BE424021A - - Google Patents

Description

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  Procédé et dispositif pour compter des quantités de chaleur. 



   Il est connu de déterminer le débit de chaleur   d'ins-   tallations de chauffage central par le fait qu'on dispose sur le radiateur un récipient contenant un liquide qui s'évapore dans la mesure d'une différence de température se produisant par le chauffage. La mesure se produit alors par le fait que le liquide vaporisé est de nouveau condensé et qu'on détermine la quantité du condensat. On mesure aussi éventuellement directement la diminution de volume de la matière se volatilisant. 



   Le procédé esquissé ci-dessus pour compter les quantités de chaleur présente des inconvénients tellement graves qu'un 

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 comptage irréprochable des quantités de chaleur émises par un radiateur de cette manière ne semble pas possible. Les incon- vénients doivent être recherchés dans le processus même de l'opération de mesure et sont conditionnés finalement par le fait qu'entre les différentes températures et les pressions de vapeur s'établissant il n'y a pas de relation proportionnel- le.

   Le processus de vaporisation dont il est ici question est basé au contraire sur une loi physique ( équation de Clausius- Clapeyron) qui conduit   en   première approximation à une rela- tion logarithmique entre la température et la pression de vaè peut, de sorte qu'une dépendance du résultat de comptage par rapport à la température à laquelle le comptage se produit est ainsi impliquée. De cette circonstance il n'est tenu   aucgn   compte dans tous les dispositifs connus et également dans tous les procédés usités pour le comptage de quantité de chaleur. 



  En fait les différences de pression de vapeur de l'eau sont par suite des corrélations indiquées   ci-dessus ,   à 20  C et à 80  C, par rapport à celles à 20  C et à 30  C, dans le rapport   de 24 : 1 et non dans le rapport de 6 : comme on devrait   l'obtenir en cas d'existence d'une relation rectiligne entre la pression de vapeur et la température. Suivant le théorème des états concordants, tous les liquides se comportent à pression normale d'une manière analogue à l'eau. 



   A côté de cet état de la question, une autre circonstance d'ailleurs moins importante au point de vue du compte, doit être prise en considération. Les quantités de matière trans- portées par suite de la chute de température sont influencées non seulement par les variables de mesure indépendantes déter- minant le résultat du comptage, les pressions de vapeur et le temps, mais encore par une constante dite de diffusion. Or cette grandeur n'est pas du tout constante pour les gammes de température à envisager mais dépend fortement de la température. 



  Cette circonstance entraîne à côté de la première corrélation déjà traitée une influence nuisible agissant dans le même sens 

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 sur   le   comptage de quantités de chaleur reposant sur une transmission de matière, influence nuisible qui n'a pas été encore éliminée jusqu'à présent. 



   Pour porter remède aux inconvénients mentionnés, il a été proposé d'effectuer en utilisant une chute de température un transport de matière passant par une variation d'état thermodynamique tandis qu'au transport de matière est opposée une résistance croissant avec l'augmentation de température. On emploie alors comme matière à transporter des gaz ou des. liquides qui sont transportés de préférence contre un moyen de bloquage liquide. Le procédé repose donc sur la solubilité différente de gaz ou de liquides et sur le courant de diffusion qui en résulte. un peut obtenir de cette manière des vitesses de comptage qui, indépendamment de l'élévation de la température, sont proportionnelles à la différence de température aux deux branches du tube-compteur.

   On évite ainsi les défauts essentiels des compteurs de choeur qui reposent sur la vitesse de vaporisation,s'élevant exponentiellement avec la température ppur un liquide. On a toutefois observé que par suite de la forte dépendance, inconnue dans une forte mesure, des constan- tes de diffusion par rapport à'la température, la mesure comporte encore des erreurs. Il se produit habituellement lors de l'em- ploi   d'un   liquide uniforme comme résistance de diffusion une certaine dépendance de la température et le choix des paires de substances exemptes de défauts est extrêmement difficile ou le nombre de celles-ci est très limité. 



   Suivant la présente invention le défaut restant est éliminé par le fait qu'on emploie comme résistance de diffusion un mélange de deux liquides ou la solution d'une substance solide dans un liquide. Un a ainsi la possibilité de faire disparaître complètement, par la nature et la quantité de la substance ajoutée, la dépendance de température dans le processus de comptage. 

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 on a trouvé particulièrement avantageux comme agents de comptage, des gaz qui diffusent à travers des liquides. Si on emploie par exemple comme matière diffusante de l'éthane et comme liquide de bloquage de l'eau, on constate que la vi- tesse de comptage augmente avec la température croissante. Par une minime addition d'alcool éthylique à l'eau, on peut amortir cette augmentation et par une plus grande addition la renver- ser en inverse.

   En cas de rapport de mélange correct de l'eau et d'alcool éthylique, la résistance de diffusion est par conséquent indépendante de la température. On peut obtenir le même effet par la dissolution dans l'eau d'halogénures de potassium, en particulier d'iodure de potassium. Il est possible également suivant la présente invention d'obtenir la dépendance de charge correcte du compteur par le fait qu'on emploie comme matière diffusant un mélange de deux liquides ou de deux gaz. On doit dans   ce-cas   considérer seulement qu'un démélange de ce mélange se produit par suite des solubilités différentes dans l'agent de bloquage de sorte que la caractéris- tique d'échelles, varie également en concordance. 



   L'emploi d'eau ou de mélanges d'alcool et d'eau comme liquide de bloquage entraîne encore un autre avantage. Les gaz ont en général aux températures élevées une solubilité beaucoup plus petite qu'aux basses températures de sorte qu'on obtient habituellement une sensibilité du compteur qui diminue avec l'accroissement de température. Si on emploie des liquides qui présentent une pression de vapeur notable, celle-ci produit dans la branche de basse température une compression du gaz servant à la diffusion par rapport à l'autre branche, car la pression totale dans les deux branches est égale à part la différence des colonnes de liquide, tandis que la pression de vapeur du dissolvant est différente à une température différente. pour cette raison les pressions partielles du gaz dans les daux branches doivent différer également.

   Il se produit de ce 

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 fait une diffusion supplémentaire qui augmente en concordance avec la courbe de pression de vapeur du dissolvant lorsque la température augmente. La somme de deux facteurs individuels déterminant la vitesse de comptage peut donner de cette manière, beaucoup plus indépendamment de la température, une sensibilité de comptage constante qu'en cas d'emploi d'un liquide sans pression de vapeur. On obtient ainsi en particulier pour le système éthane dans l'eau avec adjonction d'alcool éthylique, une indépendance complète de la vitesse de comptage par rapport à la température. 



   Le procédé va être expliqué à l'aide des dessins en même temps qu'un dispositif employable par exemple. Le tube de mesure en forme d'U ( fig. I et 2), possède une branche 1 de section transversale minime qui est maintenue à basse tempéra- ture et dont la position du ménisque 2 indique la quantité de chaleur consommée. L'espace 3 au-dessus du liquide de bloquage est rempli d'éthane qui, en concordance avec sa pression partielle, se dissout dans le liquide et diffuse vers l'autre branche dès qu'il existe une différence de température. Dans la chambre 4 qui est maintenue à plus haute température par la partie 5 du compteur fixée directement au radiateur, le gaz se sépare et parvient dans le récipient de compensation 6. 



  Pour provoquer dans chaque cas une séparation du gaz dans la chambre 4 et éviter toute sursaturation, on a prévu à la partie supérieure de cette chambre une petite chambre à gaz 7, par exemple de telle manière que le tube de liaison 8 allant vers le récipient de compensation 6 s'avance quelque peu dans la chambre 4. Il se produit ainsi une sorte de débordement qui en combinaison avec le volume, petit en   lui-même,   de la chambre de gaz 7, fait en sorte que la variation de volume se produisant par la tension de vapeur du liquide lors   d'une   varia- tion de température reste aussi minime que possible.

   Pour la même raison, savoir pour rendre l'état du liquide dans le tube 1 

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 fortement indépendant de la température régnant à chaque ins- tant, le volume total de   lmquide   est maintenu aussi petit que possible, et également le volume de la branche 1 dont la position du ménisque sert d'indication de comptage. Inversement le volume du récipient de compensation 6 est rendu grand en proportion, par exemple un peu plus grand que le volume du liquide présent, pour que celui-ci en cas de dilatation entre essentiellement dans la chambre 6 et influence aussi peuque possible le volume dans le tube-compteur 1. Le récipient de compensation et le tube de mesure 1 sont logés dans une douille métallique 9 de manière que les deux organes se trouvent autant que possible à la même température.

   Une rediffusion du gaz contenu dans 6 est évitée toutefois par le fait que le tube de liaison 8 présente vers la partie la plus chaude une section transversale tellement minime qu'elle offre une résistance de diffusion comparativement grande . 



   La partie fixe 10 du logement du compteur porte, de façon qu'elle puisse tourner autour de l'axe 11, la partie antérieure 9 qui forme une enveloppe commune pour le tube de mesure. La liaison du logement avec le radiateur est établie par la partie 5 qui est appliquée directement contre le radiateur. 



  Entre la partie 5 et le logement 10, on a prévu des corps 12 isolants au point de vue thermique, de sorte que le contact thermique qui est établi entre ces deux pièces par des vis 13 peut être modifié au moyen de la profondeur de vissage de celles ci. On obtient ainsi l'avantage que le compteur est réglable avec précision pour ce qui concerne la sensibilité du tube de mesure, ce qui doit être effectué d'un cas à l'autre lorsque les tubes de mesure ne sont pas tout à fait uniformes lors de la fabrication pour ce qui concerne leur sensibilité de comptage. 



   Par cette disposition du logement du tube de mesure, on obtient contrairement aux compteurs actuels, une mesure de 

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 passage de chaleur et par conséquent l'indication de la consommation effective vu que le logement du compteur, avec la partie plus froide du tube de mesure, possède une température un peu plus basse seulement que la face du radiateur, tandis que le corps métallique 5, bon conducteur de la chaleur, qui entoure à la manière d'une enveloppe la partie 4 du tube de mesure, et par conséquent aussi cette partie plus chaude du tube de mesure atteignent la température du radiateur. Pour éviter les pertes de chaleur de cette dernière partie, elle est recouverte aussi complètement que possible par la partie fixe 10 un peu plus froide et elle est séparée de celle-ci par une couche d'isolation ou d'air.

   La partie antérieure bascu- lante est établie de telle façon qu'elle s'applique avec des surfaces aussi grandes que possible 17 (fig. 2) contre la partie fixe 10. Pour établir un bon contact thermique entre ces surfaces, la partie basculante est en forme de coin et en une matière bonne conductrice de la chaleur et lors de la fermeture du compteur, elle est pressée solidement contre la paroi du logement qui est également bonne conductrice de la chaleur. La plaque de verre 14 se trouvant à la partie anté- rieure du compteur donnerait lieu, comme elle se trouve à proximité immédiate du tube de lecture, à des mesures erronées parce qu'elle est mauvaise conductrice de la chaleur. Pour cette raison le tube de lecture est entouré d'une douille métallique 15 de telle manière qu'il reste seulement une petite . fente ouverte pour reconnaître le ménisque.

   La douille métalli- que peut avantageusement servir de support pour l'échelle graduée. Elle est mise 'en contact thermique convenable avec la partie basculante 9 à son extrémité supérieure, par vissage ou refoulement. 



   La fonction des pièces de construction décrites pré- cédemment est de veiller à ce qu'à l'intérieur du logement émettant la chaleur vers l'extérieur, le tube de comptage pré- .sente partout les mêmes températures, à l'exception de la 

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 surface du liquide mise fortement à l'abri de l'émission de chaleur au point de débordement tourné vers   e   radiateur. 



   Par toutes ces mesures on obtient que le tube de comptage est exposé à une différence de température qui est égale à celle qui règne à l'intérieur de la liaison conduc- trice de la chaleur des deux parties du logement présentant des températures différentes. La différence de température se présentant dans les deux parties du logement, multipliée par une constante de dimension et par la conductibilité de la matière de la vis, indique le flux de chaleur à travers le compteur. Elleest naturellement égale à la quantité de chaleur émise vers l'extérieur par le logement, indépendamment du passage de chaleur régnant au radiateur et elle est par consé- quent une mesure du passage de chaleur. 



   Le rétablissement du point nul après que le comptage a été effectué est obtenu par basculement de la partie anté- rieure du logement autour de l'axe 11 jusque dans la position horizontale, en suite de quoi le liquide de bloquage s'écoule du tube de mesure 1 dans le réservoir de compensation 6, en obéissant à la pesanteur. 



   Pour faciliter le remplissage à nouveau du tube de mesure au moyen de gaz, les deux branches du tube ne sont pas disposées tout à fait parallèlement, mais leurs axes se coupent sous un angle très aigu en-dessous de l'appareil. Le tube de mesure possède par conséquent, à l'état basculé, encore une inclinaison par rapport au tube de liaison lorsque l'autre branche est horizontale de sorte que l'écoulement du liquide se fait mieux. Comme le tube de liaison 8 présente seulement une minime section transversale, ce transfert présenterait des difficultés par suite de la tension superficielle et l'on a prévu par conséquent dans le tube de liaison un filament de verre 16 qui établit d'une manière connue une section transver- sale non uniforme du tube.

   En outre la partie de liaison des deux branches du tube de mesure est disposée sous un angle par 

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 rapport à la direction de la branche et cela de telle manière qu'elle forme avec le tube de lecture un angle aigu. On produit ainsi à l'état basculé une sorte de débordement et le même point le zéro s'établit toujours dans le coude du tube. 



  L'excès de gaz s'élevant dans l'autre branche est retenu dans le dispositif de débordement 7, remplissant ce dernier et s'élève dans le récipient de compensation 6, en suite de quoi le compteur est de nouveau apte au fonctionnement. 



   Revendication   s..   



  I/ Procédé pour compter des quantités de chaleur, dans lequel moyennant une utilisation d'une chute de température il se produit un transport de matière à l'intérieur d'un récipient fermé, une relation au moins approximativement proportionnelle entre la quantité de chaleur provoquant le transport de matière et la quantité de matière transportée étant créée par le fait que des résistances croissant avec l'augmentation de température sont opposées au transport de matière, caractéri- sé en ce que pour le moyen de bloquage liquide servant de résistance, il est fait   sage   d'une solution.

Claims (1)

1. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un mélange de liquide est employé comme moyen de bloquage.

   3/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution d'une ou de plusieurs matières solides est employée comme moyen de bloquage liquide.

   4/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on emploie comme moyen de bloquage une solution et comme matière diffusante un mélange de liquides ou un mélange de gaz.

   5/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on emploie comme moyen de bloquage un liquide à pression de vapeur notable, et comme matière diffusante un gaz.

   6/ Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on emploie comme moyen de bloquage un mélange d'eau et d'alcool et comme matière diffusante un hydrocarbure gazeux, par exemple de l'éthane. <Desc/Clms Page number 10>

   7/ Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le volume de gaz est pris au moins à moitié aussi grand, mais avantageusement plus grand que le volume de liquide.

   8/ Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la quantité principale du gaz est maintenue à une température uniforme indépendamment de l'état du liquide de bloquage., 9/ Dispositif pour la réalisation du procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'un tube de mesure hors duquel le gaz s'échappe et un récipient de compensation dans lequel il s'accumule après sa séparation sont reliés par un récipient de séparation et sont pourvus d'une enveloppe commune conductrice de la chaleur, faite en deux parties qui sont à leur tour reliées ensemble au radiateur par des résistances d'élé- vations différentes à la conduction de chaleur.

   10 Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le tube (1) servant à l'indication est entouré en vue de la compensation de température, d'un tube métallique fendu (15) qui sert avantageusement de support pour l'échelle graduée et est relié au logement de façon bonne conductrice de la chaleur.

   II/ Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le volume du récipient de compensation (6) est avanta- geusement plus grand que celui de l'autre branche (1) du tube de mesure en forme d'U.

   12/ Dispositif pour la réalisation du procédé suivant la reven- dication I, caractérisé en ce qu'une partie (4) du tube de mesure, qui doit être maintenue à une température plus élevée, est entourée d'une enveloppe (5) se trouvant directement en contact thermique avec le radiateur.

   13/ Dispositif suivant la revendicatioh 12, caractérisé en ce qu'un échange de la chaleur par convexion entre la surface de liquide la plus chaude et le reste du contenu de la partie - (4) du tube de mesure est évité par le fait que cette surface de liquide est en liaison seulement vers le bas avec le reste du contenu du tube. <Desc/Clms Page number 11>

   14/ Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que dans la partie du tube de mesure (4) maintenue à températu- re élevée, on a prévu un organe de retenue du gaz (7).

   15/ Dispositif suivant les revendications 13 et 14, caracté- risé en ce que la chambre de gaz (7) maintenue à température plus élevée présente de préférence un volume minime qui par la disposition d'un trop plein reste limité à une valeur maxima de moins de 1/10 environ de la quantité totale de gaz, indépendamment du processus de comptage.

   16/ Dispositif pour la réalisation du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient (4) de température plus élevée est relié au récipient de compensation (6) par un tube (8) ayant une grande résistance de diffusion et qui présente, en vue de faciliter le passage du liquide de bloquage, une section transversale différente de la forme circulaire, par exemple par la disposition d'un filament de verre (I&).

   17/ Dispositif pour la réalisation du procédé suivant la revendication 1, comportant un tube de mesure basculant, caractérisé en ce qu'on prévoit une partie de liaison des deux branches du tube de mesure en forme d'0, qui forme un angle plus petit qu'un angle droit avec la direction de la branche (1) servant à l'indication, de telle manière que lors du basculement du tube, la même mise en position du point de zéro est assurée chaque fois.

   18/ Dispositif suivant la revendication 17 comportant un tube de mesure basculant, caractérisé en ce que la partie basculante (9) du logement est reliée de façon conductrice de la chaleur de préférence au moyen de surfaces métalliques (13) pouvant s'appliquer par pression, à la partie fixe (10) du logement.

   19/ Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les deux parties du compteur (5,10) maintenues à des températures différentes sont fixées l'une à l'autre essentiel- lement avec isolement thermique(12) et en ce qu'on a prévu <Desc/Clms Page number 12> simplement par exemple par des vis (13) une liaison conductrice de la chaleur, réglable et influençant la différence de température régnant ehtre ces deux parties.

   20/ Dispositif suivant la revendication 19, caractérisé en ce que la partie la plus froide (10) du compteur entoure au moins partiellement la partie la plus chaude (5).