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"Perfectionnements aux appareils à évaporer, notamment pour solutions sucrées"
Les appareils à évaporer ont fait l'objet de nombreux tra- vaux en vue d'analyser les détails particulièrement complexes de leur fonctionnement et d'augmenter leur rendement.
Les essais effectués ont montré que les coefficients de transmission dans les appareils à tubes verticaux - de beau- coup les plus utilisés - variaient beaucoup: la - en fonction de la vitesse du mélange liquide-vapeur montant dans les tubes ; 2 - en fonction de la proportion vapeur/liquide du mélange.
Plus particulièrement dans les appareils à tubes courts, la vitesse du jus est trop faible à la base des tubes et la pro- portion vapeur/liquide, nulle à la base, atteint en général des valeurs considérables dans les régions supérieures des tubes, de sorte que la paroi intérieure des tubes ne s'y trouve plus suffisamment mouillée.
Il en résulte des inconvénients graves : le coefficient de transmission ne prend des valeurs convenables que sur une par-
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tie seulement de la hauteur des tubes, il y a danger d'alté- ration du liquide et une tendance rapide des tubes à l'entar- trage.
Divers dispositifs ont été proposés pour remédier à ces inconvénients.
On a songé, par exemple, à réunir les avantages des appa- reils à tubes longs avec ceux des appareils à tubes courts, en divisant l'appareil à tubes courts en plusieurs comparti- ments et en faisant parcourir ceux-ci successivement par la matière à traiter, la descente entre les compartiments succes- sifs se faisant par des conduites non chauffées.
On a proposé de faire précéder l'appareil à évaporer d'un appareil auxiliaire du type réchauffeur, de manière à avoir dès l'entrée dans l'appareil principal, un mélange liquide- vapeur que l'on répartit ensuite sous les divers tubes par un dispositif spécial de distribution.
On a également proposé d'injecter de la vapeur vive à la base des tubes. Outre que ce procédé n'est pas économique, on s'est heurté à la difficulté de répartir uniformément cette vapeur entre un nombre élevé de tubes .
La présente invention a pour objet un appareil à évaporer qui réalise les meilleures conditions d'évaporation par des moyens particulièrement économiques, les moyens proposés visant non seulement la construction d'appareils nouveaux, mais per- mettant également l'amélioration des appareils existants.
L'appareil à évaporer suivant l'invention est du type à tubes verticaux et divisé par des cloisons radiales en plusieurs compartiments parcourus successivement par le liquide en trai- tement, et il est caractérisé en ce que le jus introduit à la base du premier compartiment est intimement mélangé avec de la vapeur prélevée à la chambre de vapeur de l'appareil et entraînée par une vapeur motrice, au moyen d'un injecteur appro-
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prié.
Il devient possible par le dispositif suivant l'inven- tion de doser à la valeur la plus favorable la proportion vapeur/liquide du mélange à évaporer et ceci sans recourir à l'utilisation d'un appareil évaporatoire auxiliaire.
La division en plusieurs compartiments de l'espace d'éva- poration présente, dans ces conditions, l'avantage d'augmen- ter le débit de liquide dans les tubes de chaque compartiment et d'augmenter ainsi la proportion de jus nécessaire pour bien mouiller les parois.
Un objet de l'invention est de proposer un injecteur par- ticulièrement approprié pour aspirer de la vapeur dans la chambre évaporatoire de l'appareil et pour la refouler à la base d'un ou plusieurs compartiments de ce dernier.
L'injecteur suivant l'invention est un injecteur double caractérisé en ce qu'il comporte une tuyère axiale et une tuyère annulaire ou périphérique.
Un tel injecteur permet de réaliser simultanément un jet de vapeur motrice axial et un jet périphérique, et d'assurer ainsi l'entraînement d'une vapeur à basse pression avec un rendement thermodynamique excellent.
Il est également possible d'utiliser un injecteur double suivant l'invention pour assurer à la fois l'aspiration de vapeur, le mélange de celle-ci avec le jus à évaporer et l'in- jection du mélange ainsi obtenu à l'entrée de l'appareil. Il suffit pour cela d'admettre le jus à évaporer par la tuyère annulaire dudit injecteur.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront d'ailleurs de la description qui va suivre d'un mode de réalisation choisi uniquement à titre d'exemple, en réfé- rence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en élévation en coupe partielle
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suivant la ligne I-I de la figure 2 ; la figure 2 est une vue schématique en plan correspon- dant à la figure 1; la figure 3 est une vue de détail de l'injecteur.
Suivant le mode de réalisation choisi et représenté, 11 est la partie cylindrique ou calandre divisée ici en quatre compartiments 12 à 15, inégaux ; en vapeur de chauffage se fait par une ou plusieurs ouvertures d'admission telles que 16, et l'évacuation de l'eau de condensation se fait par un orifice 17.
La séparation des divers compartiments est assurée par des cloisons radiales telles que 18 s'appuyant d'une part sur la plaque tubulaire 20 ou 21, d'autre part sur le fond de l'appareil.
La hauteur de ces cloisons est suffisante pour que les gouttelettes projetées ne puissent pas passer en quantité notable d'un compartiment dans l'autre .
De la vapeur existant dans la chambre à vapeur 22 est prélevée en 23; et injectée par un injecteur 24, qui sera décrit plus en détail dans ce qui suit, au fond du premier compartiment 12, par un distributeur genre pomme d'arrosoir 25. L'introduction de jus peut s'effectuer par exemple en un point quelconque de la tubulure 26 d'amenée de vapeur et le mélange de jus et de vapeur ainsi obtenu monte avec une grande vitesse dans les tubes du compartiment 12.
Autour d'un tube central 27, sont ménagés des conduits hélicoïdaux 28,29, 30 et 31, tels que le conduit 28 par exemple, dont la partie supérieure débouche dans le comparti- ment 12, dirige le liquide s'échappant des tubes de ce com- partiment 12 au bas du compartiment suivant 13 ; même ; conduit 29 mène le liquide sortant des tubes du compartiment 13 à la base du compartiment 14 et ainsi de suite.
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Le mélange de vapeur et de liquide parcourt ainsi succes- sivement de bas en haut les tubes des compartiments successifs et finalement le jus passe du dernier conduit hélicoïdal 31 dans le tube central 27 par une communication 32 prévue à cet effet entre le conduit 31 et ledit tube central.
Le jus descendant dans les conduits hélicoïdaux 28, 29, 30 entraine avec lui sous forme de mousse de nombreuses bulles de vapeur et le plus souvent, on peut se contenter d'une seule injection de vapeur; toutefois, si le liquide à évaporer en raison de sa nature ne formait pas assez de mousse, rien n'em- pêcherait d'établir des injections de vapeur dans les autres compartiments en branchant en 33 par exemple, un collecteur de forme circulaire permettant d'alimenter un ou plusieurs autres compartimenta.
L'injecteur utilisé est de préférence du type présenté en coupe sur la figure 3. L'admission de vapeur à basse pres- sion se faisant en 34, l'injecteur comporte une tuyère centrale 35 et une tuyère périphérique 36, de sorte que la vapeur à basse pression peut être entraînée d'une part axialement par de la vapeur motrice à plus ou moins haute pression admise, en 37, d'autre part et simultanément par de la vapeur motrice en 38. Le courant de vapeur à basse pression arrivant en 34, se trouve ainsi entraîné à la fois axialement et périphériquement par deux jets dont l'action conjuguée est de nature à amélio- rer le rendement thermodynamique de l'ensemble.
Il est également possible d'utiliser un injecteur double de ce genre en faisant arriver dans l'espace annulaire le jus frais à introduire dans l'appareil à la place de vapeur motrice.
Cette variante de réalisation de l'invention présente l'avan- tage de fournir d'une façon sûre et simple une émulsion, mélan- ge intime de jus et de vapeur dont il sera facile d'assurer la répartition uniforme entre les tubes du premier compartiment.
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La vapeur motrice utilisée dans l'injecteur peut être soit de la vapeur prélevée sur le faisceau tubulaire de l'ap- pareil, soit une vapeur directe d'une pression plus ou moins élevée.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple ; sortir du cadre de l'invention, il est possible d'imaginer de nom- breuses variantes, par rapport au dispositif représenté ; tube central 27 par exemple n'est pas obligatoire pour évacuer le jus du dernier compartiment, cette évacuation peut s'effec-
31 tuer également par le dernier conduit hélicoïdal/lui-même .
Au lieu de distribuer entre plusieurs compartiments la vapeur fournie par un injecteur unique, il est également possible de monter un injecteur individuel pour chacun des compartiments à la base desquels on désire injecter de la vapeur.
L'injecteur double suivant l'invention est susceptible de recevoir des applications différentes de celles décrites ici en liaison avec les appareils évaporatoires, dans les domaines les plus divers.