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Corps de chauffe pour la production indirecte de vapeur.
L'invention se rapporte à un corps de chauffe pour un vehicule calorifique à l'état de vapeur en vue de la pro- duction indirecte de vapeur (notamment de vapeur motrice à haute pression) comportant un certain nombre de tubes d'ame- nee simples sensiblement horizontaux, montes en parallèle, pour le vehicule calorifique et un tube d'évacuation commun pour le produit de condensation de ce vehicule. Dans les corps de chauffe de ce genre, il importe de loger une surface de chauffe suffisante dans le volume d'eau relativement res- treint d'un corps de chaudière à haute pression.
En outre, il faut veiller à ce que le produit de condensation du vehi- cule calorifique soit ramené, sans difficultés particulières,
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des tubes au dispositif de chauffe pour le véhicule calorifi- que et à empêcher une rentree du produit de condensation dans les tubes de chauffe. on parvient à ce résultat, selon l'invention, grâce au fait que, dans le groupe supérieur ou les groupes supe- rieurs de tubes, un des tubes d'amenée est coudé à son extré- mité sensiblement en forme d'U, et que le prolongement du cou- de en u constitue le tube d'évacuation commun pour les tubes d'amenee raccordes, au coude en u du tube d'amenée mentionne en premier lieu, avec une forte inclinaison par rapport à l'axe longitudinal du coude en u.
Grâce au montage selon l'invention, le raccordement par soudure des tubes d'amenee au coude en U est facilite, et l'on evite que les différents filets du produit de condensa- tion du vehicule calorifique sortant des tubes d'amenée exer- cent l'un sur l'autre une action perturbatrice. par conséquent l'écoulement du produit de condensation résultant du chauffa- ge, des tubes d'amenée au tube d'évacuation commun est accelér Si les corps de chauffe sont disposes perpendiculairement à l'axe longitudinal du corps de chaudière dans une installa- tion marine, une inclinaison du navire ne met hors d'action, en comparaison des corps de chauffe connus, qu'une faible partie de la surface de chauffe pour la transmission de cha- leur.
Grêce à l'introduction des extrémités des tubes d'ame- née avec une inclinaison notable par rapport à l'axe longitu- du dînai du coude en U, on évite un retour/produit de,condensa- tion du tube d'évacuation commun aux tubes d'amenée horizon- taux, puisque dans le montage selon l'invention, les extrémi- tés des tubes d'amenée reçoivent une courbure telle que le produit de condensation devrait d'abord remonter jusqu'à l'o- rigine de cette courbure avant de pouvoir rentrer dans les tronçons horizontaux des tubes d'amenée. En outre, la forme incurvée des tubes leur permet de mieux se prêter aux dila- ta tions thermiques.
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Pour le tube de retour commun, on peut choisir une section telle que ce tube soit complètement rempli par le produit de condensation du véhicule calorifique; dans ce cas, on obtient une hauteur manométrique plus grande pour la cir- culation de ce véhicule, de sorte que le corps de chauffe peut recevoir des quantités de vapeur plus grandes que dans le cas des tubes de corps de chauffe horizontaux connus. Ceci permet de réduire la distance entre la chambre à eau et à vapeur et le corps de chauffe, et conduit ainsi à une diminution d'en- combrement de l'installation de chaudières.
Enfin, il faut mentionner aussi l'avantage d'un meilleur effet de chauffe à la surface de chauffe extérieure inférieure des tubes, cet effet étant dû à ce que les bulles de vapeur de l'eau de la chaudière se forment d'abord sur la moitie extérieure inférieure d'un tube, c'est-à-dire à l'en- droit où l'eau à êvaporer entre d'abord en contact avec ce tube. or, à cet endroit, le tube de chauffe, au lieu d'être couvert intérieurement d'une forte couche de produit de con- densation, ne conduit qu'un mince filet de vapeur condensée, de sorte que l'effet de chauffe est meilleur qu'avec des tu- bes couverts d'une couche d'eau condensée plus forte.
La description qui va suivre, et qui se rapporte aux dessins annexes, donnes à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de celle-ci.
La figure 1 montre, dans une coupe longitudinale d'une chambre à eau et à vapeur d'un générateur de vapeur à chauffage indirect, des corps de chauffe montés dans le sens de la longueur du corps de chaudière.
La figure 2 represente, dans une coupe transversale du corps de chaudière, une disposition transversale des corps de chauffe.
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Les figures 3 et 4 illustrent la disposition d'une chambre pour la repartition du véhicule calorifique dans les corps de chauffe.
Du-ne la chambre d'eau du corps cylindrique de chau- dière 1 sont logés les corps de chauffe qui sont constitues, dans l'exemple de réalisation représente à la figure 1, par deux groupes de tubes superposes, comprenant chacun quatre tronçons de tube simples 2 pour l'amenée du véhicule calori- fique et un tronçon de tube commun 3 pour le retour du produit de condensation résultant du chauffage.
Les tronçons d'amenee 2 sont fixes dans une chambre de répartition 4, par exemple par mandrinage ou dudgeonnage, et, de même, les extrémités des tubes de retour 3 sont fixées par dudgeonnage ou par soudure sur un prolongement 5 de la chambre 4 lequel traverse la paroi du corps de chaudière et reçoit extérieurement un tube (non représenté) pour l'évacuation du produit de condensation.Dans cette tubulure de traversee 5 se trouve un tube 6 pour l'in- troduction du véhicule calorifique à l'état de vapeur dans la chambre de répartition 4 d'où la vapeur entre ensuite dans les tubes d'amenée 2.
Comme le montrent les figures 3 et 4, l'espace de la chambre de repartition 4 situe devant les em- bouchures des tubes 2 est parfaitement accessible, ce qui per- met de fixer les extrémités des tubes par dudgeonnage. En effet, le tube 6 peut être accroche dans la tubulure 5 d'une manière facilement amovible, de sorte qu'on puisse simplement le retirer pour le dudgeonnage ultérieur des tubes 3. L'extré- mité supérieure du tube court 6 est évasée et fixée par dud- geonnage dans la tubulure 5. On n'a donc pas besoin d'enlever le couvercle de la chambre 4.
Dans l'exemple de réalisation représente, les tubes d'évacuation 3 pour le produit de con- densation precite ne sont pas introduits directement dans la tubulure 5, mais soudes sur des tubulures intermédiaires cour- tes 7 qui sont à leur tour fixées par dudgeonnage dans la tubulure 5, et, pour plus de sécurité, soudées.
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Dans l'exemple de réalisation représente à la fi- gure 2, les corps de chauffe sont montés perpendiculairement à l'axe longitudinal du corps de chaudière 1, par ailleurs, l'exécution est, en general, la même que dans le premier exemple de réalisation. On a prevu ici pour chacun des trois groupes de tubes de chauffe, cinq tubes d'amenée 2 et pour chacun des groupes de cinq tubes 2 un tube d'évacuation com- mun 3 pour le produit de condensation résultant du chauffage.
Pour l'assemblage de ces tubes, un tronçon de tube continu 2 sert à la fois de tube d'amenée et d'évacuation, les autres tronçons de tubes dlamenee 2 etant raccordes par soudure sur ce tronçon.
Les tubes d'amenee 2 sont raccordés au tronçon de tube extérieur continu de telle sorte que leurs extrémités debouchent avec une certaine inclinaison par rapport à l'axe longitudinal du tube commun dans ce tube. On evite ainsi une perturbation mutuelle des différents filets du véhicule calo- rifique, et l'on accélère l'écoulement du produit de conden- sation. En outre, lorsque la chaudière s'incline, la quantite de produit de condensation qui rentre ne peut pas être aussi grande que lorsque les tubes 3 débouchent perpendiculairement à l'axe longitudinal du coude en U du tube extérieur, De même, grâce à l'introduction oblique de leurs extremites, les tubes 2 reçoivent une forme courbe et se prêtent mieux aux dila- tations thermiques.
Enfin, l'exécution des assemblages soudes entre les tubes est facilitée, notamment si la répartition, c'est-à-dire l'espacement des tubes, est choisi de telle sor- te qu'on puisse se contenter de l'épaisseur de paroi usuelle pour le tube extérieur continu.
En vue de diminuer le nombre de raccords dudgeon- nés dans le cas d'un grand nombre de tronçons de tube 2, on a, dans l'exemple de réalisation que montre la figure 2, réuni deux à deux les tubes d'amenee 2 en une forme de fourche 8, le tube commun de ces bifurcations étant fixe par dudgeonnage
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Une La paroi de la chambre de répartition 4. Sur la figure 2. l'ensemble est disposé de telle façon que les chambres de ré- parti ti on 4 ne soient montées que d'un cote longitudinal du corps de chaudière 1, On pourrait aussi choisir un montage en opposition, c'est-à-dire un montage dans lequel les cham- bres de repartition alterneraient de part et dtautre.
Toute- fois, le montage unilatéral presente, par rapport à cette va- riante, l'avantage de permettre une réduction de la distance a comprise entre le corps de chaudière 1 et son enveloppe ex- térieure 10, cet espace n'ayant pas besoin d'être librement accessible en raison de l'absence des tubulures de traver- soe. Or, ceci entraîne une diminution d'encombrement de la chaudière, alors que la surface de chauffe des tubes est en- core supérieure de 10 pour 100 environ à la surface de chauf- fe des corps de chauffe connus dont les chambres de réparti- tion sont montees sur les deux côtes longitudinaux du tambour.
En vue d'utiliser intégralement la hauteur de construction disponible dans le corps de chaudière, on choisit le nombre de tronçons de tube de façon que le support correspondant à la pression de vapeur, des tubes de chauffe aux tubes de con- densat soit conservé en haut, et diminue vers le bas.
L'avantage, au point de vue d'une meilleure trans- mission de chaleur, de l'agencement des tubes de chauffe se- ion l'invention s'explique par le fait que, grâce à la sec- tion plus grande, la surface intérieure des tubes de chauffe à paroi simple ne produit qu'une pellicule liquide très mince qui ne diminue pas sensiblement la section de ces tubes et rabaisse donc que très peu la transmission de la chaleur. Si, en outre, on rend la surface du tube aussi lisse que possible à l'intérieur des tubes d'amenée, on obtient ici une condensa- tion par gouttes des plus efficaces, ce qui améliore encore considerablement la transmission de la chaleur.
Plus la pres- sion de chauffage est basse et plus grand peut être le nombre de tronçons de tubes choisi pour l'amenée de la vapeur de
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du chauffage, car le volume/produit de condensation est, d'une manière correspondante, beaucoup plus petit que le volume de la vapeur de chauffe.
L'augmentation de la section de passage des tubes simples selon l'invention conduit aussi à une reduction des résistances passives à l'écoulement de la vapeur de chauffage.
Etant donne, en outre, qu'on peut choisir pour le tube de re- tour, une section telle qu'il soit complètement rempli par le produit de condensation, on obtient une hauteur manometrique plus grande pour la circulation du véhicule calorifique, de sorte que le corps de chauffe peut recevoir des quantités de vapeur plus grandes. Ceci permet en outre une réduction de la distance b comprise entre la chambre à eau et à vapeur 1 et le corps pour la chauffe 9 (fige 2), grâce à quoi on obtient une nouvelle diminution d'encombrement de la chaudière.
En outre, la diminution des résistances passives à l'écoulement empêche un reflux du produit de condensation, reflux qui a lieu parfois quand une augmentation brusque de la charge entraine trop d'eau de chauffe avec la vapeur de chauffe vers le corps de chauffe. Dans les corps de chauffe connus, la surface de chauffe des tubes inférieurs est parfois complètement mise hors jeu dans ce cas, jusqu'à ce que le produit de condensation résultant du chauffage soit rentré dans la chaudière de chauffe. ceci peut donner lieu à des pointes de pression de chauffe qui necessitent, pour la chau- dière primaire, une construction fondée sur une pression plus forte que n'exigent les conditions normales, si l'on veut éviter une perte d'eau de chauffe par la soupape de sdrete.
Or, étant donne que, dans un corps de chauffe selon l'inven- tion, les pointes de pression de chauffe ne peuvent plus être aussi elevees que jusqu'à present, on peut aussi prévoir la chaudière de chauffe pour un timbre plus bas et, par sui- te, de rendre toute l'installation de chaufferie moins coû- teuse.
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Dans la disposition selon l'invention, on obtient aussi un meilleur effet de chauffe à la surface extérieure inférieure chauffante des tubes, car les bulles de vapeur de l'eau de la chaudière se forment d'abord sur la moitie exté- rieure inférieure d'un tube, c'est-à-dire à l'endroit où l'ea,u à evaporer entre d'abord en contact avec ce tube. Or, si le tube de chauffe est recouvert intérieurement, comme c'est le plus souvent le cas avec les éléments chauffants connus jusqu'à present, d'une couche de produit de condensa- tion relativement forte, l'effet ne peut pas être aussi in- tense qu'avec un corps de chauffe selon l'invention, d4ns le- quel les tubes d'amenée de vapeur ne conduisent, contraire- ment aux tubes annulaires, qu'un mince filet de vapeur con- densee.