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Perfectionnements aux échangeurs thermiques alimentés à la vapeur.
La présente invention a pour but de permettre d'é- puiser plus complètement les calories contenues dans la va- peur qui alimente un échangeur thermique destiné au chauffage d'un autre fluide, par exemple une batterie pour le chauffage de l'air, formée de tubes à ailettes entre lesquels un venti- lateur souffle l'air à chauffer.
En général, ces échangeurs thermiques comprennent, comme dans l'exemple précité, une série de tubes de chauffe remplis de vapeur et réunis à deux collecteurs, l'un pour l'entrée de la vapeur, l'autre dans lequel l'eau de condensa- tion se rassemble avant d'être évacuée au moyen d'un purgeur.
Dans les installations industrielles à vapeur à moyenne et à haute pression, généralement de 6 à 12 kg/cm2, l'eau de con-
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densation se trouve à l'intérieur du collecteur de sortie et du purgeur à une température dépassant notablement 100 C. en sorte qu'au moment où elle est évacuée par le purgeur à l'extérieur où règne la pression atmosphérique, elle se vapo- rise soudainement pour revenir à une température voisine de 100 C. Il en résulte divers inconvénients et surtout une perte notable de calories, dont l'importance augmente avec la pres- sion de la vapeur d'alimentation.
Par exemple, pour un échan- geur dont la pression d'alimentation de vapeur est de 7 kg/cm2, avec une température de vapeur d'environ 170 C., correspondant à cette pression, la perte est d'environ 72 calories par kg. de vapeur condensée évacuée à l'atmosphère. L'invention a pour premier but de remédier à ces inconvénients.
A cet effet,suivant l'invention, au lieu d'évacuer l'eau de condensation aussitôt qu'elle s'est rassemblée dans le collecteur de sortie de l'échangeur, on règle son évacuation de façon que l'eau de condensation monte à l'intérieur des tubes de chauffe et s'y maintienne à un niveau approprié de telle sorte que par échange de chaleur avec le fluide à chauffer passant à l'extérieur des tubes, la température de l'eau soit abaissée, de préférence, notablement en-dessous de 100 C. avant son évacuation..Ainsi, l'échangeur fonctionne partie à la vapeur et partie à l'eau chaude, le niveau de l'eau dans les tubes de chauffe variant suivant les conditions de marche et le réglage de l'évacuation de l'eau de condensation.
Ce réglage s'opère avantageusement au moyen d'un purgeur dont le fonctionnement est commandé par un dispositif thermostatique directement influencé par la température de l'eau. La pré- sente invention permet donc de récupérer une grande partie des calories contenues dans l'eau de condensation avant son évacua.- tion, ce qui se chiffre dans l'exemple mentionné ci-dessus par un j.,gain de chaleur pouvant s'élever à prèsde 25%.
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Pour obtenir ces résultats, on monte le purgeur à commande thermostatique directement sur le collecteur d'eau de condensation de l'échangeur, de manière que le dispositif thermostatique de commande du purgeur s'étende à l'intérieur du collecteur, de préférence sur toute la longueur de ce dernier, afin d'être baigné directement par l'eau de conden- sation sortant des tubes de chauffe qui débouchent dans le collecteur. Le dispositif de commande du purgeur est avanta- geusement une canne thermostatique qui se prête bien à être logée dans le collecteur, la soupape du purgeur étant com- mandée par les différences de variation de longueur des élé- ments différemment dilatables de la canne, solidaires res- pectivement de la soupape et de son siège.
Le réglage s'opère en agissant sur l'un des organes pour augmenter ou diminuer la levée de la soupape. De préférence, la soupape est vissée à l'extrémité de L'élément intérieur de la canne thermostatique de façon à pouvoir être déplacée axialement par vissage, pour le réglage.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur le dessin:
Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un échan- geur thermique à fonctionnement mixte, vapeur et eau, conforme à l'invention.
Fig. 2 montre à plus grande échelle, en coupe lon- gitudinale, le purgeur à canne thermostatique, et
Fig. 3 est une coupe transversale du purgeur sui- vant la ligne III-III de la fig. 2.
La batterie de chauffage à air pulsé représentée schématiquement sur la fig.l comprend un échangeur thermique composé de tubes verticaux 1 garnis d'ailettes 2 et raccor- dés à un collecteur d'entrée de vapeur 3 et à un collecteur
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d'eau de condensation 4, ainsi qu'un ventilateur 5 soufflant de l'air à travers l'échangeur.
La sortie d'eau de condensation du collecteur 4 est commandée par un purgeur 6 réglé de manière à ne laisser sor-, tir l'eau qu'à une température inférieure à la température de la vapeur d'alimentation, par exemple 60 C. Pour qu'il y ait évacuation il faut donc que la température de l'eau soit abaissée depuis la température de condensation supérieure à 100 C. oorrespondant à la pression de la vapeur d'alimenta- tion, jusqu'à la température pour laquelle le purgeur est réglé.
Ceci s'obtient en laissant s'établir dans les tubes 1 un niveau d'eau de condensation x tel que l'eau dans les tubes participe, conjointement avec la vapeur remplissant la partie supérieure des tubes, à l'échange de chaleur avec l'air à chauffer qui traverse l'échangeur. L'eau refroidié descend' continuellement des tubes 1 dans le collecteur 4 où elle agit, , directement à la sortie des tubes, sur la canne thermostatique 7 qui commande la soupape 8 du purgeur 6.
La fig. 2 montre la construction du purgeur.
Au corps 6 du purgeur qui forme un siège 9 pour la soupape 8, est fixé 1.'élément extérieur 7 de la canne thermostatique, constitué par un tube en métal à coefficient de dilatation élevé, dans lequel est logé l'élément intérieur 10. Celui-ci, constitué par une tige en métal à faible coefficient de dila- tation, est fixé par son extrémité libre à celle de l'élément 7 et se termine dans le corps 6 par une extrémité filetée traversant le siège 9 et sur laquelle est vissée la soupape 8.
Le purgeur se raccorde au collecteur 4 de l'échangeur par une bride 11; l'eau de condensation pénètre à travers une crépine 12 dans le corps 6 d'où sa sortie est commandée par la soupape 8 vers la conduite de départ 13.
Il est clair que les variations de longueur de la
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canne thermostatique font varier la levée de la soupape 8 et que, lorsque 1'échangeur est en régime, la soupape prend une position d'équilibre entre l'ouverture et la fermeture totales qui correspond à une certaine température de l'eau de conden- sation. D'autre part, selon que la soupape est initialement plus ou moins rapprochée de son siège, le niveau de l'eau dans les tubes sera situé plus ou moins haut et la température de l'eau de condensation sera plus ou moins basse. Ce réglage initial s'opère en vissant plus ou moins la soupape 8 sur la tige 10, au moyen d'un tournevis engagé dans la queue fendue d'une broche 14 traversant la paroi du corps 6 et dont la tête 15 est en prise par rainure et languette avec la soupape 8.
La tête 15 est appliquée par un ressort 16 contre la paroi du corps 6 pour obturer l'ouverture de passage de la broche 14 à travers la paroi.
Bien entendu,l'invention n'est pas limitée à l'em- ploi de ce purgeur pour régler le fonctionnement mixte à vapeur et à eau d'un échangeur thermique. Tout autre purgeur de construction convenable, donnant le résultat désiré, peut être utilisé. De même, les détails de construction du purgeur décrit ci-dessus peuvent être modifiés sans qu'on s'écarte de l'invention.
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