<Desc/Clms Page number 1>
Surface d'échange thermique.
Le problème technique de la transmission de chaleur d'un fluide à un autre à travers une paroi séparatrice en vue d'un chauf- fage ou d'un refroidissement peut être résolu de diverses manières.
On emploie par exemple des serpentins tubulaires suspendus dans des récipients. La surface effective de ces serpentins tubulaires n'est pas très grande. En outre, ils sont souvent gênants pour desservir les récipients ou lorsque les matières doivent être maintenues en mouvement par brassage ou pétrissage durant le' chauffage ou le re- froidissement.
Pour cette raison on emploie très souvent le récipient dit à double enveloppe. Toutefois, cette forme de réalisation présente l'inconvénient d'une construction coûteuse. Quand on veut chauffer
<Desc/Clms Page number 2>
le récipient par exemple à l'aide de vapeur d'une température dé- terminée, l'enveloppe extérieure doit être dimensionnée et confor- mée de manière à supporter-une pression intérieure qui correspond à la pression corrélative à la température de la vapeur. Aussi un tel récipient ("fût à vapeur") doit-il être équipé par exemple d'un fond bombé. En outre, l'enveloppe intérieure doit pouvoir suppor- ter les sollicitations dues à la pression extérieure, ce qui impli- que une construction relativement lourde.
Afin d'obtenir une cons- truction plus légère, on a proposé de munir l'enveloppe extérieure de bosselures allant jusqu'à l'enveloppe intérieure, qui compor- tent dans le cône de la bosselure un trou dont les bords sont sou- dés à la paroi intérieure. Bien que cette construction procure une certaine économie de matériaux, elle exige cependant des travaux de façonnage et d'ajustage difficiles et coûteux. Enfin, on a aussi proposé de souder sur l'enveloppe d'une chaudière des conduits de vapeur formés au moyen de tuyaux ou d'une autre manière, par exemple au moyen de fers profilés.
Cette forme de réalisation per- met bien d'employer des pressions élevées de la vapeur de chauffage tout en dimensionnant la chaudière de manière à ne faire face qu'aux autres conditions de travail, mais elle présente l'inconvé- nient d'une surface de chauffe réduite et d'une construction coû- teuse.
Suivant l'invention, on utilise une conformation connue d'un récipient à habillage protecteur intérieur pour créer de manie re simple une surface d'échange thermique efficace obviant aux in- convénients précités et présentant notamment l'avantage d'une consommation réduite de matériaux. A cet effet on fixe sur une paroi de fond une paroi de recouvrement en tôle au moyen de sou- dure par points, de soudures à trou de rivet ou de soudures à fen- te, réparties sur toute la surface, et avantageusement, au moyen de cordons de soudure à gorge prévus sur les bords. On obtient ainsi entre les parois un intervalle d'une seule venue qui, comme on l'a constaté, peut servir avec succès à recevoir et à conduire
<Desc/Clms Page number 3>
un agent de chauffage ou de refroidissement. On munit cet inter- valle d'ouvertures d'entrée et de sortie pour ces agents.
L'épais- seur de la paroi de recouvrement ainsi que l'écartement mutuel des points de fixation peuvent être choisis à l'avenant de la pression de l'agent de chauffage ou de refroidissement, et à cet effet, même pour de très fortes pressions, on peut se contenter tant pour la paroi de fond que pour la paroi de recouvrement d'une épaisseur re- lativement faible. Par exemple, une épaisseur de tôle de 1,5 à 2 mm et un écartement d'environ 100 mm entre points de fixation suffisent pour supporter sans dommage des pressions de 5 à 4 atmosphères effec- tives. Avec une épaisseur de tôle d'environ 2, 5 mm et un écartement entre points de fixation de 25 mm le dispositif peut même être sou- mis par exemple à des pressionsde 80 à 100 atmosphères effectives et davantage.
L'invention n'est point limitée à une épaisseur de paroi déterminée et à un écartement mutuel déterminé des points de fixation. Les dimensions et la forme de la paroi de fond peuvent être adaptées entièrement aux desiderata constructifs de chaque cas particulier.
La surface d'échange thermique peut être subdivisée selon des points de vue spéciaux, par exemple selon qu'on veut établir un système de chauffage à équicourant ou un système de chauffage à contrecourant. La paroi de fond et la paroi de recouvrement peuvent être faites en tous matériaux voulus. Pour des fins spéciales, par exemple dans l'industrie chimique, il est avantageux d'employer de la tôle plaquée sur une ou sur les deux faces et de choisir des matériaux tels que le nickel ou l'acier inoxydable, qui résistent aux fluides considérés.
La surface d'échange thermique conforme à l'invention peut être employée avantageusement au lieu de chaudières à double enveloppe. Les évaporateurs sans pression dans la chambre d'évapo- ration ou à pressions réduites dans la chambre d'évaporation peu- vent ainsi être exécutés de manière extrêmement simple avec des fond plats. Il est également possible d'équiper après coup, à peu de
<Desc/Clms Page number 4>
frais, des récipients existants d'un dispositif de chauffage ou de refroidissement du type conforme à l'invention. D'autre part, un tel dispositif de chauffage ou de refroidissement peut, en cas de besoin, être enlevé en tout ou en partie sans grande difficulté, tandis que la paroi de fond conserve son utilité.
Le nouveau dispositif convient aussi à transmettre direc- tement la chaleur de gaz de foyer ou gaz abaloguesà de l'eau ou à de la vapeur dans de petits générateurs de vapeur à haute pression.
Une telle construction, en raison de son poids réduit, est envisagée notamment pour de petites chaudières transportables à grand débit.
On obtient un évaporateur très efficace en donnant à la surface d'échange thermique la forme d'un colimaçon sur lequel cir- cule par gravité le liquide à évaporer. Un tel évaporateur est re- présenté à titre d'exemple sur le dessin annexé. A est le colimaçon qui traverse un récipient B et dont l'axe est constitué par un tube C (cf. Fig. 1) . La construction de la plaque de chauffe à double paroi constituant le colimaçon est représentée sur la fig. 2.
Au bord du colimaçon est prévu un rebord F servant à endiguer le courant de liquide circulant de haut en bas sur le colimaçon. Le fluide chauffant, par exemple la vapeur, entre dans l'intervalle entre les deux parois de la plaque en D1 et en sort en D2. Un dis- positif d'admission E sert à introduire le liquide à traiter. La vapeur du liquide quitte l'évaporateur dans le haut par le tube C.
LTn tel évaporateur peut aussi être utilisé par exemple pour produire un mélange de vapeurs de deux fluides différents dont on introduit l'un à l'état liquide et l'autre à l'état gazeux, chacun par un raccord distinct E.
En employant deux surfaces de chauffe en colimaçon em- boîtées concentriquement l'une dans l'autre on a la possibilité d'évaporer deux liquides séparément et de recueillir les vapeurs à l'état de mélange. Un appareil convenant à cette fin est représenté sur la fig. 3, qui ne demande pas d'autre explication., La surface de chauffe du colimaçon peut être aisément adaptée à des desiderata
<Desc/Clms Page number 5>
spéciaux de la thermotechnique, par exemple à l'aide d'entrées et de sorties supplémentaires pour l'agent de chauffage, selon qu'on veut par exemple faire circuler en contrecourant ou faire circuler en équicourant l'agent de chauffage et le liquide à traiter. On peut aussi employer des colimaçons à spires multiples.
En comparaison d'évaporateurs dans lesquels le liquide à évaporer circule aussi sur des surfaces en colimaçon et est chauffé depuis l'enveloppe du récipient, par exemple par chauffage au moyen d'une double enveloppe, l'évaporateur conforme à l'invention se dis- tingue par une efficacité notablement plus grande.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Surface d'échange thermique constituée par deux parois qui sont superposées face à face et sont reliées entre elles au moyen de soudures par points, de soudures à trou de rivet ou de soudures à fente, et par des raccords pour faire passer sous pres- sion entre les deux parois des agents de chauffage ou de refroidis- sement.