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PROCEDE DE TRANSMISSION DE CHALEUR DANS LES INSTALLATIONS.
L'invention concerne un procédé améliorant la transmission de cha- leur dans les installations dans lesquelles le véhieule de transmission de chaleur consiste en une couche fluide de particules solides à l'état de fi- ne division, ce perfectionnement consistant en particulier à éviter les irré- gularités de l'état fluide.
L'emploi d'un véhicule de transmission de chaleur consistant en particules solides finement divisées à l'état fluide est connu dans diverses applications. Quoique l'emploi d'un véhicule de refroidissement ou de chauf- fage ait déjà été préconisé depuis plusieurs années, ce n'est que récemment que cet emploi s'est de nouveau développé et que des fours dans lesquels le véhicule de transmission de chaleur consiste en particules solides en mouve- ment ont été essayés à l'échelle industrielle.
Dans les diverses applications des particules solides finement di- visées, celles-ci sont souvent maintenues dans un état dit couche fixe de par- ticules fluides, à travers laquelle on fait passer un fluide gazeux pour y apporter ou en soustraire de la chaleur, ce gluide servant en même temps à maintenir les particules à l'état fluide. Mais une difficulté se présente dans ce cas, car le mouvement du gaz n'est pas régulier; diverses formes de construction ont déjà été élaborées en vue de remédier à cet inconvénient.
On a déjà fait arriver le gaz par des tuyaux ramifiés de façon à le faire pé- nétrer en plusieurs points. De même on a monté des grilles et plaques de dis- tribition et aussi disposé des compartiments verticaux dans la.couche fluide.
Mais ces solutions connues ne conviennent pas aux installations de chauffage dans lesquelles la température peut atteindre 1400 à 2000 C, et qui sont endommagées par ces températures élevées.
Suivant l'invention on arrive au résultat cherché d'une manière simple dans des installations de' transmission de chaleur au moyen d'une
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quelle on fait passer un courant de gaz pour y apporter ou en soustraire de la chaleuren introduisant dans la couche de particules solidesà l'état de fine division, en plusieurs points de l'installation où les particules se sont pas mises -en mouvement par le courant de gaz, une quantité d'un fluide gazeux juste suffisante pour que la couche puisse prendre l'état fluide en ce point.
L'avantage de ce procédé consiste non seulement dans le fait que les irrégularités de l'état fluide sont supprimées, étant donné que le cou- rant de gaz principal peut alors s'étaler dans toute la couche, mais encore dans le fait que la couche en tombant hors du courant principal du fluide gazeux peut être amenée à l'état fluide par le gaz auxiliaire et peut ainsi continuer à circuler.
Lorsqu'on fait passer un gaz dans une certaine quantité. de par- ticules solides finement divisées, le volume occupé par les parti'cules aug- mente en fonction de l'augmentation de la quantité de gaz, dans le cas où cette quantité de gaz est faible, et la perte de charge augmente proportion- nellement jusqu'à ce qu'une nouvelle augmentation de la quantité de gaz ne s'accompagne plus d'une nouvelle augmentation proportionnelle de la pression.
La quantité de gaz pour laquelle cet état de transition est atteint est cel- le qui est juste nécessaire pour faire passer les particules solides à l'état fluide.
Ainsi qu'il ressort de ce qui précède, le procédé suivant l'in- vention est particulièrement important lorsqu'il s'agit de particules soli- des en mouvement à une température du gaz très élevée, car ainsi que des essais l'ont démontré, les grilles ou autres dispositifs distributeurs fon- dent ou se frittent, et l'invention est décrite ci-après en tant que conve- nant à cette application... ...
Les températures élevées résultent généralement de la combus- tion d'un combustible, tel qu'un gaz combustible, une huile combustible ou du charbon pulvérisé. Les gaz chauds de la combustion passent à travers une couche de particules solides finement divisées, dans laquelle peuvent être montés des tuyaux dans lesquels circule une substance à chauffer, tel- le que l'eau pour produire de la vapeur.
L'air nécessaire à la combustion de même que le combustible doivent arriver sous pression et il est nécessaire pour que l'installation fonctionne économiquement que cette pression soit aussi faible que possible.
Il en résulte que la couche de particules solides ne doit pas être trop é- paisse, car la pression par cm2 est déterminée pour la plus grande part par le poids d'une colonne de la couche fluide d'l cm2 de section. En général la pression ne doit pas dépasser 5 à 20 en de mercure, par exemple etre com- prise entre 8 et 12 cm de mercure. Mais suivant la nature de l'installation en service la pression peut être plus forte ou plus faible. Si on a be- soin d'une installation de grande capacité, il est nécessaire que la couche soit peu profonde et horizontale. Mais c'est justement dans ce cas que les difficultés d'une répartition uniforme des gaz chauds de la combustion dans toute la section transversale de la couche se manifeste le plus sérieusement.
L'invention permet de réaliser un perfectionnement notable lorsque la sec- tion horizontale de la couche est plus grande que sa profondeur.
Il est avantageux de préchauffer le fluide gazeux à utiliser dans des fours de chauffage, par exemple par échange de chaleur avec les gaz chauds de la combustion, de façon à ne pas réduire la capacité du four par l'introduction d'un courant de gaz froid.
Il convient de faire arriver dans les fours de chauffage séparé- ment une fraction de l'air destiné à la combustion dans la couche de parti- cules solides, par exemple 10 à 20% de la quantité d'air théoriquement néces- saire à la combustion.
Si de ce fait, au point où la couche ne peut pas être mise en mou- vement par les gaz de la combustion, elle est amenée dans un état dans le- quel elle est sur le point d'être mobile, les gaz qui y passent se dispersent
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dans toute son étendue. Il en résulte qu'une plus grande quantité de parti- cules est susceptible de transmettre de la chaleur et que par suite les gaz brûlés sortent du four à une température plus basse. Il est facile de vé- rifier d'après cette température si la quantité de gaz auxiliaire introduit est suffisante, surtout dans le cas où le gaz auxiliaire a été préchauffé à peu près à la température des gaz brûlés par échange de chaleur avec eux.
Lorsqu'on introduit un gaz auxiliaire chaud, la quantité en poids nécessaire est plus faible que lorsqu'on introduit un gaz froid, car le vo- lune du gaz détermine le degré de fluidification de la couche du véhicule de transmission de chaleur. En général, le rapport en poids entre le cou- rant de gaz principal et le courant de gaz auxiliaire est de l'ordre de 4 pour 10, par exemples 5 pour 6.
L'exemple suivant indique de quelle manière l'invention peut s'appliquer dans la pratique.
Exemple - On brûle dans un four de chauffage, dans lequel une couche de sable constitue le véhicule de transmission de chaleur, et a une surface de 1,350 m de longueur et 1,000 m de largeur avec une profondeur de 0,900 m, 25 kg d'huile combustible par heure avec une quantité d'air de 110 % par rapport à la quantité théoriquement nécessaire, c'est-à-dire en- viron 300 m3 (à 0 et 760 )par heure.
On fait passer les gaz chauds de la combustion sans aucun dis- positif distributeur dans la partie inférieure de la couche de sable, en la mettant ainsi en mouvement sur une largeur de 0,600 m. /Si on introduit de l'air avec un débit de 55 m3 ( à 0 et 760) par heure aux points où le sable n'est pas mis en mouvement par les gaz de la combustion, l'air arri- vant par quelques tuyaux logés dans lacouche et percés de trous à la partie inférieure, la couche entière est mise en mouvement. La surface qui prend effectivement l'état fluide devient à peu près cinq fois plus grande sous l'effet du gaz auxiliaire, introduit à raison de près de 20 %, par rapport aux gaz de combustion.
La transmission de chaleur aux tuyaux de vapeur logés dans la couche augmente de 30 %, tandis que la température des gaz brûlés diminue de 670 C à 38CPG.