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Circuit ferme de serpentins tubulaires pour la air-- culation naturelle de vapeur à haute pression sa torée ou, surchauffée*
Il est connu de chauffer des autoclaves ou dea chau- dières de types divers, destinés au chauffage de ,l'huile ou à la trempe, à la fonte de soude caustique à la vaporisation d'eau ou autre objet analogue, soit à feu direct,
soit avec de la vapeur de chaudière ordinaire au moyen d'un circuit de chauffe à circulation naturelle* Un tel circuit est constitué de tubes métalliques étroits qui sont remplis d'eau et chauffés tandis que la deuxième partie du circuit sert à la transmission de la chaleur et est disposée dans conduire >1'appareil de chauffe* Pouun tel procéda de façon pratique avec de bons résultats et sans rencontrer de difficultés de réalisation, il est nécessaire de prévoir certaines conduites
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de retour on des dispositifs destinés à remplacer de telles conduites.
Si un tel système est incomplètement rempli d'eau il se forme, en cas de forte chauffa, de la valeur à haute ,pression$ cette formation de vapeur ayant lieu tout parti- culièrement dans la partie du faisceau tubulaire placée. dans le four soumis à l'action du foyer. Il est possible il est vrai de,remplir le système entièrement avec de l'eau.
Mais comme. l'eau ne peut céder qu'une faible quantité de chaleur, on est obligé, dans les installations importantes, de revenir à. la formation de vapeur car de la vapeur saturée à haute pression ou de la vapeur à très haute pression fai- blement surchauffée oomme on peut en obtenir dans un tel circuit, est, par suite de sa forte capacité calorfique la meilleur agent de transmission de chaleur %onnu actuelle- les ) ment dans la technique. Malgré perfectionnements apportés à cette industrie dans ces dernières années. l'obtention de vapeur sèche à haute pression dans de tels circuits tubulai- res fermés est encore soumisà de nombresues difficultés.
Ces difficultés proviennent des phénomènes naturels de l'ébullition dans des serpentins étroits: ceci sera mieux compris en se référant au dessin qui montre en même temps, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
La fig.l montre schématiquement l'installation sui- vant l'invention.
La fig.2 montre une variante de détail.
La fig.3 montre un système de vanne.
Le serpentin 2. placé dans le four 1 est chauffé par exemple par un foyer 3 placé en dessus ou en dessous du. four et alimenté par du gaz, de l'huile ou autre combustible.
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Le serpentin 2 est totalement ou partiellement rempli d'eau
Lorsque l'on a suffisamment chauffa' la vapeur commence à se former en bouillonnant dans le serpentin et exactement comme dans une chaudière. Ce bouillonnement se produit parce que les vapeurs se forment non pas seulement à la surface supérieure mais encore dans les couches profondes de liquide. S'il s'agit d'une chaudière avec grande surface supérieure, la vapeur produite peut pousser latéralement les couches d'eau supérieures, ce qui produit le bouillonnements
Dans le cas considérée il s'agit d'un serpentin tubulaire ayant par exemple 20 m/m de diamètre et 80 à 100 mètres pas ) de long.
Une poussée latérale n'est donc ici/possible, et les vapeurs produites dans le tube ne peuvent se diriger vers la chambre de vapeur qu'en poussant devant elles toute la colonne d'eau placée au-dessus. En un mot, la montée des bulles de vapeur ne peut se faire que par à=coups et très énergiquement lorsque le serpentin est chauffé de façon continue. Nais l'effet technique que l'on recherche est un chauffage du serpentin 4 dans l'appareil ou chaudière 5, avec de la vapeur sèche. Ceci n'est pas obtenu lorsque le serpentin tubulaire 2 est relié directement par la conduite de vapeur 6 aveo le récipient chauffé car toute la colonne d'eau placée en avant des bulles de vapeur se trouve ensuite poussée dans le serpentin 4.
Bien qu'il soit rempli d'eau. celui-ci ne reçoit pas en réalité de la vapeur sèche, mais principalement de l'eau chaude dans laquelle se trouve quel- ques bulles de vapeur. Pour sécher la vapeur c'est-à-dire en retirer l'eau, entrainée, on a placé dans la conduite !le )vapeur, des appareils de séchage ou de séparateurs, dans des conditions telles que d'une part une dérivation d'eau et une
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dérivation de vapeur y soient raccordées et que d'autre part le mélange puisse y jaillir régulièrement par le côté ou par en haut.
S'il s'agissait uniquement de vapeurhumide qui devrait être séohée à la partie supérieru le séparateur comme ) n'aurait aucun but Mais/il ne jaillit pas seulement de la vapeur mais que en outre, sans tenir compte des courts intervalles auxquels cela a lieu, de l'eau est continuellement introduite dans le séparateur, un séchage de la vapeur n'a pour ainsi dire aucun sens* Le flux entraine toujours, et bien plus encore dans les tambours de grande dimension, une telle quantité d'eau avec lui que la vapeur est toujours entièrement humide.
Il se produit encore un autre inconvénient particu lièrement grave aveo les dispositifs connus jusqu'à ce jour.
La vapeur à haute pression condensée dans le serpentin 4, diminue de volume puisqu'elle a toujours, jusqu'au niveau de son point critique, un poids spécifique bien plus faible que celui de 1'eau Ceci a pour conséquence la formation d'un vide: en 4 lors de la condensation, ce vide ayant alors pour effet d'aspirer de l'eau de la partie inférieure du serpentin chauffé 2 pour la conduire à travers le tube de retour de condensation 7 dans le serpentin 4. Ceci a lieu principalement lorsque 1'appareil est garnipar exemple avec un liquide froid. Cette aspiration rapide du tube chauffé 2 constitue alors un très grand danger pour la marche de l'appareil.
Il peut se produire des avaries. de marche car par suite de l'aspiration agissant dans le serpentin chauffé, clui-ci peut-être porte; au rouge et fondre de sorte que la pression de 50 ou 100 atmosphères de vapeur ou d'eau brus- quement libérée agit avec toute sa puissance aur le fouyer
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Ainsi avec' tous les systèmes connus, que ceux ci soi ent munis d'un sécheur de vapeur ou séparateur d'eau de type usuel., ou travaillent d'une autre manière, le passage de vapeur véritablement sèche vers le serpentin chauffé 4 et le passage forcé de l'eau ainsi que la circulation de vapeur ne sont pas assurés ;
d'autre part ces circuits ne sont pas réglables de 1'.extérieur* Dans tous les systèmes connus. il est impos- sible, pendant que le chauffage est en action. d'interrompre la circulation de vapeur à volonté ou de connecter et de déconnecter l'appareil,
sans mettre l'installation du four en péril de la manière qui a été exposée plus haut* La cause de cela réside dans la dépendance obligatoire danslaquelle se trouventtous les facteurs du circuit fermé' Si le foyer transmet au serpentin 2 une certaine quantité de chaleur cette quantité doit être utilisée pour la production de vapeur et transmise par la circulation dans lé serpentin 4 au récipient* Une telle interdépendance entre l'appareil 5 et le four 1 est souvent indésirable car une réaction brus- que de la fonte dans l'appareil 1 peut, par les:
défauts d'étanchéité du récipient ou pour toute autre causer obliger à une interruption immédiate de la transmission de chaleur sans que l'on puisse arrêter le four qui, par exemple peut être utilisé pour le, ohauffage d'autres appareils.
L'invention permet d'éviter les inconvénients qui viennent d'être exposés en même temps que la vapeur sèche obtenue dans des espaces intermédiaires très raccourcis est empêchée de venir en contact avec l'eau et peut au contraire jaillir dans le serpentin chauffé 4 ausi tôt après avoir traversé un tambour de vapeur sèche* Le mélange d'eau et de vapeur par contre est tout d'abord soumis dans une certaine
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mesure à une séparation sommaire et pénètre ensuite dans un tambour de séparation du mélange disposé en parallèle ,avec le circuit et qui, dans les conditions analogues au barrage d'un fieuve parmet la séparation du mélange devenu. complètement tranquille et insensible au remous.
On obtient ainsi, à partir du mélange d'eau, de la vapeur sèche* Finalement on provo que dans le système une égali sation de pression, soit automatiquement par une dis du tambour d'eau prévu position spéciale, soit à volonté par une conduite d'inversion commandée de l'extérieur, mais on ne doit pas ramener la conduite de retour de condensation dans le tambour d'eau. elle doit au contraire déboucher directement dans le serpentin 8.
Dans la fig.l qui montre à titre d'exemple une réa- lisation de l'invention, est disposé, en parallèle avec le circuit, un tambour de séparation du mélange 8 relié avec un tambour séparateur étroit 9 pour la vapeur sèche et un tambour intérieur 10 pour 1'eau Le tube en croix 11 sert pour la séparation sommaire et la mise en parallèle. Le tube d'égalisation de pression 12, muni d'un robinet ou vanne 13 de oonneotion et de réglage, relie le tambour de vap eur sèche 9 avec le. conduit 7' de retour de condensation.
Le mélange d'eau et de vapeur en ébullition énergique dans le serpentin étroit est soumis, dans le système de tambour et partiellement un peu avant, à une séparation soigneuse.
Dans la marche au ralenti, une partie de l'eau qui s'élève est ramenée dans le tambour inférieur 10 dès qu'elle arriva au tube en croix 11 pour revenir dans le serpentin tubulaire 2
Les bulies de.vapeur se trouvant dans le courant deau s'élèvent
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vers le tambour supérieur de vapeur sèche 9;, par suite de l'augmentation de l'espace qui lui est offert, se produit une détente en même temps qu'une décantation de l'humidité encore en suspension dans la tapeur de sorte que cette vapeur déjà. sèche en elle-même arrive parfaitement sèche dans le serpentin 4 après avoir traversa la conduite de vapeur 6.
Si toutefois l'ébullition est plus énergique la marche de l'appareil est plus rapiàe et lors de leur montée, les quanti té s d'eau et de vapeur niont, par suite de la brusquerie des à-coups d'ébullition, pas le temps de se séparer au point de oroisement 11; par suite de leur grande vitesse, leur séparation serait toujours incomplète même dans un séparateur de plus grande dimension placé à cet endroit. Mais, en se dirigeant dans le chemin de plus faible résistance, elles se précipitent dans le tam- bour de grande dimension 8 où leur vitesse est entièrement brisée. Ce tambour a une surface de niveau supérieur! très grande et le mélange peut, au repos,' se séparer.
Le principe de la formation de vapeur sèche par la séparation du mélange maintenu au repos est encore rendu plus énergique suivant l'invention par le fait que la vapeur sèche se formant continuellement dans l'espace intermédiaire ne passe pas à travers le tambour de séparation;, cette vapeur choisit le chemin de plus faible résistance à travers le tambour de vapeur sèche. Il se produit ainsi dans l'ensemble de ce système de tambour.de la vapeur constamment sèche, d'après des principes fondamentaux différents, de ce qui se passait dans les séparateurs connus traversés violemment par le mélange et la vapeur.
Dans ces appareils, la vapeur sèche se renouvelant constamment dans le serpentin, était envoyée dans le séparateur pour y être humidifiée et non
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pas séchée*
Dans le dispositif des fig. 1 et 2, le tambour d'eau agit tout d'abord solidairement aveo une partie du tambour de séparation du mélange comme réservoir pour l'eau sépa- rée et détendue, puis agit ensuite dans une certaine me- sure pour la régularisation automatique du circuit* Lors- qu'un vide se produit brusquement en 4, le tambour d'eau est, dans le dispositif représenté, vidé très rapidement de sorte que de la vapeur provenant du tube en croix 11 et des autres tambours agit sur le niveau d'eau en 10;, il en résulte que la continuation de l'aspiration de l'eau du récipient 2 du four devient impassible.
Cette fonction du tambour d'eau a toutefois une signification secondaire car la conduite d'égalisation de pression 12 permet de commander à volonté de l'extérieur la même opération.
La prévision d'une telle commande de l'extérieur de 1'agalisation de la pression par le tube 12 constitue une deuxième nouveauté principale par rapportà tous les circuits tubulaire,% fermés connus jusqu'à ce jour.
Il est important de noter que la liaison est ici réalisés à des pointa plus haut de la conduite d'eau* De préférence l'égalisation de pression est réalisée au moyen d'un conduit de dérivation 12 disposé transversalement au conduit 11 et muni d'une vanne commandée 13, cette conduite étant reliée d'un part par exemple à la sortie inférieure du serpentin 4 chauffé par la vapeur et d'autre part au tambour de vapeur sèche où à un point de la conduite de vapeur; La communication du tube vers l'amont avant la mise en communication aveo cette dernière empâche l'entrée d'eau. En ouvrant la vanne, on éga- lise la pression.
Bien entendu: ceci ntest possible que lorsque
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le système de tambour est constitua de la manière qui a été décrite, de sorte qu'avec des systèmes de l'ancien modèle une telle égalisation de pression serait impossible.
Toute la circulation serait affectée par cette égalisation de sorte que la vapeur et l'eau se mélangeraient l'une à l'autre dans le système sans direction précise Mais avec la nouvelle dis position, la oommande de la direction des fluides se fait dans des conditions absoument/sûres La circulation régulière de la vapeur à travers le serpentin chauffé 4 est bien comme on le désir. liée à la circulation dans le serpentin 2 mais la séparation du mélange et le retour de l'eau séparer de même que le rassemblaement de vapeur en 9 et d'eau en 10 continue par contre tranquillement.
Jusqu'à il était impossible de connecter ou de déconnecter différents appareils pendant la pleine marche,, ce qui est maintenant possible Dans chaque appareil l'action de chauffe peut être limité ou entièrement interrompupour peu que l'on dispose d'autres vannes de fermeture dans la conduite. Grâce à légalisation de pression toute 1'eau retourne en outre dans le serpentin 2 de sorte que lorsque le système est connecté à un autre, appareil de chauffe, il ne souffre même pas d'un manque d'eau.
La séparation efficace du mélanbge, eau et vapeur dans , le système de-tambour qui a été décrit peut encore être améliorée en disposant dans le four 1 plusieurs serpentins 2.
Ceux placés le plus près de la flamme et chauffés au maximum et qui par conséquent produisent eux-mêmes de la vapeur sèche peuvent être connectés directement au tambour de vapeur sèche 9.
Les serpentins plus éloignés de la flamme et donnant naissance à un mélangea eau et vapeur sont conduits directement au tambour de séparation du mélange monté en parallèle dont la
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graille OU*face supérieure permet un séchage sans difficulté.
Enfin les serpentins les plus éloignés de la flamme, dans lesquels il n'est pas obtenu de vaiaeur et qui par conséquent. servent uni quement au réchauffage de l'eau.. peuvent débouoher dans le tambour d'eau 10. Pour permettre librement un échange avec la tambour de séparation du mélange, de la vapeur après le tambour de vapeur sèche de même que de l'eau après le tambour d'eau, il est recommandé d'employer autant que possible un grand nombre de tubes de connexion 14 de la plus grande section possible. Plus la résistance est ici faible, plus les vitesses sont faibles et plus la sépa ration se fait nettement.
Le cas échéante les tambours 9 et 10 peuvent par conséquent, pour éviter les diminutions de section, être connectes avec le tambour 10 de la manière indiquée à titre d'exemple fig.2 Les tubes de communication entre les tambours peuvent également être disposés de manière que certanis des tubes de communication 14 aboutissent aux extrémités inférieures des tambours 9 et 10 tandis que d'autres débouchent à l'extrémité supérieure. Les tubes connectés du haut conduisent ainsi la vapeur tandis que ceux du bas con- duisent l'eau. De même le dispositif permet de disposer plu- sieurs serpentins 4 dans les mêmes ou dans différents appa reils et également de les chauffer simultanément ou indépen damment l'un de l'autre. Les soupapes de commande 13 doivent alors être manoeuvrées de manière correspondante.
Il arrive fréquemment que le four 1 est monté à. grande distance de l'appareil à chauffer 5 soit que l'on veuille éviter le danger du feu soit pour des considérations matérielles ou pour toute autre cause. Si par exemple on est oblige d'envi-
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sager un éloignement de 30 à 40 mètres, le tube 12 d'égali sation de pression qui constitue la liaison directe entre le tambour de vapeur sèche et le tube 7 conduisant la cn densation, devraient être très longs* Si la vanne 13 est fermée et se trouve par exemple dans le milieu de la conduite la vapeur provenant de 9 se rassemblera en 12 et par suite du refroidissement se condensera.
Si donc le tube 12 est horizontal ou disposé dans des conditions enoore= plus défavorables:, oette condensation de vapeur indésirable peut conduire à des coups de bélier à l'intérieur du tube.
Il est donc reoommandable de ne pas disposer la soupape 13 dans le milieu du tube et d'employer au contraire deux soupapes 15 et 16 (fig.3) disposées aux deux extrémités du tube d'égalisation 2. Ces soupapes seront en outre décalées l'une par rapport à 1'autre de manière qu'en position de fermeture le tube 12 placé entre elles soit entièrement libre de chaleur et de pression. De cette manière les boisseaux de fermeture des. vannés 15 et 16 sont déchargés ce qui constitua un avantage qui est appréciable pour 1'étan chéité de tout le système pendant le fonctionnement, car un boisseau en charge céderait aux hautes pressions. En position complètement ouverte, on réalise de même un déchar gement @ complet des boisseaux.
Lorsque cela est avantageux, on peut encore prévoir plusieurs tubes d'égalisation de pression disposés en parallèle.
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Closed circuit of tubular coils for the air - natural culation of high-pressure steam or superheated *
It is known to heat autoclaves or boilers of various types, intended for heating oil or for quenching, for melting caustic soda by vaporizing water or other similar object, either by direct fire. ,
either with ordinary boiler steam by means of a natural circulation heating circuit * Such a circuit consists of narrow metal tubes which are filled with water and heated while the second part of the circuit is used for the transmission of the heat and is placed in the conduct> the heating device * For such a practical process with good results and without encountering difficulties in implementation, it is necessary to provide certain conduits
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back on devices intended to replace such pipes.
If such a system is incompletely filled with water, in the event of strong heating, high pressure value is formed, this vapor formation taking place especially in the part of the tube bundle placed. in the furnace subjected to the action of the hearth. It is possible, it is true, to fill the system entirely with water.
But like. the water can only give up a small quantity of heat, one is obliged, in large installations, to return to. the formation of steam because saturated steam at high pressure or steam at very high pressure slightly superheated, as can be obtained in such a circuit, is, due to its high heat capacity, the best heat transfer agent % currently) in the art. Despite improvements made to this industry in recent years. obtaining high pressure dry steam in such closed tubular circuits is still subject to many difficulties.
These difficulties arise from the natural phenomena of boiling in narrow coils: this will be better understood by referring to the drawing which shows at the same time, by way of example, an embodiment of the invention.
FIG. 1 schematically shows the installation according to the invention.
Fig. 2 shows a variant of detail.
Fig. 3 shows a valve system.
The coil 2. placed in the oven 1 is heated for example by a fireplace 3 placed above or below the. furnace and powered by gas, oil or other fuel.
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Coil 2 is totally or partially filled with water
When one has sufficiently heated, the vapor begins to form by bubbling in the coil and exactly as in a boiler. This bubbling occurs because vapors form not only at the top surface but also in the deep layers of liquid. If it is a boiler with a large upper surface, the steam produced can push the upper water layers sideways, which produces bubbling
In the case considered, it is a tubular coil having for example 20 m / m in diameter and 80 to 100 meters long.
Lateral thrust is therefore not possible here, and the vapors produced in the tube can only move towards the vapor chamber by pushing in front of them the entire water column placed above. In short, the rise of the vapor bubbles can only be done in spurts and very vigorously when the coil is continuously heated. But the technical effect that we are looking for is heating the coil 4 in the device or boiler 5, with dry steam. This is not obtained when the tubular coil 2 is connected directly by the steam line 6 to the heated vessel because all the water column placed in front of the steam bubbles is then pushed into the coil 4.
Although it is filled with water. this does not actually receive dry steam, but mainly hot water in which there are some steam bubbles. To dry the steam, that is to say to remove the entrained water from it, drying devices or separators were placed in the pipe! The) steam, under conditions such as on the one hand a bypass of 'water and a
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steam bypass are connected to it and that on the other hand the mixture can spray out regularly from the side or from above.
If it were only humid vapor which should be seohed to the upper part (the separator as) would have no purpose But / it not only gushes out steam but that furthermore, regardless of the short intervals at which this has instead, water is continuously introduced into the separator, drying the steam makes virtually no sense * The flow always entails, and even more in large drums, such a quantity of water with him that the steam is still fully wet.
Another particularly serious drawback occurs with the devices known to date.
The high pressure steam condensed in coil 4 decreases in volume since it always has, up to the level of its critical point, a specific weight much lower than that of water. This results in the formation of a vacuum: in 4 during condensation, this vacuum then having the effect of sucking water from the lower part of the heated coil 2 to lead it through the condensation return tube 7 in the coil 4. This takes place mainly when the apparatus is packed, for example with a cold liquid. This rapid aspiration of the heated tube 2 then constitutes a very great danger for the operation of the apparatus.
Damage can occur. on because, as a result of the suction acting in the heated coil, it may be carried; to red and melt so that the pressure of 50 or 100 atmospheres of steam or water suddenly released acts with all its power on the fouyer
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Thus with 'all the known systems, whether these are provided with a steam dryer or water separator of the usual type., Or work in another way, the passage of truly dry steam to the heated coil 4 and the forced passage of water and the circulation of steam are not guaranteed;
on the other hand, these circuits are not adjustable from the outside. In all known systems. it is not possible while the heating is in operation. interrupt the flow of steam at will or connect and disconnect the appliance,
without endangering the installation of the furnace in the manner which was explained above * The cause of this lies in the obligatory dependence in which all the factors of the closed circuit are found 'If the fireplace transmits to coil 2 a certain quantity of heat this quantity must be used for the production of steam and transmitted by the circulation in the coil 4 to the vessel * Such an interdependence between the appliance 5 and the furnace 1 is often undesirable because a sudden reaction of the cast iron in the appliance 1 may, by:
leaks in the container or for any other cause requiring an immediate interruption of the heat transmission without stopping the oven which, for example, can be used for heating other appliances.
The invention makes it possible to avoid the drawbacks which have just been exposed at the same time as the dry steam obtained in very shortened intermediate spaces is prevented from coming into contact with the water and can on the contrary gush into the heated coil 4 as well. soon after passing through a drum of dry steam * The mixture of water and steam on the other hand is first subjected to a certain
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measurement to a summary separation and then enters a separation drum of the mixture arranged in parallel with the circuit and which, under conditions similar to the barrier of a bean by the separation of the mixture that has become. completely quiet and insensitive to the eddy.
Dry steam is thus obtained from the water mixture. * Finally, a pressure equalization is caused in the system, either automatically by a dis from the water drum provided for special position, or at will by a pipe externally controlled reversal, but the condensate return line must not be returned to the water drum. on the contrary, it must lead directly into the coil 8.
In FIG. 1 which shows by way of example an embodiment of the invention, is arranged, in parallel with the circuit, a mixture separation drum 8 connected with a narrow separator drum 9 for the dry steam and a inner drum 10 for water The cross tube 11 serves for the rough separation and the paralleling. The pressure equalization tube 12, provided with a tap or valve 13 for oonneotion and adjustment, connects the dry steam drum 9 with the. 7 'condensate return pipe.
The vigorously boiling water and steam mixture in the narrow coil is subjected, in the drum system and partially a little before, to careful separation.
In idling, part of the rising water is returned to the lower drum 10 as soon as it reaches the cross tube 11 to return to the tube coil 2
The steam bulies in the water stream rise
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towards the upper drum of dry steam 9;, as a result of the increase in the space which is offered to it, an expansion occurs at the same time as a decantation of the humidity still in suspension in the tapper so that this steam already. dryer in itself arrives perfectly dry in coil 4 after having passed through steam pipe 6.
If, however, the boiling is more vigorous, the operation of the apparatus is more rapid and when they rise, the quantities of water and steam drop, as a result of the sudden boiling bursts, not the time to separate at the point of oroisement 11; due to their high speed, their separation would always be incomplete even in a larger size separator placed at this location. But, moving in the path of least resistance, they rush into the large drum 8 where their speed is entirely broken. This drum has a top level surface! very large and the mixture may, on standing, separate.
The principle of the formation of dry vapor by the separation of the mixture kept at rest is made even more vigorous according to the invention by the fact that the dry vapor continuously forming in the intermediate space does not pass through the separation drum; , this steam chooses the path of least resistance through the dry steam drum. In this whole drum system there is thus produced constantly dry steam, according to different fundamentals, from what happened in the known separators violently crossed by the mixture and the steam.
In these devices, the dry steam, constantly renewing itself in the coil, was sent to the separator to be humidified there and not
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not dried *
In the device of FIGS. 1 and 2, the water drum first acts integrally with part of the mixture separation drum as a reservoir for the separated and expanded water, and then acts to a certain extent for automatic regulation of the mixture. circuit * When a vacuum occurs suddenly in 4, the water drum is, in the device shown, emptied very quickly so that steam from the cross tube 11 and the other drums acts on the level d 'water in 10 ;, it follows that the continued suction of water from the container 2 of the oven becomes impassive.
This function of the water drum, however, has a secondary significance because the pressure equalization pipe 12 makes it possible to control the same operation at will from the outside.
The provision of such external control of the pressure agalization through tube 12 constitutes a second major novelty over all tubular, closed circuits known to date.
It is important to note that the connection is here made at points above the water pipe * Preferably the pressure equalization is achieved by means of a bypass pipe 12 arranged transversely to the pipe 11 and provided with a controlled valve 13, this pipe being connected on the one hand, for example, to the lower outlet of the coil 4 heated by the steam and on the other hand to the dry steam drum or to a point of the steam pipe; Communication from the tube upstream before the communication with the latter prevents water from entering. By opening the valve, the pressure is equalized.
Of course: this is only possible when
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the drum system is constructed in the manner described, so that with old model systems such pressure equalization would be impossible.
All circulation would be affected by this equalization so that the steam and water would mix with each other in the system without a precise direction. But with the new arrangement, the control of the direction of the fluids is done in Absolutely / Safe Conditions The steady flow of steam through the heated coil 4 is as desired. linked to the circulation in the coil 2 but the separation of the mixture and the return of the water separate as well as the gathering of steam in 9 and water in 10 continues on the other hand quietly.
Until it was impossible to connect or disconnect different devices during full operation, which is now possible In each device the heating action can be limited or entirely interrupted if other shut-off valves are available in driving. By means of pressure legalization all the water further returns to the coil 2 so that when the system is connected to another heater it does not even suffer from a lack of water.
The efficient separation of the mixture, water and steam in the drum system which has been described can be further improved by placing several coils 2 in the furnace 1.
Those placed closest to the flame and heated to maximum and which therefore produce dry steam themselves can be connected directly to the dry steam drum 9.
The coils farther from the flame and giving rise to a water and steam mixture are led directly to the mixture separation drum mounted in parallel, the
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grease OR * upper face allows drying without difficulty.
Finally the coils farthest from the flame, in which no value is obtained and which consequently. are used only for heating water .. can open into the water drum 10. To allow free exchange with the separation drum of the mixture, steam after the drum of dry steam as well as water after the water drum, it is recommended to use as much as possible a large number of connection tubes 14 of the largest possible section. The lower the resistance here, the lower the speeds and the more clearly the separation takes place.
In this case, the drums 9 and 10 can therefore, in order to avoid reductions in section, be connected with the drum 10 in the manner indicated by way of example in fig. 2 The communication tubes between the drums can also be arranged so that certanis of the communication tubes 14 terminate at the lower ends of the drums 9 and 10 while others open at the upper end. The tubes connected at the top thus conduct the steam while those at the bottom conduct the water. Likewise, the device makes it possible to place several coils 4 in the same or in different devices and also to heat them simultaneously or independently of one another. The control valves 13 must then be actuated correspondingly.
It often happens that the oven 1 is mounted to. a great distance from the heater 5 whether it is desired to avoid the danger of fire or for material reasons or for any other reason. If, for example, we have to
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From a distance of 30 to 40 meters, the pressure equalization tube 12 which constitutes the direct connection between the dry steam drum and the tube 7 leading to the densation, should be very long * If the valve 13 is closed and in the middle of the pipe, for example, the vapor coming from 9 will collect in 12 and as a result of the cooling will condense.
If therefore the tube 12 is horizontal or placed under conditions enoore = more unfavorable: this condensation of undesirable vapor can lead to water hammers inside the tube.
It is therefore recommended not to have the valve 13 in the middle of the tube and instead to use two valves 15 and 16 (fig.3) arranged at both ends of the equalization tube 2. These valves will also be offset l 'relative to each other so that in the closed position the tube 12 placed between them is completely free of heat and pressure. In this way the closing bushels of. Valves 15 and 16 are unloaded which was an advantage which is appreciable for the tightness of the whole system during operation, since a loaded plug would give in to the high pressures. In the fully open position, a complete discharge of the bushels is likewise achieved.
When this is advantageous, it is also possible to provide several pressure equalization tubes arranged in parallel.
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