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L'inventiez objet du présent brevet concerne un appareil pour la réalisation de réactions portant sur des fluides gazeux à des températures supérieures aux températures d'entrée et de sortie des fluides avec récupération de la chaleur/sensible des fluides sortant pour le préchauffage des fluides entrant dans l'appareil.
Sans sortir du cadre de la présente invention, les fluides gazeux visés ci-dessus peuvent être constitués en totalité ou en partie par un liquide vaporisé ou/et contenir un brouillard de liquide pulvérisé.
Les procédés et appareils actuellement utilisés pour la récupération de la chaleur des gaz produits se divisant en deux
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catégories principales : - la lère catégorie comprend les procédés à échange de chaleur "instantané". Ils emploient des appareils appelés fréquemment récupérateurs dans lesquels le gaz chaud % refroidir est séparé du gaz froid à réchauffer par une paroi à travers laquelle se fait l'échange de chaleur ; ces appareils le gaz chaud s'écoule de façon continue d'un c8té de la paroi séparatrice en se refroidissant et le gaz froid s'écoule de façon également continue de l'autre c8té de la paroi séparatrice en s'échauffant..
Les appareils de cette lère catégorie peuvent être exécutés avec une paroi séparatrice métallique entre les fluides gazeux ; ils présentent alors l'inconvénient de ne pas pouvoir être employés aux températures très élevées auxquelles sont souvent portés les fluides gazeux-dont on désire récupérer la chaleur; l'emploi d'alliage spéciaux pour la paroi métallique permet d'accepter des tempes cures plus élevées, mais ces alliages sont très coûteux et ils peuvent être endommagés en cas de surchauffe accidentelle* Pour éviter cet inconvénient, on a cherché à réaliser ces appareils avec parois séparatrices en matériaux réfractaires ; maisles matériaux réfractaires ne peuvent être réalisés qu'en éléments de dimensions modérées, et ils ont une médiocre conductibilité thermique ;
il est donc nécessaire de réunir de nombreux éléments pour construire un appareil et celui-ci est très encombrant; d'autre part, il est difficjle de rendre parfaitement étanches les joints entre les éléments et il en résulte des communications préjudiciables entre -les-gaz à refroidir et les gaz à réchauffer*
Enfin, ces'"récupérateurs" sont en général des appareils séparés de l'appareil de réaction proprement dit et ils augmentent considérablement l'encombrement et le prix de l'installation.
- La 2ème catégorie comprend les procédés à échange de chaleur différé ils emploient des matériaux accumulateurs de chaleur auxquels les gaz à refroidir cèdent leur chaleur sensible, et qui pestitment ensuite cette chaleur aux gaz à réchauffer. Ces procédés
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peuvent être discontinus tels les régénérateurs classiques à inversion, mais la discontinuité dans l'écoulement des gaz est ,lors un inconvénient dans de nombreuses applications; on à cherché à diminuer les inconvénients de cette discontinuité en construisant des appareils d'inversion à mouvement très.rapide, mais on n'obtient 'pas ainsi une continuité absolue; d'autre part, lorsque les gaz ne sont pas propres, il peut se dépese des Saletés qui bloquent il-'appareil d'inversion.
Les procédés à échange de chaleur différé peuvent être également continus tels que l'échangeur LJUNGSTRöM dans lequel les matériaux accumulateurs de chaleur sont montés dans un support . ,rotatif ou tels que les échangeurs dans lesquels les matériaux accumulateurs de chaleur sont transportés des chambres contenant les gaz à refroidir aux chambres contenant les gaz à réchauffer, par des moyens mécaniques ou pneumatiques. Ces procéd à échange de chaleur différé continu sont délicats parce qu'ils nécessitent la mise en mouvement de matéraux accumulateurs de chaleur portés à des températures élevées; d'autre part, ils posent des problèmes d'étanchéité difficiles à résoudre.
Des progrès considérables dans l'emploi des procédés d'échange de chaleur différé en combinaison avec les appareils réalisant des réactions entre fluides gazeux ont été apportés par l'invention faisant l'objet du brevet français n 1 042 710 Ces progrès consistent d'une part à réunir en un appareil unique l'appareil de réaction proprement dit et les régénérateurs, d'autre part à grouper plusieurs générateurs à l'intérieur d'un même appareil pour permettre de réaliser un écoulement continu des gaz ayant réagi.
L'appareil, objet du présent brevet, est un appareil présentant les mêmes avantages que les appareils à éléments
Multiples décrits au brevet français n 1 042 710 mais de construction plus simple et moins coûteuse. Cet appareil permet de réaliser les réactions dites autothermiques c'est-à-dire dans
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lesquelles la zone de réaction est maintenue à la température nécessaire par la chaleur dégagée. par les réactions mêmes des fluides gazeux que l'appareil a pour but de faire réagir entre eux.
Une des caractéristiques essentielles de l'appareil objet de l'invention est la réunion, à l'intérieur d'une même enceinte, de plusieurs alvéoles, le nombre de celles-ci étant d'au moins quatre, ces alvéoles étant garnies de matériaux accumulateurs de 1 !chaleur et communiquant toutes à l'une de leurs extrémités avec une chambre commune et leurs autres extrémités étant reliées à un distributeur rotatif.faisant communiquer un certain nombre des alvéoles avec l'arrivée des fluides devant réagir et les autres .alvéoles avec le départ des fluides gazeux ayant réagi-'
L'invention concerne également, au titre de procédé nouveau,
la réalisation dans un appareil unique de réactions portant su- des fluides gazeux à une température supérieure aux températures d'arrivée et de départ des gaz, avec récupération de la chaleur sensible des gaz produits par l'intermédiaire de matériaux accumulateurs de chaleur avec écoulement continu des gaz depuis une tubulure d',entrée de gaz jusqu'à une tubulure de sortie de gaz.
Comme il a.été dit plus haut, le procédé s'applique non seulement aux fluides gazeux proprement dits, mais également aux vapeurs, aux:mélanges de gaz et de vapeurs, aux mélanges des dits avec des liquides pulvérisés ou non pulvérisés-
L'appareil est en outre caractérisé par tout.ou partie des dispositions résultant de la description détaillée et des' figures.correspondantes données à titre d'exemple de réalisation.
La fig. 1 représente une coupe longitudinale de l'appareil.
La fig. 2 représente une coupe par la ligne XX' de la fig.1
La fig. 3 représente une coupe par la ligne YY' de la fig.l.
La fig. 4 représente une coupe par la ligne ZZ' de la fig.1
L'appareil est constitué par une chambre métallique (1), revêtue intérieurement d'un garnissage (2) réfractaire ou/et isolant,
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pouvant couvrir soit la totalité de la chambre, soit seulement les parties dans lesquelles peut régner une température suffisamment élevée pour justifier l'emploi d'un tel garnissage. L'intérieur de cette chambre est cloisonné en un certain nombre d'alvéoles (3), remplies partiellement ou en totalité de matériaux, dits de remplis-
Sage, -laissant entre eux des vides permettant le passage des gaz; ces alvéoles sont au nombre de huit dans 1;'exemple choisi.
La 'matière entrant dans \ la construction de ces matériaux de remplissage, est soit un métal, soit un produit réfr.actaire ou céramique, de caractéristiques appropriées à la température en jeu-
En variante,. la totalité ou une partie des matériaux employés . possède des propriétés. catalytiques.
,A l'intérieur de chaque alvéole, les matériaux de remplis- sage employés ont une forme telle que le gaz subisse des hangements de direction variés pendant son parcours à l'intérieur --. l'alvéole.
En variante, les matériaux de remplissage ont une forme telle que leur assemblage constitué un ensemble de canaux parralèles, à l'intérieur desquels s'écoulent les gaz.
Les alvéoles (3) communiquent à leur partie supérieure par une chambre commune 4 dite chambre de réaction. Cette chambre de réaction est vide. En variante, elle est garnie de matériaux de remplissage; en variante ces derniers possèdent des propriétés catalytiques.
Les alvéoles (3) communiquent à leur partie inférieure avec un distributeur rotatif. Le compartiment mobile (5) est solidaire de l'arbre (6) qui est animé d'un mouvement de rotation commandé par les engrenages (7) et (8) et le moteur (9); ce compar- timent est relié à la tubulure fixe (10). Le compartiment fixe (11) est. relié à la tubulure (12). Une garniture d'étanchéité (13) assure l'étanchéité entre le compartiment mobile et le compartiment fixe.
La cloison (14) séparant le compartiment fixe (11) du compar- timent mobile (5) comporte à la partie supérieure une partie horizontale (15) qui a une surface légèrement supérieure à celle
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des orifices de communication avec les alvéoles 3
On peut, sans sortir.du cadre de l'invention, remplacer le distributeur rotatif représenté sur les figures 1 et 4 par tout autre type de distributeur rotatif ou non rotatif, par exemple par un distributeur à clapets produisant le même effet.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant
Les gaz devant réagir entrent dans l'appareil par la {tubulure (10) qui communique avec le compartiment (5) du distribu- .teur rotatif ; de là ils,passent dans celles des alvéoles 3 qui sont en communication avec le dit compartiment; ils traversent ..ces alvéoles en s'échauffant à l'extrémité de ces alvéoles ces - gaz pénètrent dans la chambre (4) ou ils réagissent avec dégagement de chaleur; les gaz chauds provenant de la réaction passent alors aux autres alvéoles (3) qu'ils traversent en se refroidissant ils en sortent à l'extrémité en communication avec le compartiment (11) du distributeur rotatif d'où ils sortent pour quitter l'appareil par la tubulure (12).
On voit que chaque alvéole reçoit les gaz devant réagir pendant toute la période pendant laquelle elle est en communication avec le compartiment (5) du distributeur relié à la tubulure (10) d'entrée de gaz; pendant cette période, les matériaux de remplissage garnissant l'alvéole se refroidissent en cédant une partie de leur chaleur sensible au gaz entrant. Pendant le reste du temps,; la même alvéole est en communication avec le compartiment (11) du distributeur en liaison avec la tubulure '(12) de départ de gaz ; pendant'ce temps les matériaux de remplissage qui garnissent l'alvéole se réchauffent aux dépens de la chaleur sensible du gaz qui s'y refroidit.
Onnotera que, sans sortir du cadre de la présente invention, on peut introduire en (16) un gaz ou un liquide pulvérisé ou non pulvérisé dans la chambre de réaction (4); ce gaz ou ce liquide peut réagir avec les gaz sortant des alvéoles parcourues par les gaz a réchauffer; ce sont alors les gaz provenant de ces réactions qui parcourent les alvéoles dans lesquelles les gaz se
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