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perfectionnements aux appareils II!. 9 éohange de chaleur",
La présente invention se rapporte aux appareils d'échange de chaleur et plus particulièrement aux appareils pour récupérer la chaleur utilisable des gaz perdus dans les installations motrices à vapeur, dans les appareils de distillation, et autres.
Un type courant de dispositif d'échange de chaleur utilisé pour récupérer la chaleur des gaz perdus dans les installations de force consiste dans un économi-
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seur ou réchauffeur pour chauffer l'eau d'alimentation à la chaudière. Dans les installations modernes, cependant, dans lesquelles la vapeur à haute pression et température est for- mée dans la chaudière, la température de l'eau d'alimentation entrant dans cette dernière est souvent si élevée que la totalité de la chaleur utilisable des gaz perdus n'est pas récupérée.
Il en est particulièrement ainsi dans les cas où l'eau d'alimentation est initialement chauffée dans des appa- reils de réchauffage étagés, désignés sous le nom d'appa- reils à suintement, de telle sorte que cette eau pénètre dans l'économiseur à des températures pouvant atteindre 150 à 1750 et même plus. La possibilité d'échange de chaleur, dans toute installation, dépend, entre autres facteurs, de la "colonne de chaleur" c'est-à-dire de la différence de tempé- rature entre les gaz de chauffe et la matière à chauffer.
Avec des températures d'eau d'alimentation élevées, la "colon- ne de chaleur", dans un économiseur, est diminuée dans des proportions telles que ce dernier perd beaucoup de sonutilité dans les installations à haute pression.
Dans le but d'éviter les pertes considérables dues à l'incapacité de l'économiseur à récupérer la chaleur utili- sable des gaz, les réchauffeurs d'air sont actuellement communément employés. Ils offrent une plus grande "colonne de chaleur" du fait que la température de, l'air entrant'dans le réchauffe-or est considérablement plus basse que la tem- pérature de l'eau d'alimentation pénétrant dans l'économiseur.
Le réchauffeur d'air n'est pas toujours utilisé à l'exclusion de l'éoonomiseur, un petit économiseur étant habituellement prévu dans le but d'augmenter la température obtenue dans le réchauffeur étagé. Si on utilise, à la fois, un économiseur et un réchauffeur, le réchauffeur d'air suit l'économiseur à cause de la plus grande "colonne de chaleur" à la basse
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température ou à l'extrémité d'entrée. Cependant, en raison du fait que l'économiseur absorbe une partie considérable de la chaleur des gaz chauds avant que ces derniers n'atteignent le réchauffeur d'air, il y a une perte considérable de la "oolon- ne de chaleur" à la sortie du réchauffeur. En d'autres termes, le réchauffeur d'air ne permet pas de tirer entièrement profit de la haute température des gaz perdus.
L'objet principal de la présente invention oonsiste à réaliser un appareil d'échange de chaleur oomprenant un dispositif pour chauffer à la fois l'air de oombustion et l'eau d'alimentation et permettant d'absorber entièrement la chute de température des gaz perdus, pour distribuer la ohaleur utilisable à la fois à l'air et à l'eau.
L'appareil comprend à la fois un réchauffeur d'air et un réchauffeur d'eau d'alimentation et est de construction simple et compacte.
Il comporte des tubes d'air et d'eau qui sont dis- tribués les uns entre les autres et disposés de façon à être léchés par les gaz chauds, les tubes d'air et d'eau étant en même temps disposés de façon à être soumis à une ' colonne de ohaleur" utile maximum.
Dans sa forme d'exécution préférée, l'appareil consis- te en un carter unique comportant un certain nombre de tubes d'air et un nombre moindre de tubes d'eau distribués parmi les tubes d'air.
En outre, l'invention comprend,dans son cadre, la réalisation de tubes d'eau avec des surfaces en saillie laté- rales externes, grâce auxquelles la capacité d'absorption de la chaleur de ces tubes est considérablement augmentée par rapport à la capacité d'absorption de tubes lisses. la surface externe totale des tubes d'eau est de préférence égale à l'im- portance de la surface qui serait formée par des tubes lisses
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de même diamètre et est comprise dans le même volume avec un espacement qui peut être réduit au minimum. Ainsi les tubes d'eau à surfaces en saillie peuvent être espacés à des distances considérables les uns des autres, laissant ainsi un espace suffisant pour l'introduction de tubes d'air.
Le nombre des tubes d'air pour lesquels un espace est ménage entre les tubes d'eau est ordinairement suffi- sant pour maintenir une température appropriée entre la chaleur cédée à l'eau et la chaleur cédée à l'air.
Au dessin annéxé: la fig. 1 est une vue de face, partiellement en coupe suivant la ligne 1-1 de la fig. 2, représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécutionpréférée d'un appareil d'échange de chaleur conforme à l'invention; la fig. 2 est une vue de côté, en coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 et la fig. 3 est une coupe horizontale suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.
La forme d'exécution représentée de la présente invention comprend un carter ayant des fonds 4 et des côtés 6. A l'intérieur du carter, est prévu un conduit 8 limité par des tôles tubulaires 10 et 12. Une extrémité du carter comporte des chambres d'entrée et'de sortie d'air, supé- rieure et inférieure 14 et 16, séparées par une cloison horizontale 18.
L'appareil est, de préférence, construit pour former un contre-courant entre les gaz de chauffe et l'air et l'eau à chauffer. Dans la forme d'exécution préférée de l'invention, les gaz de chauffe s'élèvent depuis la chaudière, par le conduit 8, comme indiqué par la flèche aux fig. 1 et 2, au-dessus et au fond, tandis que l'air et l'eau, entrant au-dessus de l'appareil sont évacués au fond.
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Dans les tôles tubulaires sont montées un certain nombre de rangées de tubes à air qui, comme représenté fig. 1, sont étagées. Ces tubes sont élargis, à leurs extrémités, pour permettre leur fixation aux tôles. Le groupe supérieur des tubes, c'est-à-dire celui se trouvant au-dessus de la cloison
18, entraînent l'air depuis la chambre d'entrée 14 à une extrémité de l'appareil, à la chambre de renversement 22 à l'extrémité opposée, où l'air partiellement chauffé est renvoyé en arrière et vers le bas, par le groupe inférieur de tubes dans la chambre de sortie 16, depuis laquelle il est,dirigé dans la chambre de combustion du foyer.
Comme représenté fig. 1, un certain nombre de tubes à air sont omis dans les rangées alternées, et, dans les espaces libres, sont logés des tubes d'eau 24. Ces tubes d'eau oonduisent l'eau d'alimentation depuis une entrée 26 au-dessus du carterà une sortie 28, au fond. Chaque tube d'eau comporte une surface d'absorption de la chaleur allongée, sous la forme de rebords 20, grâce auxquels la surface externe de chaque tube d'eau est largement augmentée. Les tubes d'eau sont tous reliés en série par des coudes de retour 32, et sont étagés les uns wu les autres, au milieu des tubes d'air et avec ces derniers.
Dans la présente forme d'exécution, les tubes d'eau sont pourvus de rebords de dimension et d'espacement tels que la surface exposée aux gaz chauds soit d'environ sept fois la surfaoe d'un tube lisse de même diamètre. L'utilisation de surfaces agrandies sur les tubes d'eau permet, par suite, de ne recourir qu'au septième du nombre de tubes pour obtenir la même surface de chauffe qu'on obtiendrait avec des tubes lisses.
De préférence les tubes d'eau sont d'un nombre et d'un espacement tels que la surface de chauffe externe totale des tubes d'eau est approximativement la même que le total
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de la surface de chauffée pratiquement utilisable dans un appareil de même dimension comportant des tubes d'eau lisses.
Un espace suffisant est ainsi ménagé dans le carter pour les tubes d'air, lesquels, puisqu'ils n'exigent ni coudes ni autres liaisons, peuvent être espacés de façon à être très voisins les uns des autres.
Les tubes d'air et d'eau sont maintenus propres et libres de suie et de poussières, au moyen de souffleurs 34 qui consistent dans des tubes de vapeur traversant longitu- dinalement les chambres d'entrée et de sortie et transver- salement le conduit. Ces tubes sont pourvus de perforations
36 disposées de façon à diriger la vapeur vive, à des in- tervalles déterminés, sur les tubes voisins d'air et d'eau, de façon à entraîner toute accumulation de poussière ou de suie.
La construction ci-dessus décrite dans laquelle les tubes d'air et d'eau sont logés à l'intérieur du même carter et peuvent être exposés à la même "colonne de chaleur" réa- lise un appareil très réduit et efficace. L'utilisation de surfaces additionnelles latérales sur les tubes d'eau ménage encore considérablement l'espace. La diminution d'encombre- ment est encore réalisée par le rapprochement des tubes d'air, aussi bien horizontalement que verticalement, et cela, en combinaison aveo la grande vitesse des gaz, permet une augmentation de la vitesse du transport de la chaleur et une réduction de l'accumulation des suies et des poussières.
Alors que, dans l'exemple d'exécution représente, les gaz de chauffe sont ascendants tandis que l'eau et l'air suivent un chemin en général descendant, on doit se rendre compte que cela n'est pas essentiel et qu'au contraire, si on le désire, les sens d'écoulement peuvent être modifies bien qu'à l'ordinaire l'air et l'eau auront un courant oppose
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à celui des gaz chauds.
La présente invention n'est pas limitée à la combinaison des tubes d'air et d'eau sous une même "colonne de chaleur", ni à une proportion quelconque déterminée des surfaces de chauffe d'air et d'eau. Les conditions de l'installation déterminent la quantité de surfaoe de chauffe requise dans los tubes d'eau et, de façon similaire, dans les tubes d'air. Tandis que, de préférence, chaque série de tubes est disposée de façon que, à la fois l'air et l'eau, soient soumis à la pleine chaleur des gaz chauds, la pré- sente invention, néanmoins, comprend dans son cadre une construction dans laquelle les tubes d'eau et les tubes d'air peuvent s'étendre sur une partie seulement de la chambre de chauffe