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" Colonne rechange thermique pour gaz, vapeur ou liquides."
Dans les dispositifs d'échange thermique actuellement con- nus, tels qu'utilisés dans les diverses industries, pour des gaz, des vapeurs ou des liquides, par exemple pour le benzol, l' ammoniaque, etc..., on se heurte à de nombreux inconvénients dont le plus important, au point de vue économique, consiste en ce que les surfaces prévues dans les appareils ne sont qu'incom- plètement utilisées pour l'échange de chaleur entre les deux sub- stances conduites en courants séparés à travers le dispositif.
Il en résulte un rendement insuffisant des appareils connus.
Dans les appareils tubulaires, que l'on utilisait fréquem- ment dans le temps, les tubes sont en fer forgé, qui, en raison de sa faible résistance vis-à-vis des corps à teneur diacide,
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possède une faible durabilité. Ces appareils tubulaires ne pos- sèdent en conséquence qu'un domaine limité d'applications et com- portent, par suite des nombreux points de joint entre les coudes et les tubes, une construction complexe et un tourbillonnement défectueux des courants conduits uniformément dans les tubes, in- convénients qui se manifestent sous forme de rendement moins fa- vorable par rapport aux dispositifs d'échange thermique qui sont composés de plaques ou de plaques à languettes.
Mais même dans les dispositifs d'échange thermique, dans lesquels on se sert de plaques pour conduire et séparer les substances dont les tempéra- tures doivent être échangées, on n'obtient pas de rendement maxi- mum du dispositif par suite d'une utilisation insuffisante des surfaces présentes. Dans certains dispositifs d'échange thermique, ou réfrigérateurs, équipés de plaques, les courants séparés des deux substances passant entre les plaques sont abandonnés à eux- mêmes, de sorte que du fait qu'ils choisissent évidemment le che- min le plus court, ils ne sont pas conduit sur tous les points des plaques et qu'en conséquence les températures présentes en ces points centrent pas en action.
Il est vrai qu'on a déjà essayé de supprimer cet inconvénient par la disposition de ner- vures sur les plaques, mais on n'a pas réussi avec ces nervures a ce que chaque point des plaques entrant en contact avec une substance agisse sûrement et directement sur l'autre substance .
D'autre part, lors de la construction de l'appareil l'étanche- ment des nervures par rapport aux plaques voisines situées au- dessus ou au-dessous offre des difficultés considérables.
Même dans les colonnes d'échange thermique équipées des plaques dites plaques à languettes, on n'a pas pu réaliser la forte action mutuelle visée des températures des substances con- duites en courants séparés à travers les compartiments superpo- sés de l'appareil, car, par suite de la forme des languettes creuses, divisées par une cloison en deux chemins de courant,
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la substance coulant à travers ces languettes cède une grande par- tie de sa température de manière inutilisée aux cloisons, tandis que d'autre part ltautre substance ne lèche les languettes que suivant,un courant qu correspond environ à la largeur des passa- ges d'entrée et de sortie; car ce courant choisit le chemin le plus court entre les passages d'entrée et de sortie.
Il en résul- te que même dans les appareils à colonne avec plaques à languet- tes toutes les parties de plaques ne sont pas utilisées pour l' échange thermique et qu'en conséquence les surfaces inactives font qu'on ne peut obtenir le rendement maximum désiré, car des quanti- tés considérables des substances conduites à travers l'appareil n' avancent que lentement et s'accumulent même dans le dispositif d'échange sur les deux côtés des courants de passage .
D'après la présente invention, les substances conduites sépa- rément à travers la colonne d'échange thermique sont obligées,par la forme spéciale des plaques formant les surfaces d'échange , de lècher chaque point des surfaces, de sorte qu'il n'existe pas de points inactifs et qu'en conséquence les surfaces effectives sont en fait égales aux surfaces présentes dans la colonne. D'après l'invention, les plaques sont pourvues sur la totalité de leurs surfaces de gorges ou gouttières dont la section transversale se conforme aux exigences du eau particulier.
Les gouttières changent plusieurs fois de direction et sont reliées entre elles de manière que les côtés supérieur et inférieur de chaque plaque forment, en combinaison avec les plaques voisines, des chemins de guidage séparés positivement les uns des autres, pour les sub- stances. En conséquence ces substances doivent passer à tous les points des plaques; chaque courant est constamment en contact sur toute son étendue avec des surfaces d'échange et par suite du changement de direction fréquent il ne peut pas se former dans les courants de noyaux morts.
Les plaques d'une colonne peuvent comporter des gouttières
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de même section, ou des gouttières possédant dans le haut et dans le bas une forme de section transversale égale ou inégale. Mais on peut aussi assembler en .une colonne des plaques de grandeurs de gouttières différentes, de sorte que les chemins guides aug- mentent ou diminuent de section transversale d'une plaque à l' autre. Cette disposition est particulièrement avantageuse pour le refroidissement et la condensation de vapeurs dont le volume diminue avec l'augmentation du refroidissement ou de la conden- sât ion.
Le dessin ci-joint représente à titre d'exemple diverses formes d'exécution de l'objet de l'invention. Les figures 1 à 4 sont des coupes verticales de plaques assemblées en colonnes, tandis que les figures 5 à 10 sont des vues de dessus des plaques.
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nt Les plaques si qui composera colonne, possèdent, sur le côté supérieur et le côté inférieur, des gouttières c, de sec- tion transversale angulaire ou arrondie, gouttières qui donnent à l'ensemble de la section transversale de chaque plaque une fr- me en zigzag ou ondulée. Les gouttières sont réparties sur la to- talité de la surface de! plaques et sont disposées en cercle (fig.
5 à 7),ou en reotapgle (fig. 8 à 10) suivant la forme externe des plaques. Les gouttières de chaque surface échange thermi- que communiquant entre elles de manière continue avec un change- ment de direction multiple. Le changement de direction peut s' obtenir par une disposition en zigzag (fig. 8 ou 10), ou en spi- rale simple (fig. 9), ou en spirales antagonistes (fig. 6 et 7)
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des gouttières, ou bienjane disposition en labyrinthe (fig. 5).
Les plaques . qui peuvent être en une matière appropriée queloon- que, sont pourvues sur leur périphérie de bords de joints g, qui peuvent être élargis par des brides et qui à l'assemblage des plaques forment l'enveloppe externe de la colonne. Les parois en- tre les gouttières, parois qui forment ces gouttières, se termi- nent dans les mêmes plans horizontaux que les bords de joints g.
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La colonne d'échange thermique/peut être composée de plaques dont les gouttières 0 ont même disposition, auquel cas on pose sur cha- que plaque une même plaque retournée, de sorte que les sommets des cloisons des gouttières d'une plaque coincident avec les som- mets de la plaque voisine, ainsi que représenté sur les figures 2 et 4. Dans cette disposition, la grandeur de la section trans- versale des gouttières c et, le cas échéant, leur forme peuvent être différentes dans les diverses plaques.
Il importe que les gouttières d'une plaque coïncident avec celles de l'autre plaque et qu'en conséquence les bords des gouttières des deux plaques coïncident eux aussi. lorsque les plaques sont disposées les unes sur les autres toujours avec le même coté vers/Le haut, ainsi que représenté sur les figures 1 et 3 on place, entre les sommets des parois de gout- tière d'une plaque et le côté inférieur de la plaque voisine' , des barrettes ou nervures b qui séparent les gouttières ± les unes des autres.
Les chemins guides formés par les gouttières entre deux pla- ques commùniquent entre eux par étages de manière connue au moyen de passages, d, e, de sorte que les deux substances, entre les- quelles ltéchange thermique doit avoir lieu, sont conduites à con- tre-courant à travers la colonne sur des chemins complètement sé- parés. Les parties formant la fermeture supérieure- et la fermeture inférieure- de la colonne ne sont pas représentées au dessin.
La forme de section transversale de la plaque réfrigérante a fait que les compartiments formés par les gouttières ± sont très résistants à la pression des substances passant par des gouttières Cette résistance se manifeste particulièrement lorsqu'une seule des substances est sous pression, tandis que dans les compartiments voisines il ne règne aucune pression ou même une dépression.
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FiE S 11 M ID .- -----------.---¯¯ Colonne d'échange thermique pour gaz, vapeurs ou liquides,
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notamment pour le benzol, l'ammoniaque, etc.., constituée par des plaques superposées en nombre désiré quelconque, et formant des chemins guides séparée pour les substances coulant à contre- courant, colonne caractérisée en ce que chaque plaque est pour- vue sur la totalité de sa surface de gouttières qui sont reliées entre elles, mais changent plusieurs fois de direction, tandis que par étages alternés deux plaques forment chaque fois des che- mins guides commandés pour les deux substances parcourant l'en- semble de la colonne de manière connue, au moyen de passage de ce communication, de manière à éviter des points inactifs sur toutes les surfaces servant à l'échange thermique.
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"Thermal spare column for gas, vapor or liquids."
In the heat exchange devices currently known, as used in the various industries, for gases, vapors or liquids, for example for benzol, ammonia, etc., one comes up against numerous drawbacks, the most important of which, from an economic point of view, consists in the fact that the surfaces provided in the apparatus are only incompletely used for the exchange of heat between the two substances conducted in separate streams through the device.
This results in an insufficient yield of known devices.
In tubular devices, which were used frequently in the past, the tubes are made of wrought iron, which, due to its low resistance to bodies with a diacid content,
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has low durability. These tubular devices therefore only have a limited range of applications and, owing to the numerous joint points between the elbows and the tubes, have a complex construction and defective swirling of the currents uniformly conducted in the tubes. , drawbacks which manifest themselves in the form of less favorable performance compared to heat exchange devices which are composed of plates or of tongue plates.
But even in heat exchange devices, in which plates are used to conduct and separate the substances whose temperatures are to be exchanged, maximum efficiency of the device is not obtained as a result of use. insufficient surfaces present. In some heat exchange devices, or refrigerators, equipped with plates, the separate streams of the two substances passing between the plates are left to themselves, so that, because they obviously choose the shortest path, they are not conducted on all the points of the plates and that consequently the temperatures present in these points do not center in action.
It is true that we have already tried to eliminate this drawback by the arrangement of ribs on the plates, but we have not succeeded with these ribs so that each point of the plates coming into contact with a substance acts reliably and directly on the other substance.
On the other hand, during the construction of the apparatus the sealing of the ribs with respect to the neighboring plates situated above or below presents considerable difficulties.
Even in heat exchange columns equipped with the so-called tongue-plate plates, it has not been possible to achieve the strong mutual action aimed at the temperatures of the substances conducted in separate streams through the superposed compartments of the apparatus, because, by virtue of the shape of the hollow tongues, divided by a partition into two current paths,
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the substance flowing through these tabs yields a large part of its temperature unused to the partitions, while on the other hand the other substance only licks the tabs following, a current which approximately corresponds to the width of the passages of 'entry and exit; because this current chooses the shortest path between the entry and exit passages.
As a result, even in column apparatus with tongue plates not all plate parts are used for heat exchange and consequently inactive surfaces mean that maximum efficiency cannot be obtained. desired, since considerable amounts of the substances carried through the apparatus advance slowly and even accumulate in the exchange device on both sides of the passing streams.
According to the present invention, the substances carried separately through the heat exchange column are obliged, by the special shape of the plates forming the exchange surfaces, to lick each point of the surfaces, so that they do not There are no inactive points and therefore the effective areas are in fact equal to the areas present in the column. According to the invention, the plates are provided on all of their surfaces with grooves or gutters, the cross section of which conforms to the requirements of the particular water.
The gutters change direction several times and are interconnected in such a way that the upper and lower sides of each plate, in combination with the neighboring plates, form guide paths which are positively separated from each other for the substances. Consequently these substances must pass to all points of the plates; each current is constantly in contact over its entire extent with exchange surfaces and as a result of the frequent change of direction it cannot form in the currents of dead nuclei.
The plates of a column can have gutters
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of the same section, or gutters having at the top and at the bottom a shape of equal or unequal cross-section. But it is also possible to assemble in a column plates of different sizes of gutters, so that the guide paths increase or decrease in cross section from one plate to another. This arrangement is particularly advantageous for the cooling and condensation of vapors, the volume of which decreases with increasing cooling or condensation.
The accompanying drawing shows by way of example various embodiments of the object of the invention. Figures 1 to 4 are vertical sections of plates assembled in columns, while Figures 5 to 10 are top views of the plates.
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nt The plates si which will compose the column, have, on the upper side and the lower side, gutters c, of angular or rounded cross section, gutters which give the whole of the transverse section of each plate a fr- me zigzag or wavy. The gutters are distributed over the entire surface of! plates and are arranged in a circle (fig.
5 to 7), or as a reotapgle (fig. 8 to 10) depending on the external shape of the plates. The gutters of each heat exchange surface communicating with each other continuously with a multiple change of direction. The change of direction can be obtained by a zigzag arrangement (fig. 8 or 10), or in a single spiral (fig. 9), or in opposing spirals (fig. 6 and 7).
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gutters, or even a labyrinth arrangement (fig. 5).
The plaques . which may be of any suitable material, are provided on their periphery with joint edges g, which may be widened by flanges and which, when the plates are assembled, form the outer casing of the column. The walls between the gutters, walls which form these gutters, terminate in the same horizontal planes as the edges of the joints g.
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The heat exchange column / can be composed of plates whose gutters 0 have the same arrangement, in which case the same plate is placed on each plate, turned upside down, so that the tops of the partitions of the gutters of a plate coincide with the tops of the neighboring plate, as shown in Figures 2 and 4. In this arrangement, the size of the cross-section of the gutters c and, where appropriate, their shape may be different in the various plates.
It is important that the gutters of one plate coincide with those of the other plate and that consequently the edges of the gutters of the two plates also coincide. when the plates are placed on top of each other always with the same side facing upwards, as shown in Figures 1 and 3, between the tops of the gutter walls of a plate and the lower side of the neighboring plate ', bars or ribs b which separate the gutters ± from one another.
The guide paths formed by the gutters between two plates communicate with each other in stages in a known manner by means of passages, d, e, so that the two substances, between which the heat exchange is to take place, are conducted to con - running through the column on completely separate paths. The parts forming the upper closure - and the lower closure - of the column are not shown in the drawing.
The cross-sectional shape of the cooling plate has made the compartments formed by the ± gutters very resistant to the pressure of substances passing through the gutters.This resistance is particularly manifested when only one of the substances is under pressure, while in the neighboring compartments there is no pressure or even a depression.
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FiE S 11 M ID .- -----------.--- ¯¯ Heat exchange column for gases, vapors or liquids,
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in particular for benzol, ammonia, etc. .., constituted by plates superimposed in any desired number, and forming separate guide paths for substances flowing against the current, column characterized in that each plate is provided on the whole of its surface of gutters which are connected to each other, but change direction several times, while in alternating stages two plates each form guide paths controlled for the two substances traversing the whole of the column of known manner, by means of passage of this communication, so as to avoid inactive points on all surfaces used for heat exchange.