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Cet appareil est destiné à réchauffer au moyen de vapeur vive, dont on utilise la chaleur de vaporisation ainsi que la chaleur d'échauffement, tout fluide pour lequel on exige une température de sortie constante, et cela quels que soient les débits traversant l'échangeur.
Cet appareil utilisant au maximum les calories contenues dans la va- peur, peut être considéré comme un économiseur de vapeur.
Pour ce faire l'éohangeur est muni à la sortie de l'eau de condensa- tion, non plus d'un purgeur ordinaire, mais d'un organe de contrôle agissant sur le débit même de l'eau de condensation.
Cet organe de contrôle ouvre ou ferme la conduite d'évacuation du con- densat en fonction/de la puissance à assurer. Ainsi des puissances variables sont déterminées par les variations du niveau de l'eau de condensation dans le corps de l'échangeuro
En somme la surface totale de l'échangeur se compose de deux parties
I) La partie de la surface au dessous du niveau de l'eau de condensa- tion qui peut être utilisée pour le refroidissement de l'eau de condensation
Si ,on-tient compte d'une part, qu'à toute augmentation du niveau cor- respond une diminution de la surface de condensation égale à l'augmentation de la surface de refroidissement, et qu'à toute diminution du niveau correspond une augmentation de la surface de condensation égale à la diminution de la surface de refroidissement;
et si on tient compte d'autre part que pour une même surface donnée la puissance déterminée par la condensation représente plusieurs fois celle qui résulte du refroidissement de son eau de condensation, on comprendra que les variations du niveau de l'eau dans l'échangeur sont susceptibles de déter- miner des puissances variables, suivant le rapport entre les surfaces de conden- sation et de refroidissement que ces variationsdéterminent,
Ainsi la puissance de l'échangeur atteindra son maximum, lorsque 1' échangeur ne contiendra plus d'eau de condensation. La puissance normale est at- teinte lorsque le niveau de l'eau de condensation atteint les 2/3 de la hauteur de la surface d'échange. La puissance de l'échangeur est pratiquement nulle, lors- qu'il est complètement noyé par l'eau de condensation.
La surface d'échange est constituée d'un tube à doubles parois, entre lesquelles circule la vapeur vive.Le fluide à réchauffer circule ' @ à 1-'intérieur et à l'extérieur de ce tube à doubles parois. La partie extérieure du tube double, présente des ailettes lon- girudinales destinées à augmenter le coefficient superficiel d'échange thermique.
Le volume de vapeur contenu entre les deux tubes concentriques, fort- mant la chambre de condensation de la vapeur est le plus faible possible. La dis- tance entre les parois est de environ 3 mmo Le volume en eau de l'espace fermé compris entre les deux tubes concentriques est tel que la température moyenne du fluide contenu dans le corps de l'échangeur n'augmente pas de plus de 5 0, lors- que ce volume en eau provient de la condensation de la vapeur. En d'autres termes ceci revient à dire que, à débit nul pour le fluide à réchauffer, la température de ce fluide ne dépassera pas de 5 C la température de réglage lorsque la surface d'échange est remplie au maximum de vapeur vive, et que au même moment la régula- tion placée sur la sortie de la condensation se trouve fermée.
Cet échangeur peut donc servir sans qu'il y ait danger de surchauffe pour des installations avec débits variables de 100% à 0%, et ce la même pour le cas ou la régulation est constituée par une simple'vanne magnétique agissant par "tout ou rien"
De plus la disposition de la surface d'échange permet de répartir dans toute la masse du fluide contenu dans le corps de l'éohangeur les calories prove- nant du phénomène de surchauffe.
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DESCRIPTION'.
L'échangeur se compose essentiellement
I) D'un corps qui porte un orifice I correspondant à l'entrée de la vapeur et d'un orifice 2 correspondant à la sortie de l'eau de condensation.
2) D'un collecteur vertical P auquel est soudé la surface de chauffe même. Surface de chauffe constituée de plusieurs tubes verticaux munis extérieure- ment d'ailettes longitudinales. Chaque tube à ailette est muni intérieurement d' un seconitube formant avec lui, après fermeture des extrémités, une chambre étan- che pour la vapeur. Cette chambre a donc une forme annulaire (Voir plan suivant ' fig. 2) Chaque corps de chauffe ainsi formé est raccordé par des conduites incli- nées sur l'horizontale aux deux collecteurs P et PI. Le collecteur inférieur PI est muni de plus d'une conduite permettant à l'eau de condensation de remonter par la pression de vapeur, à la partie supérieure de l'échangeur.
Le collecteur P, le collecteur PI, le faisceau tubulaire, la conduite de remontée de l'eau de condensation sont fixés au couvercle T, ce qui permet le démontage aisé' de l'appareil.
Pour éviter tout danger de surchauffe dans le fluide à réchauffer, la sortie du fluide qui se fait sur la partie latérale du corps de l'échangeur, est prolongé à l'intérieur du corps de l'échangeur jusque sous le couvercle T.
La rentrée du fluide à réchauffer se fait à la partie inférieure du corps. La surface de chauffe est située au dessus de cette ouverture, de manière à permettre au fluide à réchauffer, de-circuler à faible vitesse, et par le fait même de se décanter de ses impuretés dans la partie inférieure du corps de l'é- changeur.
4) La sortie de l'eau de condensation est munie d'une vanne automa-' tique contrôlant le ni,veau de l'eau de condensation dans le corps de chauffe, et ce en fonction des besoins calorifiques, de l'installation . Cette vanne automa- tique peut être du type thermostatique, magnétique, ou motorisée. La commande automatique de cette vanne se fait au moyen d'un thermostat placé dans le corps même de l'échangeur.
FONCTIONNEMENT
Lorsque l'échangeur est en fonctionnement et qu'il fourni la puissan- ce calorifique désirée, la vanne V se ferme automatiquement. A ce moment l'eau de condensation atteint le niveau NIN2 par exemple, comme l'alimentation en vapeur est toujours libre, celle-ci continue de se condenser, de sorte que le niveau NIN2 se reléve progressivement jusqu'à atteindre et même dépasser le niveau N3N4 qui marque la partie supérieure du faisceau lorsque celui-ci est complètement noyé par l'eau de condensation.
Ce relèvement du niveau a pour conséquence, une diminution de la surface de condensation et une augmentation égale de la surface de refroidissement, ce qui se traduit par une diminution progressive de la puis- sance de l'échangeur, pour aboutir finalement à une puissance pratiquement nulle lorsque l'échangeur est complètement noyé par l'eau de condensation.
Cette disparition:de la puissance est alors perçue par l'organe de commande de la vanne V. Celle-ci s'ouvre et sous la pression de la vapeur,l'eau de condensation est refoulée de l'échangeur vers la conduite d'évacuation, et ce à travers la vanne, V. Dès que le niveau de l'eau de condensation dans l'éohan- geur baisse, la surface;de condensation augmente, la surface de refroidissement diminue, la puissance de l'appareil augmente. Le niveau atteint ainsi NIN2. Il peut même descendre plus bas, au niveau N5N6 par exemple. Mais à ce moment la puissance de l'appareil dépasse la puissance désirée. Dès lors l'organe de contrô- le se ferme, la vapeur continue à se condenser, le niveau de l'eau de condensa- tion par le fait même commence à se relever, tandis que la puissance de l'appareil diminue.
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Pour éviter le phénomène de surchauffe {dépassement momentanéo de la température de réglage), deux dispositifs spéciaux ont été adoptés pour la surface d'échange.
A) Le volume en eau de la chambre de vapeur (surface de condensation) est tal que sa capacité en eau de condensation provenant de la vapeur vive repré- sente un apport de calories capable au maximum d'élever de 5 C la température du fluide contenu dans le corps de l'échangeur.
B) Pour répartir au mieux, dans toute la masse du fluide, les calo- ries provenant en excès du phénomène de surchauffe, une circulation naturelle du fluide à réchauffer est prévue entre la partie supérieure et inférieure du corps de l'échangeur. Le fluide le plus froid descend par la partie centrale et le long des parois de l'échangeur, tandis que le fluide en réchauffement traverse la sur- face de chauffe (Voir à ce sujet sur le plan des flèches indiquant la direction des oourants naturels).
Cet échangeur est donc surtout un échangeur instantané--, car il per- met de maintenir dans une plage étroite de température, la température fixée de réglage et cela quel que soit le débit, la pression de vapeur, ou la puissance demandée.