BE441604A - - Google Patents

Description

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  PPERFECTIONNEMENT AUX ECHANGEURS DE CHALEUR EN   MATIERE   
CERAMIQUE". ( Invention Gustave   LEQUERLER)   
La présente invention concerne les échangeurs de chaleur en matière céramique et plus particulièrement les bouilleurs destinés à traiter des corps corrosifs. Elle a pour objet des perfectionnements grâce auxquels de grandes quantités de chaleur, par unité de surface et par unité de temps, peuvent être transmises dans de tels bouilleurs, malgré l'utilisation de matières céramiques, qui ont, comme on sait, un faible coefficient de conductibilité thermique. 



   La quantité de chaleur Q transmise par unité de temps à travers une paroi peut être évaluée par la formule suivante : 

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Q KS (T - 0) dans laquelle S est la surface de la paroi d'échange séparant le fluide chaud du fluide à chauffer: 
T la température moyenne du fluide chaud. 



   0 la température moyenne à maintenir dans le fluide à chauffer. 



   K le coefficient d'échange de la paroi. 



   Dans le cas des bouilleurs, c'est-à-dire d'échan - geurs où la chaleur passe d'un liquide à un autre ou d'une vapeur à un liquide, ce coefficient dépend essentiellement de l'épaisseur de la paroi et de sa conductibilité thermique ; K est d'autant plus élevé que l'épaisseur est faible et que la conductibilité thermique est grande. 



   Si l'on veut donner à Q des valeurs assez impor - tantes, T, 0, K étant donnés, S doit prendre une valeur assez importante. Or, la technique de fabrication impose des épaisseurs de paroi croissant avec la dimension des cuves,   c'est-à-dire avec S ; suite le coefficient d'échange d'un   récipient sera d'autant plus faible que ce récipient aura une dimension plus grande, c'est-à-dire que S sera plus grande. Le chauffage d'une cuve en céramique au moyen d'une chemise où circule un fluide chaud aura donc un très mauvais rendement par comparaison avec celui d'une cuve métallique similaire. 



   D'après l'équation précitée, si K est trop faible, il faut, pour ramener à une valeur admissible, augmenter S ou (T - 0) séparément ou simultanément. L'accroissement de S conduirait à des parois de forme ondulée irréalisables ou de fabrication coûteuse. L'accroissement de (T - 0) n'est pas toujours possible, notamment dans le cas du chauffage la vapeur qui conduirait à l'emploi de vapeur à très haute 

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 pression, inadmissible pour des Baisons de prix et de sécurité. 



   La présente invention permet d'augmenter les facteurs K et S en évitant les inconvénients précités ; elle a pour objet un échangeur de chaleur en céramique se caractérisant essentiellement par le fait qu'il comporte une partie annulaire dans laquelle est disposé un serpentin de chauffage en matière céramique. 



   Le dessin donne un exemple d'exécution de l'inven- tion appliquée à un bouilleur. 



   Le liquide à chauffer est placé dans une cuve 1 en matière céramique. Conformément à l'invention la cuve com- prend une partie annulaire 2 dans laquelle est disposé un serpentin 3 en matière céramique, parcouru par un fluide de chauffage. Ce serpentin est avantageusement établi avec paroi mince, d'épaisseur inférieure à celle des parois de la cuve 1, et avec grande surface développée. Il est porté par une rampe hélicoïdale faisant partie de la surface annulaire intérieure de la cuve. Ses sorties 4 et 5 sont disposées, la première dans la paroi intérieure de la cuve, la seconde dans la partie extérieure de cette cuve. Elles pourraient également être disposées soit toutes deux dans la même paroi de la cuve, intérieure ou extérieure, soit dans le couvercle du bouilleur.

   Leur étanchéité est assurée par un joint métallique approprié (argent, métaux inoxydables) ou en matières plastiques anti-acides. 



   La disposition décrite constitue une solution avan- tageuse du problème d'échange de température, pour les rai - sons suivantes, notamment: a) Le coefficient d'échange K d'un serpentin à paroi mince est beaucoup plus élevé que celui d'une paroi de cuve (une telle paroi est forcément épaisse pour des 

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 raisons de fabrication). b) La surface totale du serpentin est'très grande avec an encombrement réduit. c) La forme spéciale de la cuve, avec sa partie annulaire dans laquelle est disposé le serpentin est parti- culièrement propre à une bonne transmission de chaleur. En effet, indépendamment de l'épaisseur et de la conductibilité thermique, le coefficient d'échange de la paroi du serpentin dépend également des coefficients de convection.

   Or,   ceux-ci   sont d'autant plus élevés que les vitesses de déplacement des fluides au contact des parois sont plus élevées. La forme annulaire de la cuve réduit au minimum la section de passage des courants de convection d'où il résulte une vitesse éle - vée de ces courants. d) La surface libre du liquide à chauffer se   trouve au-dessus du noyau central ; est donc aussi   grande que possible, ce qui assure la régularité et la rapidité de l'évaporation. 



   Pour toutes ces raisons le produit KS de l'équation précitée est donc très amélioré. 



   Les fluides circulant dans le serpentin de chauf- fage peuvent être de l'eau chaude, de la vapeur d'eau dé - tendue ou sous pression, de l'huile, des liquides organiques à point d'ébullition élevé et, d'une manière générale, tous fluides transporteurs de chaleur. Le choix de ces fluides sera déterminé d'après la valeur imposée pour 0 et l'écart (T-0) adopté. 



   Il est évident que l'ensemble céramique conforme à l'invention constituant, d'une manière plus générale, un échangeur, ses dispositions de principe pourront également être utilisées avantageusement pour la réfrigération.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1) Echangeur de chaleur en matière céramique, caractérisé en ce que sa cuve comporte une partie annulaire à l'intérieur de laquelle est disposé un serpentin de chauf- fage en matière céramique.

   2) Echangeur suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le serpentin a une grande surface développée.

   3) Echangeur suivant les revendic/ations 1 et 2, caractérisé en ce que le serpentin est d'une épaisseur inférieure à celle des parois de la cuve de l'échangeur.

   4) Echangeur suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la partie annulaire de la cuve débute à une certaine distance au-dessous du couvercle de celle-ci, de manière à ménager au liquide à chauffer une surface libre aussi grande que possible.

   RESUME SUCCINCT Echangeur de chaleur en matière céramique, carac - térisé en ce que sa cuve comporte une partie annulaire à l'intérieur de laquelle est disposé un serpentin de chauffage en matière céramique.