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La présente invention concerne le traitement de fluides et plus particulièrement le chauffage de ces fluides.
Selon l'invention, une méthode de chauffage d'un fluide comprend le passage du fluide à travers un corps poreux auquel on fournit de la chaleur ou dans lequel de la chaleur est engendrée.
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De préférence, le corps poreux est fait en métal et peut avantageusement être produit par les méthodes de la métallurgie des poudres.
La chaleur appliquée au corps poreux ou engendrée dans ce corps poreux, peut être produite électriquement.
Lorsque le corps poreux est en métal ou en une autre matière,bonne conductrice d'électricité, on fournit de préférence la chaleur au corps poreux en faisant passer un courant électrique à travers ce corps, la résistance élec- trique du corps au passage du courant électrique engendrant de la chaleur dans celui-ci.
On peut faire passér le fluide dans le corps poreux sous une pression réglable.
L'appareil pour la réalisation de la dite méthode con- siste de préférence en un corps poreux en métal ou autre matière bonne conductrice d'électricité, disposé dans un @ @ passage dans lequel on fait passer le fluide sous une pres- sion qui peut être réglable, ainsi que des moyens pour ap= pliquer un courant électrique dans le corps poreux, tels que la chaleur soit engendrée dans le corps grâce à la résis- tance électrique offerte au passage du courant électrique, ]-et chaleur engendrée produisant le chauffage du fluide à mesure que celui-ci traverse le corps poreux.
Dans les dessins ci-joints qui montrent un mode de réa- lisation à titre d'exemple,
La figure 1 est une vue latérale en coupe d'un appareil servant à la réalisation de la méthode, et , la figure 2 est une vue en plan en coupe le long de la line II-II de la figure 1.
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En se reportant aux dessins, dans le mode de construction qui y est illustré tel qu'appliqué à titre d'exemple au cha.uf- fage d'un gaz à mesure qu'il s'écoule sous la forme d'un cou- rant, une conduite 1 est prévue pour l'admission du gaz, qui communique avec l'intérieur d'une chambre externe rectangu- laire 2 qui est fermée à sa partie supérieure et à la partie inférieure et qui dans son côté latéral 3 situé du côté opposé à celui du côté 4 à travers lequel la conduite d'admission 1 fait saillie, présente une conduite de sortie 5 ayant une partie convergente 6, partant d'une chambre rectangula.ire interne 7 dont la partie supérieure est ouverte.
La chambre interne 7 est formée d'une pluralité de châssis 8, 9 et¯ 10, le châssis supérieur 8 ayant à son extrémité inférieure un rebord 11, un châssis intermédiaire 9 ayant des rebords 12,13 respectivement à son extrémité supérieure et inférieure, un autre châssis intermédiaire 10 ayant des rebords 14, 15 respectivement à son extrémité supérieure et inférieure, et la partie convergente 6 menant à la conduite de sortie 5 ayant un rebord 16 à son extrémité supérieure.
Entre les rebords 11 et 12 se trouve interposée une paire de garnitures annulaires rectangulaires isolantes 17 faites en matière ayant un bon isolement électrique et une bonne capacité de résistance à la chaleur, par exemple en céramique moulée ou en composés fibreux moulés appropriés, un corps poreux mé- tallique rectangulaire 18 étant interposé entre les garni- tures 17 et s'étendant à travers la chambre interne 7 à la manière d'une paroi de séparation. Il y a un corps poreux similaire 19 entre les garnitures simila.ires 20 interposées entre des rebords 13 et 14, et un corps poreux similaire 21 entre des garnitures similaires 22 est interposé entre les rebords 15 et 16. Chaque paire de rebords est fixée ensemble par des vis espacées 30.
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Chacun des corps poreux 18, 19 et 21 fait saillie' au-delà des rebords et garnitures respectives sur les côtés latéraux 23, 24 de la chambre interne 7 qui sont opposés aux cotés 3 et 4 respectivement de la chambre externe 2, et chaque partie en saillie présente une paire de bornes, et à chaque borne un conducteur électrique est fixé. Les conduc- teurs qui sont au nombre de six dans la construction décrite sur le côté 23 et sont désignés par le chiffre 25, et six sur le côté 24 désignés par le chiffre 26, sont réunis en un câble 27 qui passe à travers le côté 3 de la chambre ex- terne 2, et un câble 28 qui passe à travers le côté 4 de la chambre externe 2 respectivement. Une garniture ou douille isolante 29 est prévue pour le câble qui s'ouvre dans chacun des côtés 3 et 4.
Du gaz sous pression réglable est alimenté à la conduite d'admission 1 et passe dans la chambre externe 2 près du fond de celle-ci. La seule sortie de la chambre externe se trouve par la voie de la chambre interne 7, et par conséquent le gaz.monte dans la chambre externe 2 et pénètre dans la chambre interne 7 par la partie supérieure ouverte. La pres- sion du gaz fait passer celui-ci à travers les pores des corps poreux 18, 19, 21 et de ceux-ci hors de l'appareil par la partie 6 et conduite de sortie 5. Le courant est ali- menté aux extrémités des corps poreux 18, 19 et 21 et à cause de la résistance du métal dont ces corps soht fabriqués, de la chaleur est engendrée dans les corps poreux et est absorbée par le gaz qui y est forcé. Le gaz est ainsi progressivement et uniformément chauffé. dans son passage à travers les corps 18, 19 et 21.
Un gradient de température sera imprimé à la chambre'interne 7 par contact avec le gaz qe. s'y trouve, la température plus élevée se trouvant à son extrémité inférieure.
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Cette extrémité inférieure aura pour effet de préchauffer le gaz initialement en contact avec l'extrémité inférieure de la chambre interne 7 à mesure qu'il pénètre'dans la con- duite d'admission 1, mais la quantité de cette chaleur ini- tiale sera faible, et le gaz qui monte dans la chambre ex- terne 2 servira à maintenir relativement froides les parties saillantes des corps poreux, en aidant ainsi à éviter la sur- chauffe des bornes et des conducteurs. Dans la construction spécifique décrite et illustrée, les corps poreux 18, 19 et 21 sont connectés en parallèle, mais si on le désire, ils pour- raient être connectés en série.
Cependant la connexion en série si l'une présente cet inconvénient que/l'un des conducteurs ou/des con- nexions cassait, tout chauffage du gaz cesserait, tandis que la connexion en parallèle ne supprimerait le chauffage que pour la proportion représentée par la perte de chauffe du corps poreux' particulier affecté par la rupture.
On se rendra évidemment compte que, quoique trois corps poreux aient été employés dans le mode de construction spécifi- .que décrit et illustré', tout autre nombre de corps poreux allant de 1 vers le haut, pourra être employé selon les nécessités ou selon les avantages pour les volumes de gaz devant être chauffés, selon les pressions de gaz applicables, et selon le courant qui doit être appliqué aux corps poreux.
Les corps poreux 18, 19 et 21 sont avantageusement fabriqués par les méthodes de la métallurgie des poudres et selon un exemple typique chacun aurait une largeur de 3 pouces, une épais- seur de 0,125 pouce en acier inoxydable d'une résistance d'envi- ron 0,13 ohms, un courant d'environ 340 ampères, à environ 44 volts appliqués sur les extrémités du corps y développant 15 kilowatts avec une densité de courant d'environ 900 ampères par pouce carré. Il a ét @@avé qu'avec une densité d'environ 1.000 ampères
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par pouce carré, un corps poreux similaire en acier inoxydable engendrait une température constante d'environ 800 C dans l'air tranquille.
La quantité de chaleur fournie à un gaz forcé à travers le corps poreux peut être contrôlée en choisissant convenablement le courant, la pression qui force le gaz à travers les pores du corps poreux, les dimensions de pores du corps poreux, et la matière dont le corps poreux est formé et par conséquent sa résistance électrique. La quantité de chaleur devant être fournie au gaz est donnée par le produit de sa chaleurspécifique avec la masse d'écoulement et l'élé- vation de température qui est requise dans chaque cas parti- culier.
Quoique l'appareil spécial décrit et illustré soit destiné pour le chauffage de gaz, il pourrait également être employé pour l'application de la méthode décrite au chauffage de liquides. Cependant, il est à noter que le chauffage de liquides peut donner lieu à des difficultés telles que l'ébul- lition et production conséquente de gaz, et la production de gaz résultant des gaz dissous présents dans les liquides et libérés par l'élévation de température, toute production de gaz tendant à produire une contre-pression dans la chambre 2 et à bloquer des pores des corrc poreux.
Le chauffage d'élec- trolytespar la dite méthode où l'on utilise un chauffage élec- trique, peut également donner lieu à des difficultés telles que la conduction de courant par le liquide en plus de, ou de préférence à, la conduction par les corps poreux, une produc- tion de gaz, avec contre-pression conséquente et blocage des pores; par électrolyse du liquide, recouvrement des corps poreux et/ou des connexions Electriques, et de la Corrosion,.plus particulièrement aux connexions électriques, tendant à produire
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des débris. Les trois inconvénients mentionnés en dernier lieu auraient également comme conséquence leblocage des pores des corps poreux.
Par conséquent, le chauffage de liquides,' plus particulièrement d'électrolytes, ne doit @ se faire qu'avec des densités de courant faibles, des li- mites de température supérieures relativement basses, des liquides relativement débarrassés de gaz et en tenant compte spécialement de ces difficultés. Cependant, pour les non- électrolytes, pa.r exemple de nombreux liquides organiques. où la limite supérieure de température ne doit pas se trouver trop près du point d'ébullition, et où des précautions contre la présence de gaz qui y sont dissous ont été prises, on peut avantageusement effectuer leur' chauffage par la dite méthode et avec des appareils tels que décrits et illustrés.
Aussi bien avec des gaz qu'avec des liquides, il est désirable-d'effectuer un préfiltrage au moyen d'un corps ou de plusieurs corps poreux ayant des dimensions de pores plus fines que celles du corps ou des corps poreux employés dans le dit appareil pour le chauffage, afin de pouvoir enlever toute matière solide qui s'y trouve présente. Par ce moyen, le blocage des pores dans l'appareil est supprimé ou est réduit, et la nécessité de. nettoyages fréquents des pores est supprimée.
Un avantage important de la dite méthode est qu'elle effectue un chauffage uniforme et contrôlable des fluides.
Cela est particulièrement avantageux pour le'chauffage de gaz pour lesquels des méthodes connues de contact sont ouvertes à la critique à cause de l'absence d'uniformité dans le gaz de chauffage produit.
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L'invention peut s'appliquer par exemple au chauffage industriel de non-électrolytes, par exemple dans l'industrie du pétrole, dans le chauffage domestique ou industriel d'autres gaz, et s'applique également dans, ou en connexion avec, tout procédé mécanique ou çhimique impliquant le chauf- fage d'un fluide, sous les réserves mentionnées ci-dessus concernant les électrolytes. Il est avantageux par le fait que aidé par la disposition en labyrinthe des passages dans un corps poreux, le chauffage du fluide est efficace, uni- forme et facilement contrôlable.