CH297557A - Procédé pour effectuer un échange de chaleur entre une matière pulvérulente et un fluide et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. - Google Patents

Description

  



  Procédé pour effectuer un échange de chaleur entre une matière pulvérulente
 et un fluide et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.



   La présente invention concerne un procédé pour effectuer un échange de chaleur entre une matière pulvérulente et un fluide.



   Ce procédé est caractérisé selon   l'inven-    tion par le fait qu'on établit un lit allongé formé de ladite matière pulvérulente rendue mouvante au moyen d'un courant, de gaz uniformément distribué s'écoulant à travers ce lit depuis le fond de celui-ei vers le haut, qu'on fait circuler ledit fluide dans des   élé-    ments échangeurs de chaleur plongés dans ledit lit, qu'on fait arriver de la matière pulvé  rulente d'une manière continue à    une extrémité du lit et à proximité de son fond, et qu'on évacue de la matière pulvérulente de façon continue à la partie supérieure de l'extrémité opposée du lit en évacuant, le gaz au fur et à mesure qu'il se sépare de la ma  tière ainsi évacuée,    le   tout.

   de façon que la    matière pulvérulente rendue mouvante du lit progresse le long de celui-ci en échangeant de la chaleur avec le fluide circulant dans les éléments échangeurs de chaleur plongés dans ce lit.



   L'invention comprend   également un appa-    reil pour la mise en oeuvre de ce procédé et caractérisé en te qu'il comprend une auge allongée horizontale, une paroi horizontale perméable aux gaz située à distance du fond   de l'auge    de façon à séparer un compartiment   lran.

   sporteur supérieur, destiné à eontenir    le lit de matière pulvérulente mouvante,   d'un    compartiment inférieur, au moins une conduite pourvue d'un organe de réglage pour l'introduction de gaz sous pression dans ledit compartiment inférieur,   des éléments échan-    geurs de chaleur montés dans le compartiment transporteur de l'auge le long de   celui-ci,    un dispositif permettant d'introduire la matière pulvérulente d'une manière continue à une extrémité du compartiment transporteur à proximité du fond de celui-ci et un dispositif permettant d'évacuer la matière   pulvéru-    lente d'une manière continue à l'autre extrémité du compartiment transporteur à la partie supérieure de   eelui-ei.   



   Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de 1'appareil échangeur de chaleur suivant l'invention pour la mise en ouvre   d'une    forme d'exécution, également donnée à titre d'exemple du procédé selon l'invention.



   La fig.   1    est une coupe verticale   longitudi-    nale de cette forme d'exécution de l'appareil suivant l'invention.



   La fig.   2    est une coupe verticale transversale du mme appareil suivant   2-2    de la   fig. 1.   



   L'appareil représenté comporte une auge allongée dont l'ensemble est indiqué en   A.   



  Dans cette auge A est disposée, à distance de son fond, une paroi horizontale perméable à   1'air    10 séparant un compartiment transporteur supérieur 11   d'une    boîte à air inférieure   12.    Cette paroi comprend, par exemple, une toile, textile ou métallique, reposant sur une grille support 10a et permet le passage de   l'air,    mais retient la matière pulvérulente. La boîte à air 12 reçoit de l'air comprimé par l'orifice 13 et le conduit à air   14,    muni d'une vanne de réglage non représentée.



   A une extrémité, l'auge présente une paroi transversale 15 dont la partie inférieure inclinée 16 forme le fond   d'une    caisse d'alimentation   16a,.    Des moyens (non représentés) sont prévus pour faire arriver par   gravité un cou-    rant continu de matière pulvérulente chaude, par exemple de l'alumine calcinée, dans cette caisse par le conduit adducteur 17. Une vanne 18, qui peut tre déplacée verticalement, sépare la caisse   16a    du compartiment transporteur et règle une ouverture de communication   18a    qui permet le passage de la matière pulvérulente de la caisse   16c    dans la partie inferieure du compartiment transporteur audessus de la paroi 10.

   La vanne 18 est munie d'un dispositif manuel de commande 19 constitué par un volant de manoeuvre 20 engagé sur le filetage   d'une    vis solidaire de cette vanne. En faisant tourner le volant 20, on peut ainsi élever ou abaisser la vanne 18 et ainsi régler le débit de matière pulvérulente introduite dans le compartiment 11.



   Du moment que le débit   d'une    matière pulvérulente d'une densité déterminée   quel-    conque, à travers l'ouverture 18a, dépend largement de l'angle du talus naturel d'éboulement de la matière, le réglage vertical de la vanne 18 est très utile du moment qu'il permet d'obtenir les conditions les plus favorables au fonctionnement malgré les variations des caractéristiques physiques de la matière.



   Le dessus du compartiment transporteur 11 est fermé, pour isoler l'intérieur de l'air extérieur, par un couvercle 22 fixé par des boulons   22b    à des brides   22a.   



   Des éléments échangeurs de chaleur   25    constitués par des serpentins de forme aplatie sont montés dans le compartiment transpor  tel,      11    le long de celui-ci ; ils sont branchés en série et reliés à une source appropriée de fluide de refroidissement de façon que ce fluide circule dans les éléments   25    à partir de l'extrémité du compartiment Il opposée à l'extrémité d'alimentation vers cette extrémité. Bien entendu, on peut réunir les serpentins de refroidissement en parallèle, ou en série parallèle, sans s'écarter du principe de l'appareil.



   Les éléments échangeurs   25    peuvent avoir une forme quelconque n'obstruant pas exagérément le passage de la matière pulvérulente.



  Cependant, on a trouvé que l'utilisation   d'élé-    ments constitués par des tubes formant des serpentins de forme aplatie, tels que les montre le dessin, est particulièrement satisfaisante.



   A l'extrémité d'évacuation du   compati-    ment transporteur 11 est disposée une paroi transversale fixe 26 contre laquelle coulisse un volet   27    mobile verticalement, dont le bord   supérieur 27s forme    le seuil d'un déversoir par-dessus lequel la matière pulvérulente se déverse dans la trémie   28    munie d'un conduit d'évacuation de cette matière. La position du volet mobile verticalement 27 est commandée de la mme manière que celle de la vanne 21 par un volant de manoeuvre 30 engagé sur le filetage d'une broche mobile verticalement 31.



   Une cheminée 32 est prévue au-dessus de la trémie 28 pour évacuer l'air au fur et à mesure qu'il se sépare de la matière   pulvéru-    lente dans la trémie   28.   



   L'auge   A    est convenablement maintenue au-dessus du plancher de l'installation par des pieds 33 et   34.   



   Le fonctionnement de l'appareil est le suivant :
 La matière pulvérulente chaude, telle que de l'alumine calcinée ou matière similaire, arrive de façon continue par gravité dans la caisse   d'alimentation 16a et    passe dans le   com-    partiment transporteur 11 à proximité du fond 10 de   celui-ci    par   l'ouverture 18a.    L'air ou un autre gaz s'élève en un courant eonvenablement réglé et uniformément distribué à travers la paroi 10. Au fur et à mesure que la matière pulvérulente passe au-dessous de la vanne   18,    l'air s'élève à travers cette matière et annule ainsi sensiblement l'angle de son talus d'éboulement. La matière pulvérulente   (revient    mouvante et se comporte à peu près comme un liquide.

   Elle s'étale sur la paroi   10,    après quoi elle commence à remplir le com  ) artiment    11. Des que le niveau de la matière pulvérulente rendue mouvante atteint, dans le compartiment transporteur 11, le niveau du seuil   27a,    elle commence à se déverser dans la trémie   28,    en passant sur ce seuil, et le débit du trop-plein passant dans la trémie 28 correspond finalement au débit d'arrivée de la matière pulvérulente chaude dans la caisse d'alimentation 16a. Le niveau du lit de   matière mouvante que contient    le compartiment transporteur 11 reste sensiblement constant, ainsi qu'il a été indiqué en 35.

   Cependant, on doit noter que chaque particule individuelle de la matière pulvérulente eircule de l'orifice d'entrée 18a vers le seuil de sortie   27a    et passe en mme temps autour et sur les serpentins   25    dans lesquels circule le liquide de refroidissement.



   Au fur et à mesure que la matière pulvé  rulente    refroidie se dépose dans la trémie   28,    l'air se sépare de cette matière et s'élève dans la cheminée d'évacuation   32.    La matière pulvérulente refroidie est soutirée par gravité par le conduit monté au fond de la trémie 28.



   Au lieu d'utiliser l'appareil décrit pour le refroidissement d'une matière pulvérulente, on peut bien entendu l'utiliser également pour chauffer une matière de ce genre.



   Il est évident que pour obtenir   nn Fonc-    tionnement convenable de l'appareil décrit, la vitesse de sortie de   l'air    utilisé pour rendre la matière mouvante, tout en devant   etre suf-    fisante pour obtenir cet effet, doit tre maintenue sensiblement au-dessous de celle pour laquelle une partie ou la totalité des particules solides est entrainée en suspension par le gaz.



   L'efficacité de 1'appareil décrit au point de vue transmission de chaleur et récupération de la ehaleur dans le liquide de refroidissement est remarquable, ainsi qu'il ressortira de l'exemple ci-après qui indique le bilan   thermi-    que obtenu avec un appareil construit à   l'échelle d'un    appareil   d'essai.   



   Exemple   empe.-   
 On a utilisé, comme appareil d'essai, un appareil établi selon les fig.   1    et 2 et   présen-    tant une longueur de 3,60 m et une largeur de 0,46   m,    comportant un compartiment transporteur de 3 m de longueur, 46 cm de largeur et une profondeur de 1,06 m, équipé avec des vannes et des éléments échangeurs de chaleur réglables sous la forme de deux files de serpentins refroidis par l'eau. La quantité moyenne d'air utilisée pour rendre la matière pulvérulente mouvante était de 93,6 litres par minute et par   dm2.    Le débit du liquide de refroidissement dans les serpentins était de 20 litres par minute, tandis que la quantité d'alumine traversant l'appareil était de 6800 kg par heure.

   La température de l'alumine à l'entrée était de   185     C, elle était abaissée à   132     C à la sortie. La température de   l'eau    de refroidissement était de   25     C à l'entrée et de   88     C à la sortie.

   Le bilan thermique total de l'opération était le suivant :
 Cal/min Pourcentages   a)    Chaleur totale perdue
 par l'alumine 1275 100,00 b) Chaleur absorbée par   r   
 l'air rendant la ma
   tière    mouvante 100 7,84 c) Chaleur récupérée par
 le fluide de refroidis
 sement 1157 90,76   d)    Pertes de chaleur par
 rayonnement   18    1,40
 On a trouvé que dans l'exemple cité, la température dans une section verticale transversale était la mme depuis le bas jusqu'au haut.



   On a également trouvé que la chute de température le long du compartiment transporteur de l'appareil décrit était une fonction logarithmique de la distance depuis   l'extré-    mité d'entrée lorsque les éléments échangeurs de chaleur formaient une surface de refroidissement continue d'un bout à l'autre du compartiment, et variait suivant une fonction linéaire et une fonction logarithmique dans le cas   d'une surface de refroidissement    non continue.

Claims (1)

1. REVENDICATION I : Procédé pour effectuer un échange de chaleur entre une matière pulvérulente et un fluide, caractérisé par le fait qu'on établit un lit allongé formé de ladite matière pulvéru- lente rendue mouvante au moyen d'un courant de gaz uniformément distribué s'éeou- lant à travers ce lit depuis le fond de celui-ci vers le haut, qu'on fait circuler ledit fluide dans des éléments échangeurs de chaleur plonges dans ledit lit, qu'on fait arriver de la matière pulvérulente d'une manière continue à une extrémité du lit et à proximité de son fond, et qu'on évacue de la matière pulvéru- lente de façon continue à la partie supérieure de l'extrémité opposée du lit en évacuant le gaz au fur et à mesure qu'il se sépare de la matière ainsi évacuée,

   le tout de façon que la matière pulvérulente rendue mouvante du lit progresse le long de celui-ci en échangeant de la chaleur avee le fluide circulant dans les éléments échangeurs de chaleur plongés dans ce lit.

   SOUS-REVENDICATIONS : 1. Procédé selon la revendication I, pour refroidir de l'alumine calcinée pulvérulente chaude, caractérisé en ce que l'on fait eireu- ler le fluide de refroidissement dans les éléments échangeurs à partir de l'extrémité d'évacuation du lit vers son autre extrémité.

   2. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit la matière pulvérulente dans le lit par gravité.

   REVENDICATION II : Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend une auge allongée horizontale, une paroi horizontale perméable aux gaz située à distance du fond de l'auge, de façon à séparer un compartiment transporteur su périeur, destiné à contenir le lit de matière pulvérulente mouvante, d'un compartiment inférieur, au moins une conduite pourvue d'un organe de réglage pour l'introduction de gaz sous pression dans ledit compartiment inférieur, des éléments échangeurs de chaleur montés dans le compartiment transporteur de l'auge le long de celui-ci,

   un dispositif permettant d'introduire la matière pulvérulente d'une manière continue à une extrémité du compartiment transporteur à proximité du fond de celui-ci, et un dispositif permettant d'évacuer la matière pulvérulente d'une manière continue à l'autre extrémité du compar- timent transportenr à la partie supérieure de celui-ci.

   SOUS-REVENDICATIONS : 3. Appareil selon la revendication II, ca- ractérisé en ce que le dessus du compartiment transporteur est fermé par un couvercle isolant l'intérieur de ce compartiment de l'atmosphère extérieure.

   4. Appareil selon la revendication II, ea- ractérisé par une trémie disposée à l'extré- mité d'évacuation du compartiment transporteur pour recevoir la matière pulvérulente, cette trémie étant reliée à un conduit déca- cuation de la matière pulvérulente et à un conduit pour l'évacuation du gaz an fur et à mesure que celui-ei se sépare de la matière pulvérulente dans la trémie.

   5. Appareil selon la revendication II, ea- ractérisé en ce que le dispositif pour introduire la matière pulvérulente à une extrémité du compartiment transporteur comprend une caisse d'alimentation et un conduit pour introduire la matière pulvérulente par gra- vité dans eette caisse, une vanne mobile ver tiealement étant disposée pour régler une ou- verture de communication entre la caisse et la partie inférieure du compartiment trans- porteur en vue de régler le débit de la matière pulvérulente introduite dans ce dernier.

   6. Appareil selon la revendication II, ca- ractérisé en ce que le dispositif pour évacuer la matière pulvérulente du compartiment transporteur comprend un volet mobile verticalement dont le bord supérieur forme le seuil, de hauteur réglable, d'un déversoir d'évacuation pour la matière pulvérulente, la hauteur du lit de matière pulvérulente mou vante contenue dans le compartiment trans porteur étant déterminée par la hauteur dû- dit seuil.

   7. Appareil selon la revendication II, caraetérisé en ce que les éléments échangeurs de chaleur sont constitués par des serpentins de forme aplatie.