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Générateur de vapeur à haute pression sans circuit de li- quide.
La présente invention est relative à un générateur de vapeur sans circuit de liquide et consiste en ce que le fluide, comprimé par un dispositif d'alimentation à une pression inférieure à la pression celtique, est amené à un tuyau continu dont la surface de chauffe est au moins 24000 fois la surface de la section d u tube, le fluide étant amené progressivement à la pression d'utili- sation pendant qu'il s'écoule jusqu'à la fin du tuyautage en évitant des chutes de pression brusques, sous forme de mélange intime de liquide et de vapeur, à une vitesse su- périeure à la vitesse de montée des bulles de vapeur.Le tuyau continu peut être fait de façon à ne pas présenter d'élargissements ou de rétrécissements de la section,
dus
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à des tambours ou des organes d'étanglement,de l'entrée au fluideà une extrémité du tuyau à la so rtie de la vapeur surchauffée à l'autre extrémité. L'augmentation du chauf- fage, devenue nécessaire par suite de l'augmentation de la quantité de fluide due à la plus grande vitesse,
peut être obtenue par le chauffage sous pression plus élevée du fluide et l'augmentation ainsi possible de la vitesse d'é coulement de l'agent de chauffage est utilisée pour égaliser le chauffage*
On a déjà proposé de faire des générateurs de vapeur dans lesquels le fluide est comprimé par le dis- positif d'alimentation à une pression supérieure à la pression critique et amené àléétat de vapeur à une pression supérieure à la pression critique, puis est détendu, avec une chute de pression rapide, dans la partie surchauffeur de la pression critique à la pression d'utilisation.
On connaît également des générateurs de vapeur dans lesquels le fluide, comprimé à une pression inférieure à la pression critique, est amené parun tuyau continu, avec une vitesse faible*
Le générateur de vapeur, selon l'invention, est basé sur ces chaudières et a pour but d'éviter leurs in convénients
Dans les générateurs de vapeur avec vaporisation du fluide à une pression supérieure à la pression critique, on a l'inconvénient qu'il faut consommer une grande puissance pour actionner le dispositif d'alimentation et, qu'en outre, la vitesse d'écoulement du fluide, du fait de la grande chute de pression, augmente tellement qu'elle provoque une usure mécanique prématurée des parois des tu- bes balayées par le fluide*
Les générateurs de vapeur utilisés jusqu'ici, avec système tubulaire continu,
présentent l'inconvénient
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que leur système tubulaire est si courque l'on a une vitesse trop faible et qu'il n'y a pas de mélange intime d'eau et de vapeur. Les bulles de vapeur restent adhérantes aux patois du tube et occasionnent des surchauffes locales qui conduisent finalement à des corrosions de la matière.
Si dans les modes de réalisation connus des générateurs de vapeur tubulaires, on a des élargissements ou des rétrécissements de sections dus à des tambours ou à des organes d'étranglement intercalés dans le tuyautage ces modifications de sections nui sent à l'écoulement du fluide tel qu'il doit avoir lieu avec l'objet de la présente invention. Les tambours constituent des endroits qui donnent au fluide une vitesse si faible, par rapport à la vitesse normale, que des bulles de vapeur restent adhérentes sur les parois du tambour, ce qui entraîne, non seulement des surchauffes locales, mais encore des phénomènes de disso- ciation et de corrosion.
Inversement, les endroits où se trouvent des étranglements intercalés dans le système tubulaire, occa- sionnent des troubles dans l'écoulement du fluide, celui-ci se trouvant endigué en amont des étranglements et ensuite, soumis à des accélérations élevées aux points d'étran- glement eux-mêmes. Aux points d'endiguement, on a les mémes dangers de surchauffe locale comme dans le cas de l'in- tercalation de tambours. les vitesses élevées qui se produi- sant en aval des points d'endiguement, du fait des grandes accélérations, peuvent provoquer des usures mécaniques et sont en mesure de détériorer lesparois en combinaison avec les influences de nature chimique.
On évite les inconvénients des chaudières indiqués ci-dessus, grce à la façon dont les choses se passent progressivement, c'est-à-dire presque uniformément, dans les générateurs de vapeur selon l'invention. La pression
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d'alimentation est augmentée dans une mesure telle, et le tuyau continu estprolongé si fbrtement par rapport à la dimension courante que la vitesse d'écoulement lui en résulte, provique un mélange Intime de vapeur et de liquide dans le tuyau. La vitesse d'écoulement et la chute de pression ne sont jamais suffisamment poussées pour qu'il se produise une vitesse pouvant user mécaniquement les parois du tuyautage.
Avec ungénérateur de vapeur selon l'invention, en supposant une charge moyenne et in diamètre de tube utile d'environ 30 mm, on a un tuyau continu de quelques centaines de mètres de longueur* Avec de grandes instal- lations, la longueur monte jusqu'à mille mètres et plus Le rapport entre la surface de chauffe des tubes et la section transversale des tubes s'élève déjà pour une petite puissance à au moins 24.000.
La courbe de la pression du générateur de vapeur selon l'invention a été indiquée sur le schme du dessin (courbe 1 A titre de comparan, on a indiqué 1 courbes 2 et 3) les courbes de pression que l'on a avec les gé- nérateurs.de vapeur à haute pression connus, indiqués plus haut.
Ona porté en abscisse lalongueur L du tuyau en mètres et en ordonnées la valeur de la pression D en Kg/cm2. PQur les trois générateurs, on a admis semsible ment la même puissance et unepression d'utilisation d'en- viron 100 atmosphères. pans le générateur de vapeur de la courbe 2, l'eau est comprimée à une pression de 225 atm. supérieure à la preion critique et avec cette pression, pendant la première partie de la courbe qui est sensible- ment horizontale, elle est chauffée à la température critique et au-dessus.
En dépassant la tempé ratu re critique, l'eau passe immédiatement à l'état gazux La vapeur a l'état gazeux est alors,comme le montre la courbe 2 qui
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descend bruquement, détendue à une pression qui se trouve entre la pression critique et la pression d'utilisation, après quoi il se produit dans le surchauffeur, conformément à l'allure ultérieure de la courbe, avec une forte chute de pression, une détente à la pression d'utilisation.
Avec une capacité de vaporisation plus grande, il est possible que la vitesse s'élève si rortement dans le surchauffeur que la chute de pression du filuide se fasse déjà dans le surchauffeur suivant la ligne en traits pointillés 2a en évitant la chute de pression rapide suivant la courbe 2
Avec un générateur de vapeur suivant la courbe 3, le fluide n'est que faiblement comprimé au-dessus de la pression :
l'utilisation et il est ensuite amené dans un tuyautage relativement court, avec une très faible chute de pression et une faible vitesse d'écoulement, jusqu'à l'extrémité du tube,
Dans le générateur de vapeur suivant l'invention ( courbe 1), la chute de pression a une allure telle que le fluide prend une vitesse plus grande que la vitesse de montée des bulles de vapeur, et la vapeur produite forme avec l'eau, un mélange si intime qu'il ne peut absolument pas se produire de grosses bulles devapeur. A la place d'eau, on peut naturel- lement utiliser dàutres substances, comme fluide de travail.
La longueur du tuyau peut être composée de plusieurs tubes qui sont accouplés à un seul tuyau continu.
Une autre caractéristique de l'invention consisté en ce que l'on évite toute interruption dans le tuyau, due à des organes d'étranglement ou des tambours, de façon à éviter des difficultés provenant des endiguements.
-'Dans le générateur de vapeur selon l'invention, il se produit une augmentation de la vitesse du fluide, de sorte que les quantités de fluide passant dans le tuyau se trouvent également augmentées. De cette façon, il est possible que la chaleur transmise par la paroi du tube au fluide ne suffise
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plus pour atteindre la température de surchauffe nécessaire* La chute :le température pourrait même être si forte que la quantite de chaleur à transmettre au fluide, augmente,, Il pourrait se faire que les températures s'élèvent à l'extérieur du tuyau, suffisamment pour que l'on ait à craindre des tensions d'origine thermique , élevées du côté des gaz de chauffage.
Selon une forme particulière de réalisation dé l'invention on peut, en augmentant la pression de combustion et grâce à l'augmentation ainsi rendue possible de la vitesse d'écoulement, augmenter la transmission de chaleur des gaz de chauffage aux surfaces Chauffantes, ce qui accélère le passage de la chaleur de l'agent de chauffage au fluide, sans que la chute de température se trouve augmentée de façon inadmissible.