Condenseur. La présente invention se rapporte à un condenseur ù surface du type à passage uni que, c'est-à-dire à passage d'eau dans un seul sens.
Le condenseur suivant l'invention com porte une enveloppe ayant une ouverture d'admission pour les fluides gazeux à conden ser et une ouverture de décharge pour le con- densat, des moyens pour extraire l'air de l'en veloppe, une boîte d'admission d'eau disposée à une extrémité de l'enveloppe et constituant une extrémité froide pour celle-ci et une boîte de décharge d'eau disposée à l'autre extrémité de l'enveloppe et constituant une extrémité chaude pour celle-ci, et un faisceau de tubes à passage unique s'étendant longitudinale ment entre les boîtes d'eau.
Dans -des condenseurs à grande capacité qui sont nécessairement très longs, il faut que des moyens soient prévus pour supporter les faisceaux de tubes en des points intermédiai res entre leurs extrémités et dans la pratique on a prévu depuis longtemps des tôles de sup port intermédiaires longitudinalement espa cées servant à empêcher des vibrations nuisi bles des tubes de condenseur. Toutefois, de pareilles tôles de support de tubes intermé diaires peuvent sérieusement compromettre la.
circulation libre et naturelle longitudinale de gaz dans l'enveloppe de condenseur à partir de l'extrémité chaude, ou région à taux d'(,- change de chaleur relativement faible ver:; l'extrémité froide ou région à taux d'échange de chaleur relativement élevé. On a propo l d'utiliser les tôles de support de tubes inter médiaires pour subdiviser le condenseur com plètement en sections et pour anéantir ainsi complètement la tendance naturelle susmen tionnée des gaz à circuler longitudinalement à partir de l'extrémité chaude vers l'extri@- mité froide.
Contrairement à ce qui précècl,,. le condenseur suivant l'invention permet une circulation des gaz et un transfert de chaleur tels que la tendance naturelle d'écoulement longitudinal des gaz dans une enveloppe de condenseur ne soit pas compromise ou em pêchée.
Le condenseur suivant l'invention, se @a- ractérise en ce que le faisceau de tubes à pas sage unique s'étendant longitudinalement en tre les boîtes d'eau comporte deux groupes (le tubes destinés à être traversés successivement par les fluides gazeux, ces deux groupes étant espacés dans le sens transversal l'un de l'au tre, de façon à former un chemin de passage s'étendant longitudinalement dans l'enve loppe pour la circulation du fluide gazeux -. partir de l'extrémité chaude vers l'extrémité froide du condenseur.
En outre, le condenseur peut être établi de façon que les gaz, en pre nant cette direction de circulation générale, traversent une partie sensible de la surface du faisceau de tubes, de sorte que leurs consti tuants condensables sont condensés et que les constituants non-condensables sont efficace ment refroidis.
En outre, les gaz non- condensables sont extraits de préférence à partir de l'extrémité froide du condenseur ou point terminus de la circulation naturelle su énoncée et, par conséquent, les gaz non- condensables sont extraits du condenseur à la température la plus basse possible.
De préférence, le faisceau de tubes est disposé de façon à réaliser dans celui-ci un passage ou chemin longitudinal qui permet une distribution longitudinale de la vapeur après son passage à travers une partie du faisceau de tubes et avant qu'elle n'ait tra versé le faisceau de tubes entier. Dans des condenseurs des plus grandes capacités, il faut nécessairement prévoir des tôles de sup port de tubes intermédiaires et ces tôles de support intermédiaires sont établies de façon à présenter des ouvertures de grande aire de passage pour ne pas compromettre la circu lation longitudinale naturelle de la vapeur.
En plus, le condenseur peut être disposé de façon que, après que le fluide gazeux a pénétré dans presque toute la profondeur du faisceau de tubes, le fluide gazeux non- condensé qui reste, puisse circuler à partir rte l'extrémité chaude ou de décharge d'eau de circulation du condenseur, laquelle extré mité a un taux d'échange de chaleur relative ment bas, vers l'extrémité froide ou d'admis sion d'eau de circulation du condenseur; la quelle extrémité a un taux d'échange de cha leur relativement élevé.
Cette circulation pro voque une seconde répartition longitudinale du fluide gazeux, de façon à rendre ainsi le faisceau de tubes entier aussi efficace que possible, et puisque l'air ou le fluide non- condensable est extrait à l'extrémité froide du condenseur, la température de ce dernier soit réduite à un minimum.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre un condenseur en coupe horizontale; La fig. 2 montre une coupe longitudinale verticale du condenseur représenté à la fig. ? , le faisceau de tubes étant enlevé;
Les fig. 3, 4 et 5 montrent des coupes transversales suivant les lignes III-TIT, IV-IV et V-V de la fig. 1, respective ment, le faisceau de tubes étant omis dans les fig. 2 et 5, et La fig. 6 est une vue en détail de tôles de support de tubes intermédiaires.
Le condenseur représenté comporte une enveloppe 10 munie d'une ouverture d'admis sion 11 pour la vapeur qui doit être conden sée et d'une ouv enture de décharge 12 pour le liquide ou fluide condensé. A chaque extré mité de l'enveloppe 10 est fixée une tôle à tubes 13 et un faisceau de tubes 14 s'étend longitudinalement à travers l'enveloppe entre les tôles à tubes 13. La forme du faisceau de tube 14 par rapport au contour intérieur rie l'enveloppe 10 est telle qu'il délimite un es pace de distribution de vapeur 15 entourant le faisceau de tubes 14 entièrement ou sur sa plus grande partie.
A l'une des tôles à tubes 13 est fixée une boîte d'admission d'eau 16 pourvue d'une con nexion d'admission 17, tandis qu'à l'autre +,ôle à tubes 13 est fixée une boîte de décbar-e d'eau 18 munie d'une tubulure 19. Le con- denseur est du type à passage unique, les boîtes d'eau 16 et 18 étant construites et dis posées de façon que l'eau de refroidissement passe longitudinalement à travers le faisceau de tubes 14 dans une seule direction. On ap pelle un condenseur de ce genre en général un condenseur du type à passage unique.
Dans les condenseurs à grande capacité il est bon, comme il a été mentionné précé demment, que des moyens soient prévus pour supporter les tubes du faisceau en des points intermédiaires entre les tôles à tubes extrê mes 13, et, on a donc représenté dans la pré sente forme d'exécution, trois tôles de support de tubes intermédiaires 21, longitudinalement espacées, s'étendant transversalement dans l'enveloppe et dont le contour extérieur est généralement similaire au contour extérieur du faisceau de tubes 14.
Les bords p6riphéri- ques des tôles de support de tubes intermé diaires 21 sont espacés de la paroi intérieure de l'enveloppe, afin que le faisceau de tubes puisse communiquer librement sur toute sa longueur entière ià travers l'espace de distri bution de vapeur 15 avec l'admission de va- peur 11.
On peut considérer les tôles de support de tubes intermédiaires 21 comme subdivisant le faisceau de tubes en un nombre de sections 22, 23, 24 et 25, la section 22 adjacente à la boîte d'admission d'eau étant désignée comme section relativement froide et la section 25 adjacente à la boîte de- décharge d'eau 18 étant désignée comme section relativement chaude. Comme représenté en particulier aux fig. 1 et 3, le faisceau de tubes est disposé de façon à comprendre un groupe extérieur annulaire 26 de tubes et un groupe intérieur cylindrique 27, ce dernier groupe étant dis posé à l'intérieur de l'autre, de façon à, former un passage intermédiaire longitudinal 28.
Ce passage permet une circulation et distribution longitudinale du fluide gazeux après .-lue celui-ci a traversé le groupe extérieur du faisceau de tubes. Afin que cette circulation longitudinale ne soit pas compromise par les tôles de support de tubes intermédiaires 21, ces dernières sont munies d'ouvertures 29 s'étendant circonférentiellement, ces ouver tures venant coïncider avec le passage ?8 et coopérant avec celui-ci pour permettre une circulation longitudinale libre et ininterroiii- pue du fluide gazeux dans toute la. longueur du faisceau de tubes.
Comme représenté en particulier aux fig. 2, 3 et 4, une chambre 31 pouvant être désignée comme boîte à air s'étend, longitu dinalement dans toute l'enveloppe du conden seur dans le groupe intérieur du faisceau de tubes. La boîte à air 31 est supportée par un tuyau d'extraction d'air 39 et par un sup port 40. Le tuyau 39 est placé près de l'ex- trémité froide du condenseur. La boite à air 31 sert de support à un couvercle 3'? disposé de façon à recouvrir les tubes 33 faisant par tie du groupe interne du faisceau de tubes.
Tous les tubes du faisceau sont supportés por les tôles de support de tubes intermédiaires 21, sauf le groupe 33 qui s'étend au travers d'ouvertures 34 prévues dans chacune des tô les de support de tubes intermédiaires. Les ouvertures 34 permettent une circulation lon- gitudinale libre du fluide gazeux dans toute la longueur de l'enveloppe du condenseur après qu'il a traversé tout le faisceau de tubes à l'exception des tubes du groupe 33.
Toutefois, en tant que chaque tube du faisceau de tubes doit être supporté en plu sieurs points entre les tôles de support de bout, chaque tôle de support intermédiaire 21 est associée à des tôles de support inter médiaires partielles 35 et 36. Comme il est représenté aux fig. 1 et 2, les tôles partielle 35 et 36 sont espacées, respectivement, longi tudinalement des tôles de support intermé diaires correspondantes 21 aussi bien que l'une de l'autre. En plus, les tôles partielles 3'5 sont disposées pour ne supporter que les tubes centraux et extérieurs du groupe 33, tandis que les tôles partielles 36 supportent les autres tubes ou tubes intermédiaires du groupe 33.
De cette manière, tous les tubas de groupe 33 sont supportés de façon solide entre les tôles de support extrêmes, tandis qu'en même temps la circulation de fluide ga- zeux sur les tubes du groupe 33 peut se pro duire librement en sens longitudinal. En dis posant les tôles partielles suivant un arrau- gement en quinconce comme représenté, le fluide gazeux circule longitudinalement à ira; vers le condenseur suivant une direction de circulation légèrement sinueuse en assurant ainsi le contact le plus intime avec la surface de refroidissement du faisceau de tubes. Les tôles partielles 35 et 36 sont suspendues au couvercle 32.
La plus grande partie de la boîte à air 31 ne sert que de support pour le couvercle 32 et les tôles partielles 35 et 36. Toutefois. on a prévu près de l'extrémité froide du con denseur une paroi transversale 37 dans la boite à air, de façon -à ce qu'elle forme, en semble avec les parois latérales de cette ex trémité de la boîte d'air, un passage s'éten dant entre des ouvertures d'admission d'air 38 situées de chaque côté de l'extrémité froide de la partie supérieure de la boîte d'air et le tuyau d'extraction d'air 39.
Le fonctionnement du condenseur découle sans autres de la description qui précède. La vapeur qui doit être condensée, entre dans l'enveloppe par l'admission 11 et enveloppe le faisceau de tubes dans l'espace de distribu tion de vapeur 15. La vapeur est aspirée vers l'intérieur dans chacune des sections 22 à 25 à partir de la périphérie du faisceau de tubes vers le groupe intérieur 33 du faisceau. La vapeur traverse d'abord le groupe de tubes annulaire extérieur 26 et, sur son passage à travers de celui-ci, une partie de la vapeur est condensée et le condensai tombe dans la par tie inférieure de l'enveloppe et est évacuée par la décharge 12.
La vapeur qui n'est pas condensée par le groupe annulaire extérieur 26, passe au passage 28 et, étant donné que celui-ci est pratiquement interrompu sur toute la longueur du faisceau de tubes, la vapeur a une tendance naturelle à passer par ce pas sage dans une direction allant à partir de la région à taux d'échange de chaleur relative ment bas, c'est-à-dire de l'extrémité de boîte de décharge d'eau du condenseur, vers la ré gion à taux d'échange de chaleur relativement élevé, c'est-à-dire vers l'extrémité de la boîte d'admission d'eau du condenseur. De cette manière, l'extrémité froide du condenseur est pleinement utilisée.
A ce point de vue, il est à noter que, par suite du déplacement une partie de la vapeur qui a t: < i versé, par exemple, le groupe de tubes an nolaire extérieur 26 dans la section 25 du faisceai7 de tubes peut, par exemple, traverser le groupe cylindrique intérieur 27 dans la section 24. Ainsi, un déplacement longitudi nal et une distribution du fluide gazeux ayant traversé le groupe extérieur du faisceau de tubes sont assurés.
Le fluide gazeux traverse ensuite le groupe de tubes intérieurs 27 radialement et une condension ultérieure est effectuée. Le condensai ainsi produit tombe sur la sur face supérieure du couvercle 32 et de celle- ci en gouttes à la portion inférieure de l'en veloppe.
Le fluide gazeux, qui n'est pas en core condensé, pénètre dans le groupe de tubes final ou interne 331 et circule en di rection longitudinale à travers ce groupe de tubes à partir de l'extrémité chaude du condenseur vers l'extrémité froide de celui- ci. De cette manière, on obtient une seconde distribution longitudinale de la vapeur con formément à la capacité de condensation par unité des différentes sections du faisceau de tubes.
Pendant la circulation longitudi nale à travers le groupe de tubes 33, toute la vapeur encore contenue dans le fluide gazeux est condensée, tandis que la tempé rature du reste de fluide gazeux non- condensable ou d'air sera réduite constam ment à mesure que celui-ci s'approche de l'extrémité d'admission d'eau du condenseur. L'air passe finalement par les ouvertures 38 et est extrait du condenseur par la dé charge '39.
Lors de sa circulation longitudinale à partir de l'extrémité chaude vers l'extrémité froide du condenseur à travers le groupe de tubes ,33, le fluide gazeux passe par les ou vertures 34 prévues dans les tôles de sup port de tubes intermédiaires et par les por- tions de sortie prévues dans les tôles par tielles 36. Il est apparent que le fluide ga zeux entrant dans le groupe de tubes 33 à partir de chacune des sections respectives 2,2 à 23 se meut dans une direction allant vers la section de faisceau de tubes plus froide adjacente.
Lorsque la vapeur est condensée, le condensat tombe au fond de l'enveloppe, tandis que l'air continue à circuler vers les ouvertures 38 ou la région de température minimum. Le passage 28 effectue une pre mière distribution longitudinales de la va peur, tandis que l'espace associé au groupe de tubes 33 produit une seconde distribution. De cette manière, la surface entière des tu bes est rendue excessivement active.
Quoiqu'on ait représenté dans la présente forme d'exécution un type de condenseur à écoulement radial de vapeur dans lequel l'es- pâce de distribution de vapeur 15 entoure la périphérie entière du faisceau de tubes, il va de soi que des condenseurs à écoulement ra dial peuvent être construits en conformité avec l'invention, dans lesquels l'espace de distribution de vapeur ne s'étend pas entière ment ou complètement autour du faisceau de tubes.
En outre, il est évident que l'invention n'est pas limitée à des condenseurs du type à écoulement radial de vapeur, mais qu'elle peut être appliquée à différents autres types de condenseurs en vue de produire la distri bution libre et naturelle de la vapeur et du fluide gazeux sur toute la longueur dans le sens longitudinal du faisceau de tubes.