BE835702A - Appareil et procede pour la vaporisation instantanee adiabatique des liquides - Google Patents

Description

  Appareil et procédé pour la vaporisation instantanée adiabatique des:liquides.

  
Le- vaporisation instantanée en plusieurs  étages des liquides a été le plus complètement développée à 

  
 <EMI ID=1.1> 

  
dessalement est le mieux admis et le plus largement utilisé et 

  
il est donc le plus complètement protégé par des brevets. Toutes les installations actuellement connues appliquant ce procédé'?*]

  
 <EMI ID=2.1>  saumure peut s'écouler d'un étage au suivant simplement à cause des différences de pression de vapeur habituelles développées

  
 <EMI ID=3.1> 

  
duit simplement dans l'espace vide d'un récipient, sans l'aide

  
de moyens mécaniques. Un exemple de brevet dans ce domaine est le brevet No. 2.944.599 accordé le 12 juillet 1960 à A. Krankel, qui illustre la disposition normalement utilisée. Celle-ci consiste simplement en une ouverture au bas de la cloison entre deux étages. et un déversoir de trop-plein à l'étage aval. Parfois, les étages sont disposés- à des niveaux successivement moins élevés (comme dans le brevet No. 3.337.419 attribue le 2 août

  
 <EMI ID=4.1> 

  
étage au suivant. D'autres disposition? comprennent des déversoirs ou des vannes réglables pour contrôler le débit de saumure entre les étages et éviter ainsi le risque de voir la vapeur passer directement d'un étage au suivant (comme dans le brevet

  
 <EMI ID=5.1> 

  
mécaniques pour transporter la saumure entre les étages ne sent pas employés actuellement en pratique, mais sont illustrés dans le brevet No. 3.192.132 (délivré le 29 juin 1965 à F.A. Loebel). Ce brevet est similaire à la présente invention en ce sens qu'il montre des dispositifs de transport (propulseurs) sur un arbre commun, qui servent à agiter la saumure et à favoriser une vaporisation instantanée plusproche de l'équilibre avec la pression dans l'espace où se trouve la vapeur. Toutefois, ce brevet Loebe:, n'envisage pas l'emploi de ce dispos it if pour le transport vers l'amont ou pour la vaporisation instantanée à l'intérieur du

  
 <EMI ID=6.1> 

  
On n'a pas fait grand'chose pour réduire la surface requise par la vaporisation instantanée dans ces évapo-

  
 <EMI ID=7.1>   <EMI ID=8.1> 

  
 <EMI ID=9.1> 

  
afin d'en utiliser la surface plus efficacement. Le brevet

  
No. 3.214.349 (attribué le 26 octobre 1965 à E.C. Keohoe et autres) est typique d'une classe de brevets prévus pour réduire les besoins de surface de vaporisation instantanée. Toutefois, ceux-ci exigent une vaporisation instantanée en descendant dans les dispositifs stationnaires fixes agencés pour séparerplus efficacement le liquide de la vapeur ainsi obtenue.

  
La vaporisation instantanée de la saumure en montant n'est pas nécessaire dans ^installation normale MSF à plusieurs étages mais est des plus désirable dans le procédé dit "de réchauffement à la vapeur". Ici, un courant descendant doit être chauffé ou refroidi à contre courant par un courent ascendant, la chaleur étant transmise par vaporisation instantanée d'un courant et condensation directe de la vapeur ainsi ob-

  
 <EMI ID=10.1> 

  
qui est le courant ascendant importe peu. La plupart des applications de ce procédé emploient des pompes pour transférer le courant ascendant d'un étage au suivant (comme dans le brevet

  
 <EMI ID=11.1> 

  
D'autres, tels que le brevet No. 3.249.517 accordé à C.J. Lockman) montrent la vaporisation instantanée du courant chaud

  
de

  
ascendant par les différences/pression de vapeur et l'effet élévatoire de celle-ci uniquement. Des détails du travail expérimental fait sur ce procédé de vaporisation instantanée .1 montant sont donné spar Newsonet Delve dans les comptes-rendus du Symposium International sur l'eau fraîche provenant de la mer, I: 127 (1970) et des détails des Traitements dans lesquels l'adoption de ce procédé de vaporisation instantanée est indiquée y compris le procédé standard MSF, sont donnés par Walker, Newson

  
 <EMI ID=12.1>  

  
En résumé, quoique des tentatives aient été faites pour déplacer vers l'amont la saumure soumise à la vaporisation instantanée, afin de réduire la surface nécessaire

  
à cette vaporisation et de s'approcher davantage de l'équilibre entre le liquida en cours de vaporisation instantanée et la

  
 <EMI ID=13.1> 

  
en une fois tandis que le dispositif de la présente invention peut résoudre le problème. ea tout ou en partie, d'une manière positive, quoique simple.

  
Un but principal de l'invention est donc de réaliser l'évaporation instantanée du liquide et la séparation de la vapeur résultante du liquide restant sous un volume beaucoup plus petit que celui normalement nécessaire.

  
Un autre but de l'invention est de réaliser cette vaporisation instantanée sans que la vapeur entraîne de la mousse comme cela pourrait autrement se produire quand le liquide contient des substances tensio-actives.

  
Un autre but du perfectionnement est de transporter le liquide en cours de vaporisation instantanée, d'un étage au suivant, d'une manière positive, même quand le liquide doit être transporté à un niveau plus élevé pour atteindre l'étage avivant.

  
Un autre but de l'invention est de réaliser une séparation efficace du liquide et de la vapeur produite"  marne quand l'équipement est ea mouvement, comme ce serait le cas à bord d'un navire de mer.

  
Ur. autre but du perfectionnement de la présente invention est de se rapprocher davantage de l'équilibre dans l'appareil à vaporisation instantanée ou, en d'autres mots, de garantir que la vapeur quittant l'appareil de vaporisation est plus proche de l'équilibre avec le liquide quittant aussi l'appareil. 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
ainsi que d'autres, rassortiront de la description détaillée qui suit.

  
La fonction et l'utilité de la présente invention sont le mieux illustrées par son application à un éva-

  
 <EMI ID=15.1> 

  
potable à partir de l'eau de mer et appliquant le procédé de chauffage du film descendant décrit dans le brevet No. 3.494.836. Par évaporateur instantané à plusieurs étages, il faut entendre un appareil dans lequel l'eau d'alimentation imprre et la purge recyclée sont réchauffées sur une large étendue de températures par étagea au moyen de la vapeur se condensant à des températures et des pressions absolues successivement plus élevées. L'eau d'alimentation réchauffée est ensuite chauffée davantage par

  
une source extérieure, puis vaporisée instantanément, en plusieurs étages, à des pressions absolues successivement inférie en fournissant ainsi la vapeur exigée pour réchauffer l'eau d'alimentation" Le condensât de la vapeur constitue alors le  débit d'eau distillée de l'appareil.

  
Dans la version à film descendant de cet évaporateur, l'aau d'alimentation est réchauffée, tandis qu'elle s'écoule sous la forme d'un film le long des parois de la surface chauffante constituée d'habitude par les parois intérieures de tubes verticaux, l'écoulement ne résultant que de l'influence 

  
de la gravité. Le coté chauffant de la surfac&#65533; chauffante,  typiquement les parois extérieures des tubes, est divisée en  zones pour recevoir et condenser la vapeur provenant des étages de vaporisation instantanée, la vapeur provenant, de la vaporisa-  tion initiale instantanée de l'eau d'alimentation réchauffée al-

  
 <EMI ID=16.1> 

  
vapeur résultant de vaporisation instantanée ultérieure. Les ap-  pareilo à vaporisation instantanée illustrés dans le brevet  évoqué ci-dessus étaient du type classique prévu pour un écoule-  ment horizontal du liquide en cours de vaporisation d'un étage  à l'autre, la chose étant bien connue dans l'ancienne technique  et largement adoptée en pratique. Quand on l'utilise avec les  tubes chauffant le film descendant, l'appareil à vaporisation  instantanée de ce type exige des tuyaux ou des passages indi- 

  
&#65533;m viduels pour transporter la vapeur résultante vers chacune des:  zones de condensation disposées verticalement. 

  
 <EMI ID=17.1> 

  
tion majeure de cette disposition de vaporisation instantanée à  plusieurs étages, en permettant d'amener le liquide en cours de 

  
 <EMI ID=18.1> 

T

  
densation, en éliminant ainsi la nécessité de passages d'inter-  connexion pour la vapeur. 

  
 <EMI ID=19.1> 

  
en se reportant aux dessins annexés, où :  la figure 1 est uns coupe verticale dans  un ensemble montrant, sous une forme schématique, comment le  nouveau dispositif de vaporisation instantanée peut s'employer  <EMI ID=20.1>  la figure 2 est une vue en plan, partiellement en coupe, d'une forme préférée du dispositif typique de  vaporisation instantanée ;  la figure 3 est une coupe verticale, suivant <EMI ID=21.1>  <EMI ID=22.1> 

  
vaporisation instantanée représenté dans la figure 2 et qui est  particulièrement efficace quand on traite des liquides mousseux la figure 5 illustre de façon schématique un autre emploi des dispositifs de vaporisation instantanée de cette invention pour échanger la chaleur entre deux courants,  par contact direct de la vapeur avec les liquides ; <EMI ID=23.1>  pulseur, suivant la ligne 6-6 de la figure 4 :

    la figure 7 est une coupe verticale dans un dispositif de vaporisation instantanée modifié de cette invention, où les ailettes d'impulseurs font partie.. intégrante des parois latérales du récipient ; la figure 8 est une coupe transversale sui- <EMI ID=24.1>  la figure 9 est une coupe verticale dans un, ensemble, montrant la forme de réalisation préférée illustrant les principes de la présente invention où on utilise un certain nombre de dispositifs de vaporisation instantanée empilés, tels qu'on pourrait les employer dans les systèmes des figures 1 et 5, les impulsueurs illustrés dans cette figure étant en outre illus- <EMI ID=25.1>  la figure 10 est une coupe verticale dans l'un des récipients de vaporisation instantanée constituant l'invention ;

   <EMI ID=26.1>  plan, du couvercle supérieur de l'un des récipients de vaporisation instantanée, suivant la ligne 11-11 de la figure 10 ; la figure 12 est une coupe dans la partie inférieure du récipient de vaporisation instantanée, suivant la ligne 12-12 de la figure 10, et <EMI ID=27.1> 

  
de dessus et de dessous, respectivement, des impulseurs employée dans la figure 9.

  
s l1 la figure 1 représente une forme d'exécution  de la présente invention selon les données du brevet américain  <EMI ID=28.1> 

  
tenue dans une enveloppe 2 divisée par de? cloisons horizontales 3 en un certain nombre d'espaces condenseurs séparés 4. Les  tubes 1. peuvent être des tubes lisses ordinaires ou être du type

  
 <EMI ID=29.1> 

  
améliorer le rendement de la transmission de chaleur. Quoique 

  
ce brevet signale un rendement de transfert de chaleur amélioré pour ces tubes, quand le film descendant est en ébullition, on 

  
a constaté que l'amélioration du transfert de chaleur est à peu près aussi importante quand on utilise ces tubes uniqi ement pour ; un réchauffement appréciable du liquide, comme ctest- le cas dans  l'évaporateur à évaporation instantanée, à film descendant, de la présente invention. Les tubes 1 sont alimentés à :leur extrémité  supérieure par tout moyen employé généralement pour former un  film sur la surface, comme, par exemple, des tuyères de pulvéri-  sation ou ils sont simplement alimentés par gravité, à partir  d'un bassin 5;, au moyen de distributeurs 6 ajustés- dans le haut  de chaque tube, Le liquide est chauffé pendant qu'il descend  le long des parois des tubes ; la chaleur est obtenue en conden-

  
 <EMI ID=30.1> 

  
pératures successivement plus élevées à mesure que le liquide  descend. Le liquide reçoit une poussée de température finale

  
au moyen de la chaleur provenant d'une source extérieure, qui

  
 <EMI ID=31.1> 

  
amenant à la zone de condensation inférieure ? de la vapeur venant de la chaudière 8 par la conduite 9, le condensat étant renvoyé

  
à la chaudière par la conduite 10. Le liquide chauffé venant des  tubes 1 est recueilli dans le puisard 11, sous les tubes, d'où on

  
 <EMI ID=32.1> 

  
instantanée. Si on emploie un réchauffeur extérieur, il sera   <EMI ID=33.1> 

  
de vaporisation instantanée 13. 

  
Les appareils de vaporisation instantanée 
13 consistent en une série de chambres qui tournent elles-mêmes 

  
 <EMI ID=34.1> 

  
 <EMI ID=35.1> 

  
tel qu'un moteur 15. La rotation entraîne le liquide en cours d'évaporaticn vers la paroi extérieure de l'appareil et permet  l'échappement de la vapeur 16 par le haut sans qu'elle entraîne des quantités substantielles de liquide ; la vapeur sert ainsi  de fluide chauffant pour les tubes 1 et se trouve à des tempé-  ratures successivement plus basses, de sorte que le liquide se

  
 <EMI ID=36.1> 

  
se trouvant successivement à un niveau plus élevé. 

  
La prassion centrifuge développée par rotation du liquide, dans chaque appareil d'évaporation instantanée augmentée des différences de pression de vapeur résultant du refroidissement trusque sont suffisantes pour élever le liquide d'un étage de vaporisation au suivant par des raccorda 17. Le  liquide monte donc dans le récipient 2 à mesure qu'il se refroi-

  
 <EMI ID=37.1> 

  
densée. L'appareil de vaporisation supérieur 18 libère la  vapeur dans l'espace de condensât ion le plus élevé où elle ré-

  
 <EMI ID=38.1> 

  
reil de vaporisation est aspiré par la conduite 19 vers la pompe 20 d'où il peut être évacué et 2" jeté par la conduite 21 ou être partiellement recyclé par la conduite 22, de l'eau d'alimen- :
tation de complément étant ajoutée par la. conduite 23 ou la con- 

  
 <EMI ID=39.1>  impuretés dissoutes dans: l'eau d'alimentation. D'autres dispo-  sitifs: pour le raccord de l'alimentation et de la purge et pour

  
 <EMI ID=40.1> 

  
et peuvent être employés avec ce système.

  
La vapeur provenant de chaque appareil de vaporisation de la figure 1 se condense sur les tubes 1 et le condensat formé peut être recueilli et la chaleur qu'il contient, récupérée en l'évaporant successivement vers les espaces de

  
 <EMI ID=41.1> 

  
condensat accumulé à l'espace de condensation supérieur suivant, par des conduites 25 qui partent juste au-dessus du plancher d'un espace de condensation et se terminent au-dessus du plancher de l'espace de condensation plus élevé suivant. Ces conduites peuvent avoir un diamètre approprié ou présenter des orifices pour faire passer tout le condensat, augment&#65533; du volume désiré de gaz d'échappement d'un espace de condensation au suivant.

  
En variante, les dispositifs de vaporisation instantanée de l'invention peuvent s'employer sous une forme légèrement modifiée, pour recueillir et transporter le condensat d'un espace

  
de condensation au suivant d'une manière plus positive, indépen-

  
 <EMI ID=42.1> 

  
Le:? gaz d'échappement se rassembleront aussi dans l'espace de condensation le plus élevé d'où on peut les extraire par la conduite 28, au moyen d&#65533; la pompe à vide 29. Si l'eau d'alimen-

  
 <EMI ID=43.1>   <EMI ID=44.1> 

  
Les figures 2 et 3 montrent des détails d'une forme d'exécution préférée de l'un des appareils de vaporisation

  
 <EMI ID=45.1> 

  
cipient fixe 31, approximativement cylindrique, fermé dans le fonc sauf qu'il existe une ou des lignes d'admission 32 pour le liquide à évaporer et un joint étroitement ajusté au palier 33 pour l'arbre rotatif 34. Sur l'arbre, et tournant avec celui-ci,

  
 <EMI ID=46.1> 

  
servent à communiquer un mouvement de rotation au liquide en cours d'évaporation instantanée, en le propulsant ainsi de force vers la paroi extérieure du récipient 31 et en formant une interface vapeur-liquide 37. Le dégagement de vapeur se produit principalement à partir de cette inter-face, la vapeur s'échappant par l'ouverture 38 d'où on peut la conduire à un point d'utilisation, tels que les espaces de condensation de la figure 1. Une plaque d'écumage 39 située près du sommet du récipient 31, est disposée pour permettre l'échappement du liquide seulement par l'intervalle compris entre la périphérie extérieure de cette plaque d'écumage et la périphérie intérieure du récipient 31. Le liquide vaporisé instantanément est ensuite recueilli dans l'es-

  
 <EMI ID=47.1> 

  
dans l'appareil de vaporisation suivant ou pour l'extraire du système.

  
 <EMI ID=48.1> 

  
pression exigée pour le transfert du liquide vers le haut, d'un appareil de vaporisation au suivant, est fournie par la pression

  
 <EMI ID=49.1>  

  
 <EMI ID=50.1> 

  
du récipient 31. Il est évident que presque toutes les combinaisons de ces variables peuvent être utilisées afin

  
de développer la pression désirée pour le transfert du liquide d'un appareil de vaporisation au suivant, à travers le systè-

  
 <EMI ID=51.1> 

  
un évaporateur de faible capacité à 28 étageai, tel que celui illustré dans la figure 1, on a constaté qu'une dimension de récipient et une vitesse de rotation permettant d'atteindre

  
 <EMI ID=52.1> 

  
de soumis à la vaporisation instantanée et une pression

  
 <EMI ID=53.1> 

  
liquide 37 ne soit pas importante au point de noyer la sortie de vapeur 38 pendant le démarrage, quand il n'existe pas de différences de pression de vapeur entre les évaporateurs poux!

  
 <EMI ID=54.1> 

  
de la vapeur vers l'appareil de vaporisation suivant,. Ces  résultat$ peuvent être atteinte tant en choisissant correc-

  
 <EMI ID=55.1>   <EMI ID=56.1> 

  
 <EMI ID=57.1> 

  
 <EMI ID=58.1> 

  
liquide en une pression de celui-ci et 1" addition de petites saillies. sur les pointes des ailettes 36 du rotor, prévue. 

  
 <EMI ID=59.1> 

  
 <EMI ID=60.1> 

  
Il est évident qu'on peut employer presque

  
 <EMI ID=61.1> 

  
per, et la surface avant des ailettea a tendance à recueillir  le liquide pulvérisé,. Le déflecteur 43, de forme convexe

  
 <EMI ID=62.1> 

  
 <EMI ID=63.1> 

  
entrant vers la paroi extérieure du récipient 31 avant que  puisse se produira aucune séparation de la vapeur et du li-

  
 <EMI ID=64.1> 

  
tsar, on a pu séparer quatre pieds cubes par minute d'air ;  partir de quatre gallons par minute de liquide mousseux
(solution aqueuse de détergent) à une vitesse de rotation de

  
 <EMI ID=65.1>   <EMI ID=66.1> 

  
plan dix fuis aussi grande.

  
D'autres formes d'appareils de vaporisation instantanée peuvent s'employer pour réaliser la séparation vapeur-liquide et l'action de pompage qui rentre dans la 

  
 <EMI ID=67.1> 

  
velopper la pression centrifuge nécessaire et les conduites
46 du transport du liquide entre les appareils de vaporisation tournent également. Dans cette disposition, il n'est

  
 <EMI ID=68.1> 

  
dans le récipient 45 peut être complètement vide on peut contenir des ailettes 47 similaire* aux ailettes 42 des fi-

  
 <EMI ID=69.1> 

  
à l'intérieur d'ouvertures appropriées dans ces plaques de support OU cloisons 49, l'étanchéité par rapport à ces der-

  
 <EMI ID=70.1> 

  
 <EMI ID=71.1> 

  
outre le positionnement: des ailettes 17 qui, comme indiqué , sont similaires aux ailettes 42 illustrées daas les figures

  
4 et 6. La figure 8 montre en outre le positionnement relatif des sorties de vapeur 38A par rapport aux conduites 46 

  
de transfert du liquide disposées à la périphérie. 

  
i 

  
 <EMI ID=72.1>  porisation instantanée de la figure 7 par rapport à ceux  décrits précédemment sont la simplicité de construction et la consommation d'énergie réduite qui résulte du fait que la

  
 <EMI ID=73.1> 

  
dans chaque récipient de vaporisation. Les principaux désavantages sont la difficulté plus grande d'empêcher la centrifugation des matières solides en suspension dans le liquide vers les parois du récipient et le plus grand diamètre et, par conséquent, la plus grande vitesse superficielle à laquelle les dispositifs d'étanchéité 48 entre les étages de vaporisation doivent fonctionner.

  
Coma indiqué ci-dessus, la figure 9 illustre un ensemble dans lequel ou utilise un certain nombre de dispositifs de vaporisation instantanée, empilés, dans des systèmes tels que ceux illustrés plus schématiquement dans les figures 1 et 5. En se repartant plus particulièrement à la figure 9, on voit qu'ici une série de récipients superposés pour entourer les impulseurs sont illustrés généralement en A, B et X. En se référant au récipient B, la ligne brisée indique simplement qu'il peut y avoir un nombre raiscnnable quelconque de récipients intermédiaires (voir la figure 1 qui en montre six) qui tous seraient du mime type de construction. Chacun de ces récipients, sauf le récipient A le plus élevé est associé à une cloison 75 correspondant aux cloisons 3 de la figure 1 et dont l'étanchéité est assurée par un moyen tel que la bride 80 et :Le joint torique 81.

  
Le récipient A le plus élevé présente assez bien la même forme que les récipients de vaporisation B et

  
 <EMI ID=74.1> 

  
 <EMI ID=75.1> 

  
liquide résiduel du système par des perforations 108 prévues

  
 <EMI ID=76.1>   <EMI ID=77.1> 

  
rentielle descendante 82, et de là, au tuyau d'évacuation

  
83. Le récipient A n'a pas seulement le même joint torique

  
 <EMI ID=78.1> 

  
 <EMI ID=79.1> 

  
rotation simultanée et reposent sur une bride circulaire ou douille 79 s'étendant vers le haut comme indiqué dans la figure 9. Ces éléments 79 peuvent faire partie inté- <EMI ID=80.1> 

  
à pouvoir être entraînés à l'unisson et à cette fin, il est prévu un carter 85, pour un ensemble de poulie approprié, qui est attaché par des boulons 88 à la plaque supérieure

  
 <EMI ID=81.1> 

  
commande 90, qui est clavetée sur un arbre de commande 91, constitue un dispositif d'entraînement approprié pour les

  
 <EMI ID=82.1> 

  
dans le carter 85 sous la forme d'une combinaison de couples verticaux et radiaux et ceci dans un but évident. L'arbre de commande 91 est équipé d'une ouverture ou passage interne

  
 <EMI ID=83.1> 

  
cevoir un élément de raccord 97 de dimension complémentaire   <EMI ID=84.1> 

  
 <EMI ID=85.1> 

  
 <EMI ID=86.1> 

  
désignes par le No. 100. En ce qui concerne l'enveloppe A  et l'impulseur qu'elle contient, le moyeu 98 est ajusta

  
à l'intérieur d'une douille appropriée 99, maintenue en position par le type habituel de bague de retenue 102. En ce qui concerne les récipients intermédiaires B aussi bien

  
 <EMI ID=87.1> 

  
des impulseurs est monté de manière similaire, de sorte qu'en raison du fait que chaque élément de raccord 97 est inséré dans 1: ouverture hexagonale du moyeu d'impulseur supérieur suivant, tous lee impulseurs seront bloqués ensemble pour tourner à l'unisson.

  
Canne on le voit dans cette figure, la légende <EMI ID=88.1> 

  
 <EMI ID=89.1> 

  
liquide progresse vers le haut, pendant le fonctionnement,  par des ouvertures appropriées 110, disposées concentrique-  ment dans chaque plaque supérieure de récipient pour gagner  le récipient supérieur suivant. Le liquide sort finalement du récipient supérieur A par des ouvertures 108, comme indiqué encore par la légende 'sertie du liquide". De même, chacun des récipients intermédiaires et inférieur, c'est-à-dire les . récipients B à X sont munis de sorties 115 pour la vapeur,

  
qui entourent le moyeu 98 de chacun des impulseurs intervenants. Dans chaque cas, ces sorties débouchent dans l'espace compris entre deux cloisons 75. En ce qui concerne particulièrement les récipients intermédiaires, telà que les  récipients B, le positionnement relatif des sorties du liquide

  
 <EMI ID=90.1>   <EMI ID=91.1> 

  
dire le récipient X illustré dans la figure 9, celui-ci contient naturellement l'impulseur inférieur. Dans ce cas, cet  impulseur est supporté par la même bride verticale 79 et l'ensemble de l'impulseur est en outre claveté ou Moqué avec la plaque inférieure du récipient X, par un moyen tel que la vis ordinaire 125 vissée dans le moyeu 98 de l'impulseur inférieur 100, comme illustré dans la figure 9.

  
En outre, en ce qui concerne la figure 10 représentant une section transversale dans l'un des récipients le trajet du courant de vapeur par l'ouverture 115 est indiqué par les flèches. De titane, l'ouverture d'entrée du liquide est désignée par 105 et l'ouverture de sortie au liquide, au-delà de la plaque d'écumage 116, vers les tubes de courte longueur, est indiquée en 110. D'autre part, la figure 10 illustre certains canaux formés dans la plaque de couverture et désignés par 117. Ces canaux sont plus clairement indiqués dans la figure 11 et ont la forme indiquée dans celle-ci. Le but de ces canaux est de diriger plus facilement le fluide propulsé vers les différentes sorties 110 du liquide. Quatre dépressions convergentes 117 sont formées dans le couvercle du récipient par des parois 118.

   Ces dépressions servent à diriger le liquide sortant des impulseurs vers les sorties
110. Les extrémités radialement extérieures des parois 118 se terminent en-deça des parois du récipient, pour fermer

  
une rainure 119 dans laquelle passe la lame de racleur 125

  
de l'ailette 120 de l'impulseur (voir figures 13 et 14).

  
Le but de ce racleur 125 est d'enlever les dépôts de matières solidifies qui peuvent s'accumuler dans cette zone par

  
suite d'un usage continu. Les figures 13 et 14 illustrent

  
 <EMI ID=92.1>  figure 13 est une vue de dessus de l' impulseur et la figure  <EMI ID=93.1> 

  
de forme convexe ou hémisphérique, marque une différence entre lesparties supérieure et inférieure des ailettes d'impulseurs. Comme le montre la figure 13, entre les parties supérieures

  
 <EMI ID=94.1> 

  
ouverture pour la sortie de lavapeur, comme indiqué par les flè-

  
 <EMI ID=95.1> 

  
toute son étendue verticale ; toutefois, comme illustré dans la figure 14 qui représente une vue de dessous de celle-ci, les extrémités intérieures des ailettes sont continues et se fon- <EMI ID=96.1> 

  
 <EMI ID=97.1> 

  
sition a pour but d'assurer l'étanchéité de l'ailette dans sa partie inférieure centrale, en refoulant ainsi le mélange li-

  
 <EMI ID=98.1> 

  
au-delà des bords de celle-ci, et de là, vers le haut, contre la paroi du récipient où se forme une mince feuille de liquide.

  
Quoique le but principal de la présente de

  
 <EMI ID=99.1> 

  
sation instantanée qui pourrait transférer un liquide en cours de vaporisation à desniveaux plus élevés dans des conditions contrôlées, elle présente d'autres caractéristiques qui sont aussi très avantageuses. L'une de celles-ci est que le volume occupé par les évaporateurs est seulement une petite fraction
(environ 10 : 200) du volume exigé par les évaporateurs habituels. Ceci résulte principalement de la profondeur fortement réduite deliquide dans les évaporateurs, qui est rendue possible par le développement de la pression centrifuge sur le liquide et l'espace fortement réduit exigé au-dessus du liquide pour la séparation de celui-ci et de la vapeur. Un autre avantage est que les forces centrifuges s'exerçant sur le liquide  <EMI ID=100.1> 

  
sont beaucoup plus importantes que les forces de gravité. Ceci permet l'emploi des évaporateurs même dans une position horizoncale et rend leur fonctionnement insensible au mouvement extérieur, tel qu'on pourrait le rencontrer en utilisant ces appareils à bord d'un navire de mer. Un autre avantage est que ces éva-  porateurs permettent au liquide de se vaporiser instantanément plus près de la température d'équilibre de l'espace où se trouve  la vapeur. Dans un évaporateur ordinaire, tel qu'utilisé dans  un évaporateur à plusieurs étages, la profondeur du liquide est de 1 pied ou plus et la pression hydrostatique du liquide empêche la partie de celui-ci qui se trouve près du fond du récipient de s'évaporer instantanément à la pression régnant dans

  
 <EMI ID=101.1> 

  
vention, même si les forces centrifuges augmentent la pression hydrostatique effective, la profondeur de liquide est normale ment si faible que contre la paroi extérieure de l'évaporateur, il se trouve à une pression essentiellement inférieure à celle du liquide se trouvant dans le fond d'un évaporateur ordinaire. De même, l'action des ailettes d'impulseurs, si on les emploie., assure un haut degré de turbulence qui permet d'exposer le liquide répétitivement à la pression la plus basse régnant à sa surface, en assurant ainsi à nouveau un meilleur équilibre.

  
Il est évident qu'outre 1'évaporateur à vaporisation instantanée à plusieurs étages, il existe nombre d'autres applications pour les évaporateurs de l'invention. Une application pourrait être prévue en conjonction avec un évaporateur ordinaire à effets multiples, à alimentation à contrecourant, tel que ceux employés pour concentrer la liqueur de cuisson épuisée provenant de la fabrication de la pâte de bois. Dans ce type d'évaporateur, la liqueur concentrée sort chaude de l'étage à la température la plus élevée. La chaleur qu'elle contient peut être récupérée dans les étages à température plus basse de la série. Ceci est maintenant réalisé dans  les évaporateurs fixes habituels, mais le liquide est visqueux

  
et mousse fortement, de sorte qu'on utilise seulement quelques  étages de vaporisation, ce qui ne permet de récupérer qu'une  fraction de la chaleur contenue. Avec le type d'évaporateur 

  
de la présente invention, où les besoins d'espace sont beaucoup  plus réduits et où les liquides mousseux peuvent être traités  plus facilement, il serait pratique de vaporiser instantanément  le liquide chaud dans un nombre d'étages plus grand en récupé-  rant ainsi une plus grande proportion de la chaleur contenue et  d'une manière plus efficace. 

  
Une autre application de l'évaporateur de  l'invention est le chauffage par contact direct d'un autre liqui-&#65533; de qui ne peut pas ou ne doit pas être chauffé par contact avec  la vapeur se condensait* Un exemple serait le réchauffement à  plusieurs étages d'un liquide détartrant qui ne pourrait pas 

  
être réchauffé dans un échangeur ordinaire contenant des surfaces,, chauffantes métalliques. '  La figure 5 montre, sous une forme schémati-  que, une telle application de l'évaporateur de l'invention pour  <EMI ID=102.1> 

  
rait être nécessaire avant l'introduction de l'eau d'alimentation&#65533; dans un évaporateur amcrcé ea vue d'une nouvelle concentration 

  
 <EMI ID=103.1> 

  
dissout, mais quand elle est chauffée à une température approxima  <EMI ID=104.1> 

  
approximative de 200 ppm seulement. Dans la figure 5, l'eau  d'alimentation venant de la conduite 50 est réchauffée dans une 

  
 <EMI ID=105.1> 

  
des conduites 52 à des températures et des pressions successive-  ment plus élevées. Le transfert de liquide entre les étages 

  
 <EMI ID=106.1> 

  
hydrostatiques ou, comme indiqué, de roues à aubes 53 tournant dans une chambre 54 ouverte d'un côté dans le haut et de l'autre côté, dans le bas. Le liquide entre donc dans une roue à aubes  par l'ouverture 55 et en sort par l'ouverture 56 en passant d'un espace de condensation au. suivant . Le c8té "vide" de la roue

  
à aubes, qui revient de l'ouverture 56 à l'ouverture 55, se rem-

  
 <EMI ID=107.1> 

  
la transfère à l'étage de pression inférieure suivant et agit ainsi comme un évent pour évacuer de chaque étage les gaz non condensables. Les gaz d'échappement accumulés sont ultérieure-

  
 <EMI ID=108.1> 

  
requise pour le moteur 60; puisque l'énergie nécessaire au transfert du liquide de la basse pression à la haute pression est obtenue principalement par le transfert des gaz d'échappement et de la vapeur d'une haute pression, à une basse pression* Quoique le liquide devienne sursaturé* de CaS04 quand on le

  
 <EMI ID=109.1> 

  
 <EMI ID=110.1> 

  
prévus dans les espaces de condensation et dont le rôle est de briser le courant de liquide et d'augmenter la surface de con-

  
 <EMI ID=111.1>   <EMI ID=112.1> 

  
pient peuvent être traités de manière similaire. Comme moyen d'empêcher l'accumulation de CaS04 solide sur le plancher des espaces de condensation, on peut attacher à l'arbre 59 des barres briseuses 62, avec des chaînes traînantes si nécessaire.

  
du

  
A la sortie/dernier réchauffeur 63 à contact direct. le liquide qui se trouve à une température de l'ordre de 300[deg.]F est transféré au cristallisoir 64 qui est amor-

  
 <EMI ID=113.1> 

  
peut enlever par la conduite 65. L'apport net de chaleur au système, exigé pour constituer la force d'entraînement thermique nécessaire au fonctionnement du système de préchauffage, peut être assuré en amenant de la vapeur au réchauffeur 66 sur le cristallisoir, ou en fournissant de la vapeur d'appoint au lieu de vapeur instantanée au réchauffeur inférieur 63 à contact direct. L'eau d'alimentation chaude, après équilibrage avec les germes cristallins, est clarifiée pour la débarrasser des solides,, de préférence par un clarificateur intérieur 67, dans le cristallisoir 64 ; on la fait ensuite passer à un train d'évaporateurs 68 selon l'invention, qui sont utilisés pour fournir de la vapeur, par les conduites 52, aux réchauffeurs à contact direct.

   Le liquide venant de celui des évaporateurs 68 qui est situé le plus haut est évacué par la conduite 69 comme eau épurée produite par le système. Les avantages des évaporateurs de l'invention pour ce système sont évidents et ils sont assez bien les mêmes que les avantages qu'ils offrent quand on lesutilise dans i'évaporateur à plusieurs étages à film descendant. L'avantage du

  
 <EMI ID=114.1> 

  
ble à partir d'une telle ' eau d'alimentation, avec une consom-

Claims (1)

1. mation de chaleur inférieure à un quart de celle consommée par un évaporateur à plusieurs étages ordinaire que l'on ne pourrait

   en aucun cas utiliser pour ce type d'eau d'alimentation à cause

   du problème d'entartrage. Dans un tel système, treize étages seulement s ont nécessairespour obtenir un taux de rendement de

   40, correspondant à une consommation de chaleur de 25 Btu seule-

   ment par livre d'eau produite. Ces systèmes sont utilés non seulement pour la production d'eau potable mais aussi pour éli- <EMI ID=115.1>

   centrales électriques.

   Quoique la présente invention ait été décrite!

   à propos de formes d'exécution préférées, il doit être entendu

   que des modifications et des variations peuvent être envisagées ; sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention, comme

   <EMI ID=116.1>

   domaine. Ces modifications et ces variations sont considérées

   et

   comme se trouvant dans les limites/de la portée de l'invention.

   REVENDICATIONS.

   <EMI ID=117.1>

   1. Procédé utilisé dans un système d'évaporateur à vaporisation instantanée, à plusieurs étages, dans lequel un liquide impur préchauffé est évaporé instantanément

   dans une série d'étages pour produire de la vapeur à des températures de plus en plus basses, caractérisé en ce qu'il consiste : (a) à introduire le liquide préchauffé dans un récipient cylindrique maintenu sous . une pression réduite en-dessous de

   la pression d'ébullition de ce liquide, (b) à soumettre le liquide à une force centrifuge suffisante pour provoquer son ac-

   <EMI ID=118.1> formée par vaporisation instantanée, par une réduction de pression près de l'axe du cylindre, (d) à extraire le liquide accumulé sur les parois du cylindre par des passages suffis- samment restreints pour permettre seulement l'échappement

   <EMI ID=119.1>

   second récipient cylindrique et à provoquer à nouveau dans celui-ci sa vaporisation instantanée, s. une pression encore plus basse, (f) à enlever du second récipient la vapeur pro- duite par vaporisation instantanée et (g)à condenser la vapeur j produite par vaporisation instantanée venant des deux réci- !

   <EMI ID=120.1>

   2. Procédé suivant la revendication 1. caractérisé en ce que les cylindres sont alignés axialement et tournent à l'unisson pour créer la force centrifuge.

   3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide est recueilli et évacué

   du système.

   4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cylindres sont alignés axialement

   et en ce que la force centrifuge est développée par des impulseurs tournant sur un axe commun.

   5. Procédé utilisé dans un système d'évaporateur à plusieurs étages, caractérisé en ce qu'il consiste

   (a) à chauffer le liquide, tandis qu'il s'écoule par gravité, sous la forme d'un film, sur une surface chauffante, grâce à la chaleur fournie par la vapeur se condensant à des pressions de plus en plus élevées sur les faces de la surface chauffante opposées au liquide en cours d'échauffement, (b) à recueillir le liquida réchauffé au bas de la surface chauffante, (c) à faire passer le liquide réchauffé clans une série de cylindres coaxiaux du dispositif de vaporisa- <EMI ID=121.1>

   aède intérieurement des impulseurs et est entraîné à une vitesse suffisante pour propulser le liquide de force contre ses parois, (d) à extraire lu liquide se trouvant près des parois de chacun des cylindres par des passages dimensionnés pour ne permettre que l'échappement du liquide seulement,

   (e) à recueillir le liquide échappé et à le faire passer dans le cylindre suivant, situé à un niveau plus élevé, du dispositif de vaporisation instantanée, (f) à extraire la <EMI ID=122.1>

   <EMI ID=123.1>

   vapeurs au contact de la surface chauffante pour les con_ denser et (g) à recueillir et à enlever les vapeurs condensées.

   6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le liquide résiduel ayant été soumis complètement à une vaporisation instantanée est recueilli et enlevé du cylindre du dispositif se trouvant au niveau le plus élevé et évacué du système.

   7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le liquide résiduel ayant été soumis complètement à une vaporisation instantanée est recueilli et enlevé du cylindre du dispositif se trouvant au niveau le plus élevé et partiellement recyclé vers la surface chauffante.

   8. Procédé pour chauffer un premier liquide par contact direct, par étages, au moyen de vapeur obtenue par la vaporisation instantanée, par étages, d'un second liquide, caractérisé en ce qu'il consiste (a) à faire descendre le premier liquide dans une succession de

   <EMI ID=124.1> <EMI ID=125.1>

   plus élevées dans chaque réchauffeur successif, (b) à produire les vapeurs par vaporisation instantanée du second liquide, par étages, tandis que ce second liquide monte dans une série de chambres cylindriques de vaporisation instantanée, essentiellement verticales, disposées coaxialement l'une audessus de l'autre, chaque chambre de vaporisation instantanée étant disposée approximativement au même niveau que le réchauffeur auquel elle fournit la vapeur, (c) à communiquer une force centrifuge au second liquide se trouvant dans les chambres de vaporisation instantanée pour le propulser de force contre les parois de ces chambres, (d) à extraire la vapeur se trouvant près de l'axe de" chacune des chambres de vaporisation instantanée et à faire passer ces valeurs vers un réchauffeur à contact direct adjacent, (e)

   à extraire le liquide résiduel n'ayant pas subi de vaporisation instantanée des parois de chacune des chambres de vaporisation instantanée, par des passages suffisamment restreints pour permettre seulement l'échappement du liquide, (f) à recueillir les liquides résiduels et à les faire passer dons la chambre de vaporisation instantanée située au niveau supérieur suivant, et (g) à extraire le premier liquide chauffé du réchauffeur à contact direct situé au niveau le plus bas et à extraire le second liquide refroidi de la chambre de vaporisation instantanée située au niveau le plus élevé.

   9. Appareillage utilisé dans un système prévu pour épurer des liquides impurs par la vaporisation

   caractérisé

   <EMI ID=126.1>

   en combinaison : (a) une tour de vaporisation instantanée, disposée verticalement, comprenant une série de cloisons latérales destinées à former une série d'espaces de condensation dans celle-ci et équipée d'une chambre supérieure pour

   nr <EMI ID=127.1>

   le liquide impur et d'une chambre inférieure comme puisard

   <EMI ID=128.1>

   <EMI ID=129.1>

   avec la chambre servant de puisard, de manière que le liquide impur puisse passer à travers celles-ci, (c) une série de chambres de vaporisation instantanée disposées verticalement, dont chacune est rendue étanche par rapport

   <EMI ID=130.1>

   trifuges pour propulser de force le liquide vers la périphérie de ces chambres de vaporisation instantanée et des dispositifs additionnels pour recueillir la vapeur près de l'axe de celles-ci, (d) des dispositifs associés à chacune des chambres de vaporisation instantanée pour conduire le liquide du puisard vers la chambre de vaporisation instantanée se trouvant au niveau le plus bas et de là, séquentiellement, à la chambre de vaporisation instantanée située au niveau le plus élevé, (e) des dispositifs pour conduire la vapeur de chacune des chambres de vaporisation instantanée

   <EMI ID=131.1>

   <EMI ID=132.1>

   dispositifs pour entier le liquide condensé comme condensât épuré.

   <EMI ID=133.1>

   9, caractérisé en ce que chacune des cloisons sauf celle qui se trouve au niveau le plus bas, est munie d'un conduit pour les gaz d'échappement, disposé verticalement et s'étendant depuis un espace de condensation jusqu'à l'espace de condensation adjacent. pour ainsi faire passer le gaz d'échappement et contribuer à l'évacuation du condensât d'un espace de condensation inférieur, séquentiellement ., par les espaces de condensation intermédiaires, jusqu'à l'espace de condensation situé au niveau le plue élevé, et des dispositifs pour enlever le condensât de ce dernier espace de condensation. <EMI ID=134.1>

   11. Appareillage suivant la revendica-

   <EMI ID=135.1>

   interconnecté avec l'espace de condensation situé au niveau le plus bas et un dispositif d'entrée pour amener le liquide impur à* la chambre supérieure destinée à celui-ci.

   12. Dispositif de vaporisation instan-

   <EMI ID=136.1>

   sation instantanée à plusieurs étages, utilisant une tour

   de vaporisation instantanée munie intérieurement d'au moins un espace de condensation formé dans celle-ci par des cloi- sons latérales se trouvant à l'intérieur de cette tour, caractérisé en ce qu'il comprend : (a) un récipient cylindrique fixe possédant une conduite d'admission dans le fond da celui-ci pour le liquide à vaporiser instantanément, (b)

   un isapulseur muni d'ailettes, dans ce récipient, possédant des dispositifs pour l'entraîner en rotation à une vitesse propre à propulser le liquide vers la paroi extérieure, afin de former ainsi une interface vapeur-liquide, (c) une plaque d'écumage, près du soumet de ce récipient, d'un dia- mètre inférieur au diamètre intérieur de celui-ci, afin de permettre l'échappement du liquide seulement entre les deux,

   (d) une sortie pour la vapeur, près de l'axe de rotation de l'impulseur, prévue pour conduire dans l'espace de condensation et (e) un dispositif pour assurer l'étanchéité du <EMI ID=137.1>

   13. Dispositif de vaporisation instantanée à utiliser dans les systèmes d'évaporateur à vaporisation instantanée, à plusieurs étages, utilisant une tour de vaporisation instantanée munie d'au moins un espace de conden..', sation intérieur formé par des parois latérales à l'intérieur

   ta de cette tour, caractérisé en ce qu'il comprend : (a) un récipient cylindrique rotatif possédant une conduite d'admission dans le fond de celui-ci pour le liquide à vaporiser instantanément, (b) ce récipient possédant un dispositif

   <EMI ID=138.1>

   tion &#65533; une vitesse suffisante pour propulser* le liquide de force vars la paroi extérieure et former ainsi une interface

   <EMI ID=139.1>

   récipient, d'un diamètre inférieur au diamètre intérieur de celui-ci, pour permettre l'échappement du liquide seulement entre les deux, (d) une sortie de vapeur près de l'axe de rotation du récipient, prévue pour conduire dans l'espace

   de condensation et (d) un dispositif pour le support du récipient sur l'une des cloisons.

   14. Système pour produire un certain nombre de courants de vapeur à des pressions de plus en plus basses par la vaporisation instantanée d'un liquide chaud, caractérisé en ce qu'il consiste (a) à introduire le liquide chaud dans un récipient cylindrique maintenu sons une pression réduite en-dessous de la pression d'ébullition de ce liquide,

   (b) à soumettre le liquide à une force centrifuge suffisante pour provoquer son accumulation sur les parois du récipient, <EMI ID=140.1> <EMI ID=141.1>

   à extraire le liquide recueilli sur les parois du cylindre

   <EMI ID=142.1>

   lement l'échappement du liquide, (e) à faire passer le liquide extrait dans un second récipient cylindrique dans lequel

   i <EMI ID=143.1>

   on le vaporise à nouveau instantanément à une pression encore plus basse, (f) à enlever du second récipient la vapeur produite par vaporisation instantanée et (g) à extraire le liquide recueilli sur les parois du second cylindre par des passages suffisaient restreints pour