de chaleur constituée de métal sous forme de tô- les.
On a proposé de faire consisterla masse transmettrice de chaleur, soit en tôle uniquement ondalées, soit en tô- les à la fois ondulées et plates ou tôles parfois dites on- dalées-plates, qui sont placées l'une à côté de l'autre de telle manière qu'on obtienne dans la masse un grand nombre de pins petits canaux.
Aux formes da réalisations préexistantes était plas ou moins lié l'inconvénient qu'aux gaz circulant était op- poséeune résistance très grande du fait que des souffleries à rendement assez grand étaient nécessaires pour faire pro- gresser les gaz. Le danger que les tôles se recouvrent de suie était également assez grand.
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La présente invention est relative à des appareils de transmission de chaleur de cette espèce avec des tles on- daldes et des tles ondulées-plates disposées i'uns à côté de 1'autre dans la masse et prévoit une masse transmettrice de chaleur par laquelle ces inconvénients sont éliminés.
L'invention consiste principalement en ce que la par- tie des canaux formés entre les tôles ondo.lées et les tôles
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ondalées-plates qui esflôrmée par les ondulations des tles ondulées est pins grande que la part ie des nomes canaux formée par les ondulations plates, les dites ondulations s'étendant dans la direction principale de pas sage des
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fluides échangeurs de chaleur à travers l'appareil,tandis qae les ondalations plates forment avec cette direction an angle aigu, adéquatem,3nt compris entre 30 et 6fl , par asem- ple 30
D'autres caractéristiques de l'invention vont être dé- crites ci-après en se référant aux figures annexées.
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La figure 1 représente une coupe à travers an appareil échangeur de chaleur approprié comme réchauffeur d'air.
La figure 2 représente une partie d'une coupe à travers une masse transmettrice de chaleur suivant l'invention.
La figare 3 représente une variante du. dispositif re- présenté dans la figure 2.
La figure 4 représente une autre forme de réalisation d'une masse transmettrice de chaleur suivant l'invention.
La figure 5 représente deux aspects d'une tôle dans la masse régénératrice.
La figare 6 représente deux aspects d'une autre tôle dans la masse régénératrice.
La figure 7 représente une vue en perspective d'une partie de la masse régénératrice.
La figare 8 représenteun diagramme de résistance poar divers types de masses régénératrices.
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Dans la figure 1 est représentée ane coupe à" travers
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an boîtier 1 qai contient an châssis rotatif 2. Ce châssis qai a la forme d'an cylindre sans fonds divisé en cadres, est fixé à an arbre vertical 3. L'arbre 3 est soatena et gaidé Par des paliers axiaux et de soutien 4 et des paliers radiaux 5. Les cadres da châssis sont remplis de la masse régénératrice 6, qai saivant l'invention consiste en des tôles réalisées d'une certaine manière. Le boîtier 1 est sabdivisé en deux canaax poar les agents , entre lesquels doit se faire l'échange de chaleur. Le châssis % toarne de telle manière qae la masse transmettrice de chaleur traverse alternativement le canal poar an agent et le canal poar l'autre agent.
Le bottier est muni en 7 d'une admis- sion et en 8 d'une évacuation poar l'agent cédant de la chaleur et en 9 d'une admission et en 10 d'une évacuation poar l'agent qai absorbe de la chalear. Qaand l'appareil doit être atilisé comme réchaaffear d'air poar chaudière à vapeur, les gaz de combustion entrent par !'ouverture d'admission 7 et sont évac@és par l'ouverture d'évacuation 8. l'air à chaufferpréalablement entre par l'oavertare 9 et est évacaé par l'ouverture 10.
Ces quatre ouvertures , comme cela ressort des dessins, sont manies de rebords au moyen desquels le boîtier 1 da réchanffeur peat être raccor dé aux condaites, qui sont nécessaires pour conduire les gaz vers les différents points d'atilisation et les amener de ceux-ci. Tour débarrasser d'imparetés les tôles des mas- ses régénératrices) il est prévu deux tubes de vapeur 12 et 13, munis de deux troas, à travers lesqaels les imparetés peuvent être soafflées dehors latéralement au moyen de jets de vapear, comme cela ressort de la figure. ette éli- mination de la saie se fait pendant que le châssis porteur de chaleur tourne,., De ce fait toates les tôles sont nettoyées l'une après l'autre.
L'élimination de la saie du réchauf- fear d'air ou le nettoyage de l'appareil de transmission
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de chaleur peavent ainsi se faire pendant la marche da ro- tor et en fait à l'aide d'an moteur spécial 14, qui, aa moyen d'an Pignon denté et d'une crémaillère disposée à la périphérie du châssis , actionne le châssis à une vitesse de 2 à 4 toars à la minate , Les casiers da châssis qai toar- ne sont formés parle fait qae lesparois radiales relient une enveloppe extérieure de plas grand diamètre à une enveloppe- intérieare plas petite fixée à l'arbre. Ces parois divi- sent le châssis en un certain nombre de segments qui aa moyen de parois de même axe fixées à l'enveloppe extériea- re peuvent encore être sabdivisés en parties plus petites .
Dans chacune de ces parties sent disposées des tôles à ans certaine distance l'une de l'aatre de sorte qu'il se forme des canaux entre les t61es.
Dans la figure 2 est représentée are forme de réalisa- tion de t'oies suivant l'invention, et en fait vae dans la direction principale de passage des gaz. Deax t6les anies 16 entoarent une tôle ondulée 17 et reposent sar les som- mets des ondulations de la tôle 17 oa touchent celles-ci.
Saivant l'invention les ondulations 20 sont disposées une distance 21 liane de l'autre, qai est au moins cinq fois, et de préférence hait fois plus grande que la distance 22 en- tre deax tôles entoarantes 16. Cette distance 21 est ainsi également au moin cinq fois plas grande qae la hauteur d'u- ne ondulation, étant donné que dans ce cas la même ondala- tion s'étend entre deux foies entoarantes 16. Dans cette forme de réalisation les ondulations 20 ont la forme d'an Z.
Saivant l'invention la section transversale d'an canal 23, qai est formé par la partie 24 de la tôle 17 et la par- tie 25 dé la tôle 16, qai sont limitées par les ondulations, avec les ondalations mêmes à sensiblement la forme d'an tra- pèze , car si on fait abstraction da petit triangle 35 on ob- .
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tient an trapèze avec les côtés 24 et 25 parallèles.La base da trapèze , c'est-à-dire la partie de tôle 25, est cinq. et de préférence dix fois plas grande que la hauteur da trapèze c'est-à-dire qae la distance entre les parties de tôle 25 et 24.
Dans la figare 3 est représentée une aatre forme de réalisation suivant l'invention. D ans ce cas également des tôles plates 16 entoarent des tôles ondulées 17, toa- tefois, les ondulations sont séparées 1 une de l'aatre sar les cotés opposés de la tôle 17. @ependant ici également la distance 21 est au moins cinq fois plus grande que la distance 22 entre deux tôles plates 16. Le canal 23, qui se fosme entre les tôles et les ondulations dans cette for- me de réalisation a sensiblement la forme d'un trapèze dont la base est au moins dix fois plus grande qoe sa hauteur, c'est-à-dire que la distance 26 entre une tôle 16 et une tô- le 17. Le canal à gaz 23 peat naturellement aussii avoir la forme d'an autre polygone par exemple d'un rectangle.
La figure 4 représente une forme de réalisationdans laquelle les tôles plates 16 entourent d'une antre manière les tôles ondulées 17. Dans ce cas également la distance 21 entre les ondulations est au moins cinq fois plus gran- de que la distance 22 entre deux tôles 16. Le canal à gaz 23 forme un triangle dont la base est au moins cinq fois plas grande que sa hauteur.
Dans la figare 5 est représentée uns tôle 17 suivant une forme de réalisation qai a été décrite en connection avec la figure 2.
Cette tôle est représentée à la fois en plan (figure 5a) et dans la direction de passage des gaz (figure 5b). Les ondulations en forme de Z ont de préférence ane apparence telle qu'un angle l est une demi fois aussi grand qu'un angle /3 . De préférence l'angle 4 = 15 .Dans certaines formes de réalisation il y a avantage à faire la haatear
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30 des ondulations de chaque côté de la t6le 17 environ égale à 3-6' mm, le en même temps que la distance 21 entre deux ondulations est d'environ 80 mm.
Une tôle réalisée de cette manière a été représentée dans les formes de réalisations précédentes comme étant entoarée de tôles plates 16. Toutefois, les tales 16 peuvent aussi être manies d'ondulations longitudinales,parfois appelées ondulations plates. Une t6le 16a réalisée de cette manière est représentée dans les figures 6a et 6b.
Dans cette fo@me de réalisation l'étendue longitadina- le des ondulations plates forme an angle de 30 avec la direction de passage principale des gaz. Il n'est tonte fois pas nécessaire que cet angle soit de 30 , il doit saivant l'invention âtre aiga et peut adéquate mont être compris entre 20 et 60 .
La figure 6a qui représente ans coupe à travers la tale perpendicalairement à l'étendue des ondalations montre la forme de la tôle ondulée-plate. La hauteur de l'ondola- tion plate est de préférence de 1 à 3 mm et la distance entre les têtes desondulations est en même temps de 14 mm environ. Les ondulations plates des tales 16a ont a@@si une hauteur, qui est au maximum égale aux deux et de pré- férence égale à la moitié de la hauteur des ondulations de la tôle 17. Pour toutes les formes de réalisation décrites ici on emploie des tôles d' 1/2 mm d'épaisseur, tonte fois on peat naturellement employer d'autres épaissears de tôles.
Dans la figure 7 les tôles représentées dans les figa- res 5 et 6 sont posées l'une à côté de l'antre ainsi qu'el- les sont disposées dans les casiers des cadres rotatifs.
Une tôle 17 en forme de Z est ainsi entourée de deux tôles 16a qui dans ce cas sont ondulées -plate s. La direction prin- c ipale de passage des gaz est indiquée par la flèche 33.
Les ondulations 20 sont ainsi placées dans la direction principale de passage des gaz, par quoi la résistance offer-
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te au passage des gaz est extrêmement minime.On concevra aassi que les canaux formés entre les deux espèces de t8les se composent de deux parties, à savoir d'une partie formée par les ondulations des tôles ondulées 17 et d'une partie formée par les ondulations plates des t'oies ondulées-pla- tes 16a, étant compris entons cas que desparois sont disposées sur les sommets des ondulations, oa des ondula- tions plates de manière qa'il se forme de petits canaux spéciaux.
Suivant l'invention la partie da canal formée par leondulations des tôles 17 doit donc être plus grande que la partie formée par les ondulations plates des tôles 16a. Cette réalisation contribue essentiellement à la dimi- nation de la résistance au passage et à l'amélioration du chiffre de qualité.
Les tôles ondulées-plates 16a séparent les tôles 17 l'une de l'aatre et ont pour effet qu'un cer- tain moavement tourbillonnant est imprimé au gaz qui tra- verse, par quoi toates les parties da gaz traversant soif mises en contact avec les tôles Par ceci le coefficient de transmission de chalear entre les gaz et les tôles est accon, Par saite de ce qu'une grande distance sépare les ondulations par rapport à la haate ar des ondulations on ob- tient un nombre de points de contact entre les tôles plus restreint qae dans les formes de réalisation connaes jas- qu'ici. De ce fait les points où la saie et autres impare- tés, qai peuvent diminuer le rendement, se rassemblent fa- c ilement sont moins nombreux.
L'avantage principal diane masse régénératrice saivant l'invention est qu'une certaine quantité de chaleur peat être transmise d'au gaz à la tôle et inversement aveu une plus minime surface de t8le et en même temps.une résistan- ce pins minime que dans les types connus jusqu'ici.
Cette circonstance est représentée dans la figare 8 qai montre un diagramme, dans lequel le prodait de la sur-
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face de chauffe et de la résistance Fx # p est porté comme ordonnée/et la sarface F comme @@ abscisse. La surface F et les chutes de pression des gaz # p ont été calculées par des essais de laboratoire, et sont relatifs à un réchauf- fear pour une certaine quantité de gaz G.
On suppose en outre qae la grandeur et les propriétés de la surface de chauffe (le diamètre hydra@lique des canaux dans la masse régénératrice ainsi que le type de cette-ci) sont modifiée d'uns manière telle que le rendement du réchauffeur reste le même, indépendamment du changement d'autres fauteurs.
Le rendement suit la formule :
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dans laquelle c est une constante , G la quantité de gaz, F la surface de chauffe et k le coefficient de transmission de chaleur. k est obtenu par des essais, et après que F est calculéesuivant cette formule on obtient les chutes de pression # p Pour la masse régénératrice d'an certain type en faisant les essais.
Dans le diagramme I désigne une massa régénératrice d'une espèce connue avec alternativement des tales ondulées et des tôles planes.
Il désimne aile masse régénératrice avec alternative- ment des tôles ondalées et des tles ondalées -plates.
III désigne une masse régénératrice solvant la pré- se nte inve nt ion.
Si on choisit pour le dernier cas le point A, qui cor- respond à an angle de 30 entre les ondulations et la di- rect ion principale de passage, on trouve que la masse a an chiffre de qualité, c'est-à-dire un produit Fx # p beaucoup pins faible que les antres typas, c'est-à-dire que cette masse est beaucoup supérieure à d'autres types
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de nasses régénératrices/ tant soas le rapport du coût d'ac- quisition, proportionnel à la surface F qae soas le rap- port des frais d'exploitation proportionnels à # p.
La résistance est représentée dans le diagramme par les lignes droites partant d'an point zéro. On troave qu'un masse da type III peat être fabriquée avec la même sarfa- @ ce qu'une masse da type II employée auparavant, mais/alors ane résistance qai est d'environ 30% plas petite, ce qui ressort d'une comparaison oa entre les points A et B.
Si on sait par exemple la ligne # p = 100%, celle-ci coupe sar les coarbes I, II et III, des masses régénératri- ces avecune se ale et m6me résistance. Il est évident qae la surface d'une masse saivant le type III (point C) n'est égale qu'à 73 % de celle qai est nécessaire poar le type II (point D), et à seulement environ 50 % de la surface qai est nécessaire poar le type I employé en premier lieu (point E) avec alternativement des tôles plates et des tô- les ondulées.
Avec ans massa' régénératrice qai est fabriqaée avec des tôles saivant l'invention, on obtient ainsi dans des conditions qai sont les marnes soas les antres rapports,ane résistance plas faible qae dans des types connas, ce qai entra$ne une exploitation à meillear marché par uneconsom- @ mation de force diminuée pour le pressage desgaz par la masse. Inversement, si la résistance est la même, ane plas petite surface de tôle est nécessaire. De ce fait l'appa- reil devient plas léger et d'an prix plas bas.
Si les tôles ondalées oa ondalées-plates atilisées poar la masse régénératrice sont réalisées saivant la pré- sente invention, les canaux, à travers lesquels les gaz passent, deviennent également grands dans toates les sec- t ions.
L'air n'est donc soumis à aucune compression et expan- sion, mais sealement à des formations de tourbillons.
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De la masse régénératrice suivant 1' :invention n'est
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pas seulement atilimble dans an rêchauffaar de l'espèce décrite ci-dessus, mais peut aussi être atilisée dans n'im-
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porte quels antres appareils êehangears de chaleur,dans lesquels les agents, entre lesquels de la chaleur doit être échangée, traversent tour à tour le même canal dans la masse régénératrice.
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RKMùWDICATIOùB.
1. Une masse transmsttrice de chaleur poar des appa- reils de transmission de chaleur à rég6nération,lacluelle masse consiste en des tôles ondulées et ondlllées-plates disposées l'ane à côté de l'autre, caractérisée en ce qae
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la'partie des canaux formés entre les tôles ondalées-pla- tes et les tôles ondalées, qui est formée par les ondula- tions des tôles ondulées,est plas grande que la partie des marnes canaux formée par les ondulations plates,les dites ondulations s'étendant à travers l'appareil dans la direction principale de passage des fluides échangeurs
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de chaleur, tandis que les ondulations plates òrmenyéavee cette direction an angle aiga, adéquatement de 20 à 600,par exemple de 30 .
2. Une masse transmettrice de chaleur suivent la reven- dication 1, caractérisée en ce que la hauteur des ondula-
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tions plates est aa maximam égale aa deux tiers, et adéqeta- tement égale à la moitie@ de la hauteur des ondulations des tôles ondulées.
3. Une masse transmettrice de chaleur suivant les re- vendications 1 et 2, caractérisée en ce que les ondulations de la tôle ondulée se trouvent à une distance l'une de l'autre, qui est au moins cinq fois, et de préférence huit
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fois plus grande que la distance entre les tôles avois.nan- tes et reposant sur les sommets des ondulations .
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