PERFECTIONNEMENTS AUX INSTALLATIONS D'EVAPORATION.
La présente invention concerne les installations d'évaporation du type dans lequel la vapeur provenant du liquide en cours d'évaporation dans l'évaporateur est'comprimée dans un compresseur d'où elle passe à la surface de chauffe de l'évaporateur où la chaleur contenue dans la vapeur comprimée est transmise, à travers la surface de chauffe, au liquide qui s'évapore.
Pour des conditions de fonctionnement données, il existe un équilibre thermique défini entre la chaleur fournie à la face chauffante de lasurface de chauffe et la chaleur absorbée'par l'évaporation du liquide dans l'évaporateur, la chaleur perdue au cours de l'extraction de l'évaporateur et d'autres pertes, telles que les pertes par radiation.
En général, dans les installations d'évaporation de ce type, ces pertes de chaleur sont compensées par le gain de chaleur acquis par la vapeur pendant son trajet à travers le compresseur, augmenté., s'il y a lieu, par l'apport de gaz (vapeur) de chauffage supplémentaire, provenant d'une source extérieure, à la surface de chauffe, ou par l'apport de chaleur au moyen d'éléments de chauffage électriques disposés dans l'espace liquide du corps d'évaporateur, par des éléments de chauffage électriques ou d'autres éléments de chauffage disposés dans un évaporateur distinct..
Au cours du fonctionnement d'une telle installation, l'équilibre entre l'apport et la production de chaleur se trouve modifié du fait de la formation d'uncrustations dans l'évaporateur principal, des variations de température du liquide alimentant l'évaporateur, des variations du taux d'alimentation de l'évaporateur et de l'importance de l'extraction admise. Pour maintenir l'évaporateur en état de marche régulière, il est donc nécessaire de régler le nombre des éléments de_chauffage électriques, ou autres, utilisés, ou l'importance de l'extraction de l'évaporateur, de sorte qu'une constante attention est exigée du personnel chargé du fonctionnement de l'installation pour maintenir celle-ci en bon état de marche.
En particulier, la formation d'incrustations sur les surfaces de chauffe peut être importante quand le liquide à évaporer contient de fortes quantités de matières solides, comme il s'en trouve parfois dans les eaux naturelles terrestres, et toujours quand le liquide à évaporer est de l'eau de mer.
La présente invention a pour objet des moyens permettant d'éliminer les inconvénients auxquels on se heurte en cours de fonctionnement d'une telle installation.
A cet effet, l'installation est agencée de façon que la pression de service dans la chambre de chauffe de l'évaporateur principal soit maintenue sensiblement à la valeur de la pression atmosphérique, de manière que la pression à la tubulure de refoulement du compresseur de vapeur soit à chaque instant légèrement supérieure à la pression atmosphérique. La réalisation et le fonctionnement des joints d'étanchéité du compresseur de vapeur sont considérablement simplifiés dufait qu'il n'y a lieu de permettre qu'une faible sortie de la vapeur de l'évaporateur traversant le cpmpresseur et qu'il n'est pas nécessaire de prendre de précautions pour.empêcher l'entrée de l'air ou autres liquide ou gaz dans le compresseur. Les joints du compresseur de vapeur sont en communication libre. avec le refoulement du compresseur,
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Il est également fait en sorte que la chambre de vapeur de chauffe de l'évaporateur soit en communication libre avec l'atmosphère, de manière que l'air atmosphérique puisse entrer dans la chambre de vapeur de chauffe de l'évaporateur, ou en sortir, pour maintenir la dite chambre sensiblement à la pression atmosphérique. La chambre d'évaporation fonctionne à une pres-
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tenir la différence de température voulue pour la transmission de chaleur à travers la surface de chauffe de l'évaporateur. Le compresseur évacue tout l'air et les gaz non condensables qui pénètrent dans la partie sous vide de
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d'où ils peuvent s'échapper dans l'atmosphère. Aucun équipement supplémentaire pour la production de vide n'est donc nécessaire. De préférence, les joints du compresseur de vapeur sont du type à labyrinthe et peuvent fonctionner associés à un arbre à gradins, de manière à fournir la résistance' maximum à la sortie de vapeur, avec-un minimum de jeu entre les lamelles du labyrinthe et l'arbre du compresseur, sans qu'il y ait contact entre eux
ou sans qu'il soit nécessaire de prévoir de garniture en contact avec ledit arbre. Toute usure et arrachement des parties associées est ainsi évitée et la perte de vapeur par les joints est réduite à un minimum, du fait que les conditions de fonctionnement prévoient une différence de pression minimum entre les joints et l'atmosphère.
Il peut être prévu un évaporateur auxiliaire pour fournir de
la vapeur supplémentaire par évaporation d'eau distillée, en utilisant de la vapeur de chauffage ou des éléments de chauffage électriques supplémentaires dans la chambre de liquide de l'évaporateur auxiliaire,, la vapeur provenant d'un tel évaporateur auxiliaire étant amenée dans la chambre de chauffe de l'évaporateur principal, en parallèle avec la valeur comprimée du compresseur. Selon une variante, la vapeur de chauffage supplémentaire peut être amenée à la chambre de chauffe de l'évaporateur principal, en parallèle avec la vapeur refoulée par le compresseur, ou bien des éléments de chauffage électriques peuvent être prévus dans la chambre de liquide de l'évaporateur principal en vue de fournir de la chaleur supplémentaire pour l'évaporation.
A titre nullement limitatif on a représenté au dessin annexé
un exemple des réalisations précitées, dessin dans lequel:
La fige 1 représente schématiquement une installation d'évaporation selon l'invention;
La fig. 2 est une vue en coupe d'un compresseur centrifuge constituant un des éléments d'une telle installation.
Dans l'exemple représenté à la figo 1, l'évaporateur principal 1 est muni d'un échangeur de chaleur 2 comportant'des tubes 3 fixés, chacun, par une de leurs extrémités, à un distributeur d'entrée de vapeur 4 fixé à l'évaporateur 1 et, par leur extrémité opposée, à un distributeur mobile. Le distributeur 4 est divisé en deux compartiments par une cloison 6 qui sépare les tubes en deux groupes. Les tubes du groupe supérieur sont disposés de façon que la vapeur de chauffe y pénètre par le distributeur d'entrée 4, longe les tubes jusqu'au distributeur 5 d'où le condensat et toute vapeur résiduelle reviennent à travers le groupe inférieur de tubes dans une
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te sur le corps d'évaporateur 1, par laquelle on peut sortir de l'évaporateur l'échangeur de chaleur 2 au complet pour l'entretien.
L'évaporateur 1 est muni d'un orifice de sortie de vapeur 8 re-
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entraîné par un moteur électrique 11, par l'intermédiaire d'une botte de vitesse 12, de façon à obtenir la vitesse nécessaire du compresseur 10 correspondant au taux de compression voulu. Le compresseur 10 refoule la vapeur comprimée, par la canalisation de refoulement 13, au distributeur 4 d'où elle pénètre dans les tubes de l'échangeur de chaleur 2.
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à des température et pression accrues, de sorte que la pression et la température à l'intérieur des tubes 3 sont supérieures aux pression et température de la vapeur dans l'évaporateur 1. L'eau brute à évaporer est contenue dans un réservoir d'alimentation 14 qui peut être disposé à un niveau convenable pour alimenter en eau -l'évaporateur par gravité, 'ou bien une pompe peut être prévue entre le réservoir d'alimentation en eau brute, ou tout autre dispositif d'alimentation pour refouler cette eau dans l'évaporateur. L'eau brute, passe, par l'intermédiaire de la canalisation 15, de l'échangeur de chaleur
16, de l'échangeur de chaleur 17, du régulateur d'alimentation 18 et de la canalisation 19, dans l'évaporateur, sous le contrôle du régulateur 18 qui maintient un niveau d'eau sensiblement constant à l'intérieur de l'évaporateur 1.
L'extraction de l'évaporateur peut se faire, par l'intermédiaire de la canalisation 20, au moyen d'une pompe d'extraction 21 qui refoule le liquide de l'extraction vers la vidange par la canalisation 22, l'échangeur de chaleur 16 et la conduite 23. Le condensat formé par condensation de la vapeur dans les tubes de l'échangeur de chaleur 2 est soutiré du compartiment de vidange 7, à travers la conduite 24, par la pompe de vidange de ser-
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de chaleur 17 et la canalisation 27, pour être stocké dans un réservoir d'eau distillée 28.
Un évaporateur auxiliaire 29 contient des éléments de chauffage électriques 30 disposés en-dessous du niveau d'eau dans ledit évaporateur 29. Un réservoir d'eau 31 est prévu pour alimenter l'évaporateur auxiliaire 29 en eau distillée, ou autre eau douce, ayant une teneur minimum en matières solides, par l'intermédiaire de la canalisation 32, le régulateur
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fouler l'eau distillée du réservoir d'alimentation 31 dans l'évaporateur 29.
Il est nécessaire d'utiliser de l'eau distillée pour réduire au minimum la formation d'uncrustations sur la surface des éléments de chauffage électriques 30. L'alimentation en courant électrique des éléments de chauffage électriques est prévue et des dispositions peuvent être prises
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s'adapter à toutes conditions de fonctionnement particulières. L'eau distillée contenue dans l'évaporateur auxiliaire est évaporée par la chaleur fournie par les éléments de chauffage électriques 30, et la vapeur formée est amenée, par l'orifice de sortie 35 de l'évaporateur et la canalisation
36, à la surface de chauffe de l'évaporateur principal, au moyen de la canalisation 13 et du distributeur d'entrée principal 4. On voit qu'avec ce dispositif, la pression de vapeur dans l'évaporateur auxiliaire 29 est légè-
<EMI ID=10.1> geur de chaleur 2 de l'évaporateur principal 1.
Si on le veut, il peut-être prévu une alimentation supplémentaire en vapeur de l'échangeur de chaleur 2, à partir d'une source exté- rieure, telle qu'un générateur de vapeur ou un appareil analogue, ladite alimentation supplémentaire se faisant, par exemple, sur la canalisation 13 par
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D'autre part, on peut, s'il est nécessaire, incorporer dans la chambre de liquide de l'évaporateur principal 1, un ou plusieurs éléments de chauffage électriques comme représentés en 38.
En fonctionnement, à un débit donné, la température de l'évaporateur est déterminée par l'état de propreté des surfaces de chauffe de l'échangeur de chaleur 2. La pression à l'intérieur des tubes 3 est légèrement supérieure à la pression atmosphérique, du fait que l'échangeur-est en communication avec l'atmosphère par un conduit 37 qui permet à l'air et à la vapeur de s'échapper de l'échangeur 2 dans l'atmosphère ou à l'air extérieur de pénétrer par le conduit 37 dans l'échangeur. Tout air qui pénètre dans la partie à vide de l'installation est évacué par le compresseur 10, en même temps que la vapeur, et refoulé dans l'échangeur 2 d'où il est refoulé <EMI ID=12.1>
La pression de refoulement du compresseur 10 est égale à la pression atmosphérique régnant dans l'échangeur de chaleur 2 de l'évaporateur, augmentée de la chute de pression dans la canalisation de refoulement
13 entre le compresseur et le distributeur d'entrée 4 de l'échangeur 2. La température de la vapeur dans l'évaporateur 1 et, par conséquent, la pression dans ledit évaporateur sont déterminées par le déplacement volumétrique du compresseur 10 et l'état de propreté des tubes de l'échangeur 2 ainsi que la quantité d'air existant à l'intérieur de l'échangeur 2.
On s'arrange pour que la surface de chauffe soit beaucoup plus grande qu'il n'est nécessaire pour condenser la vapeur comprimée dans les tubes 3 quand la surface des tubes est propre. Quand les tubes sont propres, de l'air est aspiré dans l'échangeur 2 jusqu'à ce qu'un équilibre s'établisse entre la transmission de chaleur à travers la surface de chauffe de l'évaporateur fournie par les tubes 3 et les différences de pression et de température existant entre la vapeur dans l'évaporateur 1 et la vapeur comprimée dans les tubes 3 de l'échangeur 2. La pression à l'intérieur des tubes 3_ est la somme de la pression partielle de l'air dans les tubes et de la pression de vapeur d'eau, la somme de ces deux pressions étant sensiblement égale à la pression atmosphérique. La pression de vapeur d'eau dans l'évaporateur 1 est inférieure à la pression atmosphérique.
Au fur et à mesure que se forment des incrustations sur les tubes 3, la résistance au passage de la chaleur à travers ces tubes aug- mente. Cette augmentation est compensée en partie par évacuation d'air
dans l'atmosphère par le conduit 37, ce qui réduit ainsi la pression partielle d'air dans l'échangeur 2. La différence de température à travers la surface de-chauffe augmente également et le vide dans l'évaporateur devient plus poussé. Cette action se poursuit jusqu'à ce que le taux de compression qu'elle entraîne atteigne la limite de capacité du compresseur 10. Quand ce point est atteint, il est nécessaire de débarrasser les surfaces des incrustations.
Le fonctionnement de l'installation d'évaporation est entièrement.automatique jusqu'à ce point, du fait que la: pression d'air dans les tubds 3 se règle automatiquement, pour s'adapter à la résistance au passa- . ge de la chaleur, par écoulement d'air à travers le conduit d'aération 37. On voit que, puisque la pression dans l'échangeur 2 est sensiblement la pression atmosphérique, la pression de-refoulement du compresseur 10 est automatiquement maintenue légèrement au-dessus de la pression atmosphérique,. dans n'importe quelles conditions de fonctionnement.
Le compresseur 10 peut être du type rotatif, ou du type centrifuge, ou de tout autre type convenable, et le joint voisin du refoule-ment du compresseur est automatiquement soumis à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique.
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un point de la canalisation de refoulement du compresseur, et permet à de la vapeur, à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique,. d'être admise au joint situé du coté aspiration du compresseur, de façon à assurer l'étanchéité du dit joint contre toute entrée d'air.
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pression très légèrement supérieure à la pression atmosphérique. La sortie de vapeur du compresseur par le joint de refoulement est ainsi réduite au minimum et l'entrée de l'air dans le joint d'aspiration est évitée par emploi de vapeur à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique.
On utilise, de préférence, des joints du type labyrinthe qui permettent des jeux faibles. Ces faibles jeux, combinés au volume spécifique élevé de la vapeur à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, réduisent au minimum la quantité de vapeur perdue par les joints. Le maintien des joints à la pression nécessaire pour assurer un fonctionnement satisfaisant de l'installation, est obtenu de façon entièrement automatique et sans qu'il n'y ait besoin d'aucun contrôle.
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Afin d'obtenir un parfait équilibre thermique de l'installation, et permettre à celle-ci d'être maintenue en état de fonctionnement satisfaisant dans les conditions indiquées, il peut être nécessaire de faire varier la quantité de chaleur fournie à l'installation. Etant donné que la quantité de chaleur fournie par le compresseur à la vapeur comprimée,
et cédée à l'échangeur de l'évaporateur principal, est sensiblement constante, il faut prévoir des moyens pour fournir de la. chaleur supplémentaire si on le juge nécessaire. A cet effet, on peut faire varier à volonté le débit de l'évaporateur auxiliaire 29 pour obtenir le parfait équili-
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Dans l'exemple représenté à la fig. 2, un compresseur centrifuge du type multi-étagé est entraîné par l'intermédiaire d'une boite de vitesse 39. Le corps 40 du compresseur est fait de deux parties réunies
par un joint horizontal. Le corps 40 du compresseur comporte une tubulure d'admission 41 qui reçoit la vapeur de l'évaporateur. Le compresseur refoule par la tubulure 42 sur l'échanteur de chaleur de l'évaporateur. Quatre roues mobiles 44 sont montées sur l'arbre 43 du compresseur qui constitue un compresseur à quatre étages. L'arbre de compresseur 43 tourne dans des paliers 45 et 46.
A l'extrémité de refoulement du compresseur est prévu un
joint 47 du type labyrinthe et, comme il a été expliqué en se référant à la fig. 1, la pression de refoulement dans la tubulure 42 et au voisinage du labyrinthe 47 est, selon l'invention, constamment maintenue à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique. La différence de pression, entre l'extrémité intérieure du joint 47 et l'extérieur, est ainsi très faible.
Le labyrinthe peut avoir un jeu de fonctionnement relativement faible, de sorte que les pertes de vapeur dans l'atmosphère sont réduites au minimum. Si on le veut, il peut être prévu un labyrinthe distinct extérieur à celui représenté au dessin, avec un espace intermédiaire qui peut être relié à n'importe quel appareil de condensation en vue de conserver la vapeur de fuite. A l'extrémité aspiration, le joint à labyrinthe est en deux parties, une partie intérieure 48 et une partie extérieure 49 avec une chambre intermédiaire 50. Une canalisation 51 provenant de la tubulure de refoulement 42 est reliée à la chambre 50 du joint d'étanchéité; d'aspiration, de-sorte que la vapeur, à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, peut passer de la tubulure de refoulement 42 dans la chambre 50 par l'intermédiaire de cette canalisation 51.
La chambre 50 est ainsi maintenue entout temps à une pression supérieure à la pression atmos- <EMI ID=16.1>
Le labyrinthe 49 limite la quantité de vapeur, susceptible de s'échapper dans l'atmosphère, à une valeur relativement faible, du fait de la différence de pression relativement faible entre la chambre 50 et l'extérieur du joint et des faibles jeux de fonctionnement qui peuvent être prévus entre les lamelles du labyrinthe. En marche, par conséquent, le fonctionnement de l'installation d'évaporation maintient automatiquement dans le refoulement du compresseur une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, ce qui empêche l'entrée d'air dans le joint de refoulement, tan-
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à la chambre d'étanchéité 50 empêche toute entrée d'air dans la partie aspiration du compresseur.
Le compresseur peut être du type à écoulement axial ou du type rotatif comportant des joints selon l'invention tels que décrits et représentés aux fig. 1 et 2.
IMPROVEMENTS TO EVAPORATION FACILITIES.
The present invention relates to evaporation plants of the type in which the vapor from the liquid being evaporated in the evaporator is compressed in a compressor from where it passes to the heating surface of the evaporator where the heat contained in the compressed vapor is transmitted, through the heating surface, to the liquid which evaporates.
For given operating conditions, there is a defined thermal equilibrium between the heat supplied to the heating face of the heating surface and the heat absorbed by the evaporation of the liquid in the evaporator, the heat lost during extraction. evaporator and other losses, such as radiation losses.
In general, in evaporation plants of this type, these heat losses are compensated by the heat gain acquired by the steam during its journey through the compressor, increased, if necessary, by the input additional heating gas (vapor), coming from an external source, at the heating surface, or by the supply of heat by means of electric heating elements arranged in the liquid space of the evaporator body, for example electric heating elements or other heating elements arranged in a separate evaporator.
During the operation of such an installation, the balance between the supply and the production of heat is modified due to the formation of crustations in the main evaporator, variations in temperature of the liquid supplying the evaporator, variations in the feed rate of the evaporator and the amount of extraction allowed. To keep the evaporator in regular working condition, it is therefore necessary to regulate the number of electric heating elements, or other, used, or the extent of the evaporator extraction, so that constant attention is required. required of the personnel responsible for the operation of the installation to keep it in good working order.
In particular, the formation of encrustations on the heating surfaces can be important when the liquid to be evaporated contains large amounts of solids, as is sometimes found in natural terrestrial waters, and always when the liquid to be evaporated is sea water.
The present invention relates to means making it possible to eliminate the drawbacks which are encountered during operation of such an installation.
For this purpose, the installation is arranged so that the operating pressure in the heating chamber of the main evaporator is maintained substantially at the value of atmospheric pressure, so that the pressure at the discharge pipe of the compressor of vapor is at any time slightly higher than atmospheric pressure. The production and operation of the vapor compressor gaskets are considerably simplified by the fact that there is only a need to allow a small outlet of the vapor from the evaporator passing through the compressor and that it is not necessary. It is not necessary to take any precautions to prevent the entry of air or other liquid or gas into the compressor. The seals of the steam compressor are in free communication. with the compressor discharge,
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It is also arranged that the heating vapor chamber of the evaporator is in free communication with the atmosphere, so that atmospheric air can enter or leave the heating vapor chamber of the evaporator. , to maintain said chamber substantially at atmospheric pressure. The evaporation chamber operates at a pres-
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maintain the desired temperature difference for heat transmission through the evaporator heating surface. The compressor evacuates all air and non-condensable gases that enter the vacuum part of the
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from where they can escape into the atmosphere. No additional equipment for vacuum generation is therefore required. Preferably, the seals of the steam compressor are of the labyrinth type and can be operated in conjunction with a stepped shaft, so as to provide maximum resistance to the steam outlet, with minimum clearance between the labyrinth blades and. the compressor shaft, without any contact between them
or without it being necessary to provide a seal in contact with said shaft. Any wear and tear of the associated parts is thus avoided and the loss of vapor through the seals is reduced to a minimum, since the operating conditions provide for a minimum pressure difference between the seals and the atmosphere.
An auxiliary evaporator can be provided to provide
the additional vapor by evaporation of distilled water, using heating vapor or additional electric heating elements in the liquid chamber of the auxiliary evaporator, the vapor from such an auxiliary evaporator being fed into the chamber of the main evaporator, in parallel with the compressed value of the compressor. Alternatively, the additional heating vapor can be supplied to the heating chamber of the main evaporator, in parallel with the vapor delivered by the compressor, or else electrical heating elements can be provided in the liquid chamber of the compressor. main evaporator to provide additional heat for evaporation.
In no way limiting, there is shown in the accompanying drawing
an example of the aforementioned embodiments, drawing in which:
Fig. 1 schematically represents an evaporation installation according to the invention;
Fig. 2 is a sectional view of a centrifugal compressor constituting one of the elements of such an installation.
In the example shown in figo 1, the main evaporator 1 is provided with a heat exchanger 2 comprising tubes 3 each fixed by one of their ends to a steam inlet distributor 4 fixed to the evaporator 1 and, by their opposite end, to a mobile distributor. The distributor 4 is divided into two compartments by a partition 6 which separates the tubes into two groups. The tubes of the upper group are arranged so that the heating steam enters through the inlet distributor 4, runs along the tubes to the distributor 5 from where the condensate and any residual vapor returns through the lower group of tubes into a
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te on the evaporator body 1, through which the entire heat exchanger 2 can be removed from the evaporator for maintenance.
Evaporator 1 is fitted with a steam outlet 8 re-
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driven by an electric motor 11, via a speed boot 12, so as to obtain the necessary speed of the compressor 10 corresponding to the desired compression ratio. The compressor 10 delivers the compressed vapor, through the delivery pipe 13, to the distributor 4 from where it enters the tubes of the heat exchanger 2.
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at increased temperature and pressure, so that the pressure and the temperature inside the tubes 3 are higher than the pressure and temperature of the vapor in the evaporator 1. The raw water to be evaporated is contained in a tank of feed 14 which can be arranged at a level suitable for supplying water -the evaporator by gravity, 'or else a pump may be provided between the raw water supply tank, or any other feed device for discharging this water in the evaporator. Raw water passes, through line 15, from the heat exchanger
16, of the heat exchanger 17, of the supply regulator 18 and of the pipe 19, in the evaporator, under the control of the regulator 18 which maintains a substantially constant water level inside the evaporator 1.
The extraction of the evaporator can be done, via the pipe 20, by means of an extraction pump 21 which delivers the extraction liquid to the drain through the pipe 22, the heat exchanger. heat 16 and pipe 23. The condensate formed by condensation of the steam in the tubes of the heat exchanger 2 is withdrawn from the drain compartment 7, through the pipe 24, by the service drain pump.
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17 and pipe 27, to be stored in a distilled water tank 28.
An auxiliary evaporator 29 contains electric heating elements 30 arranged below the water level in said evaporator 29. A water tank 31 is provided to supply the auxiliary evaporator 29 with distilled water, or other fresh water, having minimum solids content, through line 32, the regulator
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press the distilled water from the supply tank 31 into the evaporator 29.
It is necessary to use distilled water to minimize the formation of scale formation on the surface of the electric heating elements 30. The electric power supply for the electric heating elements is provided and arrangements can be made.
<EMI ID = 9.1>
adapt to all particular operating conditions. The distilled water contained in the auxiliary evaporator is evaporated by the heat supplied by the electric heating elements 30, and the vapor formed is brought, through the outlet port 35 of the evaporator and the pipe.
36, on the heating surface of the main evaporator, by means of pipe 13 and the main inlet distributor 4. It can be seen that with this device, the vapor pressure in the auxiliary evaporator 29 is slight.
<EMI ID = 10.1> heat controller 2 of the main evaporator 1.
If desired, provision may be made for an additional supply of steam to the heat exchanger 2 from an external source, such as a steam generator or the like, said additional supply being made. , for example, on line 13 through
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On the other hand, it is possible, if necessary, to incorporate in the liquid chamber of the main evaporator 1, one or more electric heating elements as shown at 38.
In operation, at a given flow rate, the temperature of the evaporator is determined by the state of cleanliness of the heating surfaces of the heat exchanger 2. The pressure inside the tubes 3 is slightly higher than atmospheric pressure , owing to the fact that the exchanger is in communication with the atmosphere via a conduit 37 which allows air and steam to escape from the exchanger 2 into the atmosphere or to the outside air to enter via line 37 in the exchanger. Any air which enters the vacuum part of the installation is discharged by the compressor 10, at the same time as the steam, and delivered into the exchanger 2 from where it is discharged <EMI ID = 12.1>
The discharge pressure of the compressor 10 is equal to the atmospheric pressure prevailing in the heat exchanger 2 of the evaporator, increased by the pressure drop in the discharge pipe.
13 between the compressor and the inlet distributor 4 of the exchanger 2. The temperature of the vapor in the evaporator 1 and, therefore, the pressure in said evaporator are determined by the volumetric displacement of the compressor 10 and the state of the cleanliness of the tubes of exchanger 2 as well as the quantity of air existing inside exchanger 2.
It is arranged so that the heating surface is much larger than is necessary to condense the compressed vapor in the tubes 3 when the surface of the tubes is clean. When the tubes are clean, air is drawn into the exchanger 2 until a balance is established between the heat transmission through the heating surface of the evaporator supplied by the tubes 3 and the pressure and temperature differences existing between the steam in evaporator 1 and the compressed steam in the tubes 3 of the exchanger 2. The pressure inside the tubes 3_ is the sum of the partial pressure of the air in the tubes and the water vapor pressure, the sum of these two pressures being substantially equal to atmospheric pressure. The water vapor pressure in the evaporator 1 is lower than atmospheric pressure.
As incrustations form on the tubes 3, the resistance to the passage of heat through these tubes increases. This increase is partly offset by air evacuation
in the atmosphere through line 37, thereby reducing the partial pressure of air in exchanger 2. The temperature difference across the heating surface also increases and the vacuum in the evaporator becomes greater. This action continues until the compression ratio that it causes reaches the capacity limit of compressor 10. When this point is reached, it is necessary to free the surfaces of encrustation.
The operation of the evaporation plant is fully automatic up to this point, due to the fact that the air pressure in the tubes 3 is adjusted automatically, to adapt to the resistance to the passage. ge of heat, by air flowing through the aeration duct 37. It can be seen that, since the pressure in the exchanger 2 is substantially atmospheric pressure, the discharge pressure of the compressor 10 is automatically maintained slightly at above atmospheric pressure ,. under any operating conditions.
The compressor 10 may be of the rotary type, or of the centrifugal type, or of any other suitable type, and the seal adjacent to the discharge of the compressor is automatically subjected to a pressure slightly above atmospheric pressure.
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a point of the compressor discharge line, and allows steam, at a pressure slightly above atmospheric pressure ,. to be admitted to the seal located on the suction side of the compressor, so as to ensure the tightness of said seal against any entry of air.
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pressure very slightly higher than atmospheric pressure. Steam output from the compressor through the discharge seal is thus minimized and the entry of air into the suction seal is avoided by using steam at a pressure slightly above atmospheric pressure.
Labyrinth-type seals are preferably used which allow low clearances. These low clearances, combined with the high specific volume of steam at a pressure slightly above atmospheric pressure, minimize the amount of steam lost through the seals. Maintaining the seals at the pressure necessary to ensure satisfactory operation of the installation is obtained fully automatically and without the need for any control.
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In order to obtain a perfect thermal equilibrium of the installation, and to allow it to be maintained in satisfactory operating condition under the conditions indicated, it may be necessary to vary the quantity of heat supplied to the installation. Since the amount of heat supplied by the compressor to the compressed steam,
and transferred to the exchanger of the main evaporator, is substantially constant, it is necessary to provide means to provide. additional heat if deemed necessary. For this purpose, the flow rate of the auxiliary evaporator 29 can be varied at will to obtain the perfect balance.
<EMI ID = 15.1>
In the example shown in FIG. 2, a multistage type centrifugal compressor is driven through a gearbox 39. The compressor body 40 is made of two joined parts.
by a horizontal joint. The body 40 of the compressor comprises an intake manifold 41 which receives the vapor from the evaporator. The compressor delivers through pipe 42 to the heat exchanger of the evaporator. Four movable wheels 44 are mounted on the shaft 43 of the compressor which constitutes a four-stage compressor. The compressor shaft 43 rotates in bearings 45 and 46.
At the discharge end of the compressor there is a
seal 47 of the labyrinth type and, as explained with reference to FIG. 1, the delivery pressure in the pipe 42 and in the vicinity of the labyrinth 47 is, according to the invention, constantly maintained at a pressure slightly above atmospheric pressure. The pressure difference between the inner end of the seal 47 and the outside is thus very small.
The labyrinth can have a relatively small running clearance, so that vapor losses to the atmosphere are minimized. If desired, a separate labyrinth can be provided outside that shown in the drawing, with an intermediate space which can be connected to any condensing device in order to retain the leakage vapor. At the suction end, the labyrinth seal is in two parts, an inner part 48 and an outer part 49 with an intermediate chamber 50. A pipe 51 coming from the discharge pipe 42 is connected to the chamber 50 of the gasket. waterproofing; suction, so that the steam, at a pressure slightly higher than atmospheric pressure, can pass from the delivery pipe 42 into the chamber 50 via this pipe 51.
The chamber 50 is thus maintained at all times at a pressure greater than the atmos- <EMI ID = 16.1>
The labyrinth 49 limits the quantity of vapor which can escape into the atmosphere to a relatively low value, due to the relatively small pressure difference between the chamber 50 and the outside of the seal and the low operating clearances. which can be provided between the slats of the labyrinth. When running, therefore, the operation of the evaporator system automatically maintains a pressure slightly higher than atmospheric pressure in the compressor discharge, which prevents the entry of air into the discharge joint, while
<EMI ID = 17.1>
to the sealing chamber 50 prevents any entry of air into the suction part of the compressor.
The compressor may be of the axial flow type or of the rotary type comprising seals according to the invention as described and shown in FIGS. 1 and 2.