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Procédé et dispositif de transmission calorifique.
Dans les installations de chaudière à vapeur construi- tes en vue d'un rendement élevé, on exige que la chaleur des gaz brûlés soit également utilisée dans une très grande me- sure,c'est-à-dire que la température dès gaz brûlés, à la sortie de la chaudière, soit la plus faible possible. De tel- les installations de chaudière sont actuellement presque tou- jours équipées d'économiseurs et de réchauffeurs d'air.
La température la plus basse à laquelle les gaz brülés peuvent être refroidis est fréquemment déterminée par le point de rosée de ces gaz, et par la température la plus basse de la surface de chauffedu réchauffeur d'air. Plus le point de rosée des gaz brûlés est élevé, plus ltempérature des parois
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de la surface de chauffe du réchauffeur d'air doit être éle- vée, pour éviter ce que l'on appelle la "trabspirationt' de la surface c'est-à-dire l'apparition de la condensation et la corrosion de la matière qui en résulte. La température des parois doit toujours être quelque peu supérieure à la tempé- rature du point de roséedes gaz brûlés.
Dans les installations où l'on utilise des combustibles contenant du soufre, le point de rosée des gaz brûlés est souvent élevé. Pour éviter la condensation sur la surface de chauffe du réchauffeur d'air, des dispositions spéciales doi- vent être prises pour augmenter la température de la partie la plus froide de la surface de chauffe du réchauffeur d'air.
Une manière très commune d'augmenter la température des pa- rois est de renvoyer une partie de l'air qui est chauffé dans le réchauffeur d'air, dans l'air froid destiné à être intro- duit dans le dit réchauffeur d'air. Si le point de rosée est élevé, il devient toutefois nécessaire de renvoyer une quanti. té très importante d'air, la chute de pression à la sortie du réchauffeur d'air devient alors élevée, de même que la consom- mation du ventilateur. Cet état de chose se manifeste parti- culièrement dans les installations qui donnent lieu à des dépots poussiéreux sur la partie froide de la surface de chauffe du réchauffeur d'air.
Cette partie peut alors devenir presqu'entièrement isolée de la chaleur, du côté des gaz brûlés, la température de la surface de chauffe devenant a- lors approximativement la même que la température de l'air à cet endroit de la surface de chauffe. Dans les chaudières du type dit Tomlinson, pour "soda houses", qui donnent nais- sance à des gaz brûlés de cette nature, on est généralement obligé d'utiliser des réchauffeurs d'air coulés de construc-
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tion spéciale, qui sont souvent très lourds et très coûteux, et qui doivent être lavés à l'eau ou avec une lessive, du côté des gaz d'échappement, pour conserver les surfaces de chauffe propres.
Pour que ces appareils ne deviennent pas trop grands ni trop coûteux, ils sont souvent construits sans aucune circulation d'air chaud en retour, ou alors a- vec une faible circulation d'air chaud en retour ; en ré- sulte que la température de la partie froide du réchauffeur d'air tombe fréquemment en-dessous dupoint de rosée des gaz d'échappement, ce qui provoque des condensations et amè- ne par conséquent la corrosion de la surface de chauffe du réchauffeur d'air.
La présente invention se réfère à un procédé et à un dispositif pour la transmission indirecte de la;chaleur, plus spécialement pour les échanges calorifiques entre des gaz, de la manière indirecte, et de préférence pour la trans- mission de la chaleur des gaz brûlés à 1-*air-, par exemple dans les installations de chaudières à vapeur mentionnées précédemment, avec l'aide d'un liquide circulatoire, de pré- férence de l'eau, ce qui permet d'éviter- ainsi la plupart des inconvénients mentionnés dans ce qui précède.
Parmi les figures ci-jointes, la figure 1 illustre le principe de l'invention par un exemple, sous forme de repré- sentation schématique, et la figure 2 montre une forme de réalisation de l'invention, appliquée à une chaudière à va- peur, pour "soda house" représentée en co,upe longitudinale dans le plan vertical. Les figures 3 et 4 représentent des vues en coupe selon les lignes III-IV de la figure 2, l'une étant prise par la droite, et l'autre par la gauche. La fi- gure 5 représente à une plus grande échelle, une coupe dans le tube collecteur 6, auquel est raccordé un tube serpentin,
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et comportant un support cylindrique pour le diaphragme pré- vu à l'entrée du dit serpentin.
La figure 6 montre une modi- fication du schéma de principe représenté à la figure 1.Les figures 7, 8, 9, 10, 11, 12 et 13 représentent schématique- ment d'autres exemples de dispositions du système circulatoi- re. La figure 9 montre l'échangeur calorifique primaire, vu par le dessus. La figure 14 est une représentation schématique d'une chaudière à vapeur à laquelle est appliqué le dit sys- tème ciculatoire.
Les parties similaires des différentes figures sont répérées par les mêmes numéros de référence.
Dans la figure 1, la partie de la chaudière par où sortent les gaz brûlés est représentée en 1. Cette partie consiste généralement en un réchauffeur d'air, mais est ce- pendant remplacée dans la présente réalisation de l'invention par une surface de chauffe consistant, par exemple, en un ensemble de tubes disposés côte à côte, chacun de ces tubes ayant la forme d'un serpentin 1a, à l'intéieur duquel circu- le de l'eau, qui passe du collecteur 6 au collecteur 7, par un système circulatoire, comme il apparaîtra par la,suite.
Les gaz brûlés circulent à travers l'appareil dans la direction indiquée par la flèche. L'eau échauffée traverse un vase d'expansion 2. Dudit vase d'expansion, elle passe à une pompe 3, qui la refoule dans le tube collecteur 4a et les tubes serpentins 4c d'un échangeur calorifique 4, d'où elle sort par le collecteur 4b, pour revenir au collecteur 6.
Une partie de l'eau peut éviter l'appareil 4, grâce à la con- duite de by-pass 5, qui est contrôlable. De cette manière, la température désirée pour l'eau fournie au collecteur 6 peut toujours être obtenue, de sorte que les condensations sur la surface de chauffe sont évitées. Cette température
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doit être égale ou supérieure à 60 c. La ligne en pointillés 5a représente un dispositif commandant l'organe de contrôle automatique du débit de fluide traversant le by-pass, en fonction de la température du liquide; ce dispositif peut être un thermostat ou un appareil similaire. Ce dispositif ne sera pas décrit, puisqu'il ne fait pas partie de l'inven- tion. Il n'est aucunement besoin d'une circulation d'air en retour quelconque dans l'appareil 4, puisque les gaz brûlés ne la traversent pas.
Seuls, des gaz brûlés, dans l'appareil 1, et de l'air, dans l'appareil 4, sont amenés en contact avec les surfaces d'échange respectives de ceux-ci, de sor- te que ces appareils peuvent être construits de n'importe quel. le manière appropriée pour obtenir des pertes de tirage et de pression faibles, et qu'ils peuvent comporter- de faibles surfaces d'échange.
La chaudière à vapeur pour "soda houxe" représentée à la figure 2 est, en ce qui concerne sa partie finale, de construction classique. Le foyer est représenté en 15, et le circuit des gaz brûlés qui en proviennent est indiqué par les flèches 16. L'air comburant est introduit en 17, et est amené par un conduit 18 venant d'un réchauffeur d'air 9, dans lequel l'air est échauffé conformément à la présate in- vention. Un second réchauffeur d'air est connecté entre l'ap- pareil 9 et le foyer. La dernière partie 8 de cet appareil est composée d'une surface de chauffe constituée par des tu- bes 1a dans lesquels circule de l'eau ayant une température d'entrée appropriée.
L'appareil 9, disposé.sur le côté du précédent, échauffe l'air à l'aide de l'eau chaude provenant de l'appareil 8, laquelle circule dans les tubes 4c. Il est sous-entendu que l'eau suit le circuit suivant: collecteur 7 des tubes la, conduit 10, vase d'expansion 2, pompe 3, con-
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duit 12, collecteur 4a, tubes 4c, collecteur 4b, retour à l'appareil 8 par le conduit 14 et le collecteur 6. Ce der- nier est muni de tubulures qui distribuent le liquide aux différents tubes serpentins la, conformément à la résistance qu'ils opposent à la circulation, par exemple lorsqu'il s'y forme une émulsion de vapeur. Une telle tubulure est repré- sentée à la figure 5.
Elle est désignée par 23, et est munie dans le cas présent d'un disque ayant une ouverture 24, le- quel est fixé à un support tubulire 25. Ce derhier est fixé transversalement dans le collecteur 6, et est muni d'un cer- tain nombre d'ouvertures filtrantes 26 permettant le passage de l'eau. Cette eau passe alors par l'orifice 24 dans le tu- be la. La tubulure est accessible de l'intérieur, par exemple dans le but de la, nettoyer, par démontage du bouchon fileté 27. Cette réalisation comporte également le conduit de by-pas 5, qui est contrable,t son dispositif de commande 5a. L'air à échauffer traverse l'appareil 9 dans le sens de la flèche; sous l'action de la soufflerie 20.
Dans les différentes figures ci-jointes, le système circulatoire du liquide est considéré comme étant fermé, c'est-à-dire que le système reste fermé lorsque la tempéra- ture dans le vase d'expansion est supérieure au point d'ébu- lition du liquide; dans le cas contraire, le système circula- toire est maintenu ouvert.
Lorsque le vase d'expansion est fermé; il peut être muni d'orifices d'échappement pour la vapeur.Un orifice sem- blable est représenté à la figure 1 par la ligne en pointil- lés 11.
La figure II ne diffère essentiellement de la figurel que par le fait que l'échangeur calorifique 4 est placé au- dessus de l'échangeur 1, et dans la tuyauterie menant au vase
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d'expansion 2, au lieu d'être situé en-dessous de l'appareil 1 et dans la tuyauterie venant du vase d'expansion, comme dans le cas de la figure 1, ce qui peut être préférable, au point de vue de la circulation.
La dénomination "échangeur calorifique' utilisée ici englobe les appareils individuels et les systèmes de ce genre ainsi que les assemblages d'appareils ou de systèmes sembla- bles.
La description suivante concerne les dispositifs re- présentés par les figures 7 à 14.
La partie gauche de la figure 7 représente un système circulatoire pour le chauffage indirect de l'eau d'alimenta- tion d'une chaudière, en conformité avec la présente inventi- on. La seille partie de la chaudière qui est représentée est le ballon 28. Le chauffage s'effectue'par circulation d'un liquide. Ce liquider qui est supposé ici être de l'eau, pro- vient d'un vase d'expansion 2 communiquant avec le ballon de- la chaudière par la canalisation 29.
Cette eau, qui a tra- versé aunpréalable les tubes serpentins 1a de 1-'échangeur- calorifique primaire situé dans le carneau des gaz: brûlés 1, dans lesquels elle a été échauffée, traverse ensuite une ca- nalisation 30, le vase d'expansion 2, une canalisation 31, et une pompe circulatoire 32, pour arriver à un échangeur ca- lorifique secondaire 33, situé en dehors du carneau des gaz brûlés. Dans ce dernier échangeur, l'eau alimentaire est fournie à la chaudière par l'intermédiaire de la canalisati- on 34, et est chauffée par l'eau de circulation.
L'eau de circulation refroidie dans l'échangeur calorifique revient a- lors par une conduite 36 à l'échangeur calorifique situé dans le carneau des gaz brûlés, pour y être échauffé à nouveau La même eau de circulation circule en permanence dans les tu- bes prévus à cet effet dans le système circulatoire. Cette eau peut être totalement pure, (par exemple, elle peutêtre
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distillée), de manière a ne donner lieu à aucun dépôt ni à aucune incrustation à l'intérieur des tubes. D'autre part l'eau d'alimentation traverse l'échangeur 33 par des passages réalisés de telle manière qu'ils puissent être conservés pro- pres mécaniquement pour le cas où des dépôts quelconques d'impuretés s'y déposeraient.
Il est vraisemblable) cependant que de telles impuretés n'apparaissent pas dans l'échangeur, pour autant que la différence de température entre l'eau d'a- limentation et l'eau de circulation soit faible.
La partie droite de la figure 1 représente un système circulatoire pour le chauffage d'un milieu gazeux, de préfé- rence de l'air, ce système étant réalisé en substance, de la même manière que celui représenté à la figure 1. Les notations utilisées sont les mêmes que pour la figure 1. Par conséquent les tubes serpentins de l'échangeur calorifique 1 situé dans le caveau des gaz brûlés sont représentés en 1; le vase d'ex- pansion est représenté en 2, la poppe circulatoire en 3 et le réchauffeur d'air en 4. Les boites collectrices de l'échan- geur la sont désignées par 6 et 7, la canalisation allant du vase d'expansion 2 à l'échangeur via la pompe est désignée par 12, et la canalisation reliant l'échangeur la au réchauf- feur 4 est représentée par 10.
La conduite contrôlable de by-pass est représentée par 5, et le dispositif de contrôle (thermostat), par 5a.
Les deux systèmes de circulation tels que représentés à la figure 7 peuvent être utilisés simultanément dans la mê- me installation, et peuvent également être combinés.
La figure 8 représente une combinaison semblable, en dautres mots, un système circulatoire pour le chauffage in- direct de l'air, par exemple l'air comburant d'une chaudière à vapeur, et pour le chauffage indirect du liquide de consom-
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mation, par exemple l'eau d'alimentation de la chaudière.
L'eau de circulation est prise dans un réservoir d'ex- pansion 2, qui peut communiquer avec le ballon 28 de la chau- dière par les conduites d'eau et de vapeur 38 et 39. Une pom- pe est prévue pour distribuer l'eau de circulation venant de l'échangeur calorifique primaire la par les conduites 30, 31 et 32, d'abord dans un échangeur calorifique secondaire 4 pour le chauffage de l'air, puis, par l'intermédiaire d'une con- duite 41, à un second échangeur calorifique 33, pour la chauf, fage de l'eau d'alimentation. La canalisation correspondant à celui-ci est désignée par 34, comme précédemment.
Un tuyau de trop plein réunissant l'échangeur 4 à l'échangeur la est représenté en 43, ce tuyau étant connecté à une boîte collectrice ( voir également la figure 9), située à un empla- cement tel que l'eau de circulation, qui est introduite dans l'échangeur calorifique, conserve approximativement la même température que celle atteinte par l'eau introduite par la boîte collectrice 6.
Les tubes serpentins de l'échangeur la sont répartis alternativement en groupe, de telle sorte que l'un des groupes ait une boite collectrice d'entrée 6 et une boîte collectrice de sortie 45a, tandis que les serpentins suivants sont divisés en deux groupes parallèles, du fait que l'un des groupes possède une boite collectrice d'entrée 45 spéciale, tandis que les serpentins du second groupe sont con- nectés à la boite 45a, qui constitue par conséquent, simulta- nément collecteur de sortie et d'entrée. Les serpentins des deux derniers groupes se réunissent dans le collecteur de sor- tie 7.
Il faut remarquer, d'autre part, que l'eau d'alimenta- tion traverse d'abord une zone de l'échangeur calorifique 4,
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c'est-à-dire les serpentins 46 à refroidir,avant de traver- ser l'échangeur 33. Cette disposition est prévue dans le but d'abaisser suffisamment la température de l'eau de circula- tion, avant qu'elle soit renvoyée dans l'échangeur calorifi- que 1a, par la canalisation 36.
La conduite controlable de by-pass est représentée par 5, et son dispositif de commande (thermostat) par 5a; grâce à ce dispositif de commande, la température désirée peut être obtenue pour l'eau retournant à l'échangeur calorifique la.
La disposition conforme à la figure 10 est substantiel- lement la même que celle conforme à la figure 8, mais avec cette différence que l'eau de circulation traverse une zone de l'échangeur calorifique 4, c'est-à-dire traverse les ser- ppntins 47 devant être refroidis davantage, avant de retour- ner à l'échangeur la. Pour ce qui concerne le restant du dis- positif, on se référera à la figure précédente. Les notations sont, les mêmes pour les deux figures.
Dans la figure 11, le système circulatoire est répar- ti sur les deux échangeurs calorifiques situés dans le car- neau des gaz brûlés 1, dont les tubes serpentins sont repré- sentés en la et en lb. Les deux échangeurs calorifiques 33 et4 pour l'eau et l'air sont connectés en série avec les au- tres échangeurs et avec le vase d'expansion 2, de telle maniè- re que la circulation s'effectue dans le sens la, 2 , 33, 1b 4, avec retour à. l'échangeur la par la canalisation de retour 48. Dans cette réalisation, l'eau de circulation peut être chauffée à nouveau pendant son passage de l'échangeur 33 à l'échangeur 4. La conduite de by-pass 5 pour la contrôle de la température se retrouve également dans cette réalisation.
La réalisation dont il s'agit ici est considérée comme par-
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ticulièrement appropriée, puisque la. température des gaz brû- lés peut être relativement considérable au dernier tube ser- pintin, par exemple dans le cas d'une chaudière pour "soda house" comportant un évaporateur, représenté en 50 dans les figures, et placé derrière l'échangeur calorifique la, pour l'évaporation de la lessive.
Dans la réalisation conforme à la figure 12, aucun vase d'expansion spécial n'est utilisé, l'eau de circulation étant aspirée du ballon 28 de la chaudière, et circulant en parallèle dans deux échangeurs 4 et 41, prévus tous deux pour l'air, le premier pour l'air primaire, par exemple, et le second pour l'air secondaire, vers un foyer. Le circuit et le sens de circulation des fluides sont indiqués daire- ment par des flèches. L'eau de circulation sortant de ces trois échangeurs 33, 41 et 4 est renvoyée par' la même cana- lisation 36-48.
Dans une disposition réalisée par exemple conformé- ment à la figure 12, la même pompe circulatoire 32 peut être utilisée, si on le désire, pour les échangeurs calorifiques représentés ainsi que pour le propre système circulatoire de la chaudière, si ce dernier est du type à circulation posi- tive, par exemple. Dans ce cas une partie de l'eau de circu- lation revenant de la chaudière, sous forme d'eau émulsion- née de vapeur, peut passer dans l'un quelconque ou dans plu- sieurs des échangeurs représentés, avant de retourner vers le ballon de la chaudière. L'eau de circulation qui circule. conformément à ]La figure 12 dans les échangeurs 4 et 41, doit, dans ce cas être déconnectée, entièrement ou en partie, de l'eau émulsionnée de vapeur venant de la chaudière.
La figure 13 représente une réalisation très similai- re à celle conforme à la figure la, mais avec cette différen-
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ce qu'elle comporte un vase d'expansion eL pas d'évaporateur, raison pour laquelle la température des gaz brûlés doit être maintenue basse aprés l'échangeur la Dans ce cas, l'eau de circulation des échangeurs calorifiques 4 et 41 pour l'air est renvoyée à l'extrémité d'entrée de l'échangeur la, l'eau de circulation étant prise à l'extrémité de sortie., tandis que l'eau de circulation de l'échangeur 33 destiné à l'eau d'alimentation est renvoyée une boîte collectrice 5, rac- cordée à un endroit intermédiaire, auquel l'eau de l'échan- geur la a eu le temps de s'échauffer,
de sorte qu'elle conser- ve environ la même température que celle entrant par le col- lecteur 51.
Lu. figure 14 montre comment une réalisation correspon- dant en substance à la figure 13 peut être incorporée dans une installation de chaudière à vapeur. Le foyer est repré- senté en 53, et le carneau des gaz brûlés en 54. Ce dernier comporte des tubes serpentins la appartenant à un échangeur qui y est disposé, et derrière ceux-ci se trouve un évapora- teur 50. Un vase d'expansion-?- est représenté près du ballon 28 de la chaudière.
L'invention peut également être mise à profit de dif- férentes manières autres que celles décrites ici. Au lieu d'eau, de l'huile ou tout autre .liquide à température d'é- bullition élevée peut être utilisé comme liquide de circu- lation. L'invention n'est pas liée à un type déterminé d'é- changeur calorifique, bien que ceux comportant des tubes serpentins soient - préférer. Le système peut être utilisé. avec des gaz brûlés provenant de foyers de différents types, de même qu'avec les gaz brûlés provenant de fours à combus- tion forcée, ainsi qu'avec d'autres gaz chauds.
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Method and device for heat transmission.
In steam boiler installations constructed with a view to high efficiency, it is required that the heat of the flue gases is also used to a very great extent, i.e. the temperature of the flue gases , at the outlet of the boiler, is as low as possible. Such boiler systems are now almost always equipped with economizers and air heaters.
The lowest temperature to which the flue gases can be cooled is frequently determined by the dew point of those gases, and by the lowest temperature of the heating surface of the air heater. The higher the dew point of the flue gases, the higher the wall temperature
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of the heating surface of the air heater must be high, to avoid the so-called "trabspirationt 'of the surface, that is to say the appearance of condensation and corrosion of the material. The temperature of the walls must always be somewhat higher than the temperature of the dew point of the flue gases.
In installations where fuels containing sulfur are used, the dew point of the flue gases is often high. To avoid condensation on the heating surface of the air heater, special arrangements must be made to increase the temperature of the colder part of the heating surface of the air heater.
A very common way to increase the temperature of the walls is to return a part of the air which is heated in the air heater, to the cold air intended to be introduced into the said air heater. . If the dew point is high, however, it becomes necessary to return a quantity. very high air intake, the pressure drop at the outlet of the air heater becomes high, as does the consumption of the fan. This state of affairs is particularly evident in installations which give rise to dusty deposits on the cold part of the heating surface of the air heater.
This part can then become almost completely insulated from the heat, on the burnt gas side, the temperature of the heating surface then becoming approximately the same as the temperature of the air at this point on the heating surface. In boilers of the so-called Tomlinson type, for "soda houses", which give rise to flue gases of this nature, it is generally necessary to use built-in air heaters.
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tion, which are often very heavy and very expensive, and which must be washed with water or with a detergent, on the side of the exhaust gases, to keep the heating surfaces clean.
So that these devices do not become too large or too expensive, they are often constructed without any circulation of hot air in return, or with little circulation of hot air in return; as a result, the temperature of the cold part of the air heater frequently falls below the dew point of the exhaust gases, which causes condensation and consequently leads to corrosion of the heater's heating surface of air.
The present invention relates to a method and a device for the indirect transmission of heat, more especially for the heat exchange between gases, in the indirect manner, and preferably for the transmission of heat from the flue gases. to 1- * air-, for example in the aforementioned steam boiler installations, with the help of a circulatory liquid, preferably water, which thus avoids most of the disadvantages mentioned in the above.
Among the accompanying figures, Figure 1 illustrates the principle of the invention by example, in the form of a schematic representation, and Figure 2 shows an embodiment of the invention, applied to a steam boiler. fear, for "soda house" represented in co, upe longitudinal in the vertical plane. Figures 3 and 4 represent sectional views along lines III-IV of Figure 2, one being taken from the right, and the other from the left. Figure 5 shows, on a larger scale, a section through the collector tube 6, to which a coil tube is connected,
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and comprising a cylindrical support for the diaphragm provided at the inlet of said coil.
Figure 6 shows a modification of the block diagram shown in Figure 1. Figures 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 13 show schematically other examples of arrangements of the circulatory system. Figure 9 shows the primary heat exchanger, seen from above. Figure 14 is a schematic representation of a steam boiler to which the said ciculatory system is applied.
Similar parts of the different figures are denoted by the same reference numbers.
In Figure 1, the part of the boiler through which the burnt gases exit is shown in 1. This part generally consists of an air heater, but is however replaced in the present embodiment of the invention by a surface of heater consisting, for example, of a set of tubes arranged side by side, each of these tubes having the shape of a coil 1a, inside which circulates water, which passes from the collector 6 to the collector 7 , by a circulatory system, as will appear later.
The burnt gases flow through the appliance in the direction indicated by the arrow. The heated water passes through an expansion vessel 2. Called an expansion vessel, it passes to a pump 3, which delivers it into the collecting tube 4a and the coil tubes 4c of a heat exchanger 4, from which it exits via collector 4b, to return to collector 6.
Part of the water can bypass the device 4, thanks to the bypass line 5, which is controllable. In this way, the desired temperature for the water supplied to the collector 6 can always be obtained, so that condensations on the heating surface are avoided. This temperature
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must be equal to or greater than 60 c. The dotted line 5a represents a device controlling the device for automatically controlling the flow of fluid passing through the bypass, as a function of the temperature of the liquid; this device may be a thermostat or a similar device. This device will not be described, since it does not form part of the invention. There is no need for any return air circulation in the apparatus 4, since the burnt gases do not pass through it.
Only burnt gases, in the apparatus 1, and air, in the apparatus 4, are brought into contact with the respective exchange surfaces thereof, so that these apparatuses can be constructed. of any. the appropriate way to obtain low draft and pressure losses, and that they may include small exchange surfaces.
The "holly soda" steam boiler shown in Figure 2 is, as regards its final part, of conventional construction. The hearth is shown at 15, and the circuit of the burnt gases which come from it is indicated by arrows 16. The combustion air is introduced at 17, and is brought by a duct 18 coming from an air heater 9, in in which the air is heated in accordance with the present invention. A second air heater is connected between appliance 9 and the fireplace. The last part 8 of this apparatus is composed of a heating surface constituted by tubes 1a in which circulates water having an appropriate inlet temperature.
The device 9, arranged on the side of the previous one, heats the air using hot water from the device 8, which circulates in the tubes 4c. It is understood that the water follows the following circuit: manifold 7 of the tubes la, pipe 10, expansion vessel 2, pump 3, con-
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pipe 12, manifold 4a, tubes 4c, manifold 4b, return to apparatus 8 via pipe 14 and manifold 6. The latter is provided with pipes which distribute the liquid to the various coil tubes la, in accordance with the resistance qu 'they oppose circulation, for example when a vapor emulsion is formed there. Such a tubing is shown in FIG. 5.
It is designated by 23, and is provided in the present case with a disc having an opening 24, which is fixed to a tubular support 25. This derhier is fixed transversely in the collector 6, and is provided with a cer - Tain number of filter openings 26 allowing the passage of water. This water then passes through the orifice 24 in the tube 1a. The tubing is accessible from the inside, for example for the purpose of cleaning it, by removing the threaded plug 27. This embodiment also includes the by-step duct 5, which is contrable, t its control device 5a. The air to be heated passes through the device 9 in the direction of the arrow; under the action of the blower 20.
In the various figures attached, the circulatory system of the liquid is considered to be closed, that is, the system remains closed when the temperature in the expansion vessel is above the boiling point. lition of the liquid; otherwise, the circulatory system is kept open.
When the expansion vessel is closed; it can be fitted with exhaust ports for the steam. A similar port is shown in figure 1 by the dotted line 11.
Figure II differs essentially from the figure only by the fact that the heat exchanger 4 is placed above the exchanger 1, and in the pipe leading to the vessel
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2, instead of being located below the device 1 and in the piping coming from the expansion tank, as in the case of figure 1, which may be preferable, from the point of view of the circulation.
The term "heat exchanger" used herein encompasses individual apparatus and such systems as well as assemblies of similar apparatus or systems.
The following description relates to the devices shown in Figures 7 to 14.
The left part of FIG. 7 shows a circulatory system for the indirect heating of the feed water of a boiler, in accordance with the present invention. The second part of the boiler which is shown is the tank 28. The heating is effected by circulating a liquid. This liquid, which is supposed here to be water, comes from an expansion vessel 2 communicating with the boiler tank via pipe 29.
This water, which has previously passed through the coil tubes 1a of the primary heat exchanger located in the flue of the flue gases 1, in which it has been heated, then passes through a pipe 30, the vessel of expansion 2, a pipe 31, and a circulatory pump 32, to arrive at a secondary heat exchanger 33, located outside the flue gas flue. In the latter exchanger, the feed water is supplied to the boiler via the pipe 34, and is heated by the circulation water.
The circulation water cooled in the heat exchanger then returns via a pipe 36 to the heat exchanger located in the flue gas flue, to be reheated there The same circulation water circulates continuously in the pipes bes provided for this purpose in the circulatory system. This water can be completely pure, (for example, it can be
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distilled), so as not to give rise to any deposit or encrustation inside the tubes. On the other hand, the feed water passes through the exchanger 33 through passages made in such a way that they can be kept clean mechanically in the event that any deposits of impurities are deposited therein.
It is probable, however, that such impurities do not appear in the exchanger, provided that the temperature difference between the feed water and the circulation water is small.
The right-hand part of FIG. 1 represents a circulatory system for heating a gaseous medium, preferably air, this system being made in substance, in the same way as that represented in FIG. 1. Notations used are the same as for Figure 1. Consequently the coil tubes of the heat exchanger 1 located in the flue gas vault are shown at 1; the expansion vessel is represented at 2, the circulatory pump at 3 and the air heater at 4. The manifold boxes of the exchanger 1a are designated by 6 and 7, the pipe running from the vessel to expansion 2 to the exchanger via the pump is denoted by 12, and the pipe connecting the exchanger 1a to the heater 4 is represented by 10.
The controllable bypass line is represented by 5, and the control device (thermostat), by 5a.
The two circulation systems as shown in FIG. 7 can be used simultaneously in the same installation, and can also be combined.
Figure 8 shows a similar combination, in other words, a circulatory system for the indirect heating of air, for example the combustion air of a steam boiler, and for the indirect heating of the consumer liquid.
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ration, eg boiler feed water.
The circulating water is taken from an expansion tank 2, which can communicate with the boiler tank 28 through the water and steam pipes 38 and 39. A pump is provided to distribute the circulation water coming from the primary heat exchanger 1a through the pipes 30, 31 and 32, first in a secondary heat exchanger 4 for heating the air, then, through a con- pick 41, to a second heat exchanger 33, for heating, fage of the feed water. The pipe corresponding to this is designated by 34, as above.
An overflow pipe connecting the exchanger 4 to the exchanger 1a is shown at 43, this pipe being connected to a manifold (see also FIG. 9), located at a location such as the circulation water, which is introduced into the heat exchanger, retains approximately the same temperature as that reached by the water introduced by the manifold 6.
The coil tubes of the exchanger 1a are distributed alternately in groups, so that one of the groups has an inlet manifold box 6 and an outlet manifold box 45a, while the following coils are divided into two parallel groups. , because one of the groups has a special inlet manifold 45, while the coils of the second group are connected to the box 45a, which therefore constitutes simultaneously an outlet and inlet manifold. . The coils of the last two groups meet in the outlet manifold 7.
It should be noted, on the other hand, that the feed water first passes through a zone of the heat exchanger 4,
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that is to say the coils 46 to be cooled, before passing through the exchanger 33. This arrangement is provided with the aim of sufficiently lowering the temperature of the circulating water, before it is returned to the heat exchanger 1a, via line 36.
The controllable bypass pipe is represented by 5, and its control device (thermostat) by 5a; with this control device, the desired temperature can be obtained for the water returning to the heat exchanger 1a.
The arrangement according to figure 10 is substantially the same as that according to figure 8, but with the difference that the circulation water passes through a zone of the heat exchanger 4, that is to say passes through the coils 47 to be further cooled before returning to the exchanger 1a. As regards the remainder of the device, reference will be made to the previous figure. The notations are the same for the two figures.
In FIG. 11, the circulatory system is distributed over the two heat exchangers located in the flue gas chamber 1, the coil tubes of which are represented in la and lb. The two heat exchangers 33 and 4 for water and air are connected in series with the other exchangers and with the expansion vessel 2, in such a way that the circulation takes place in direction la, 2 , 33, 1b 4, with return to. the exchanger 1a via the return pipe 48. In this embodiment, the circulation water can be heated again during its passage from the exchanger 33 to the exchanger 4. The by-pass pipe 5 for the control of temperature is also found in this realization.
The achievement in question here is considered to be
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particularly appropriate, since the. temperature of the burnt gases can be relatively considerable at the last coil tube, for example in the case of a boiler for "soda house" comprising an evaporator, shown at 50 in the figures, and placed behind the heat exchanger at the bottom. , for the evaporation of lye.
In the embodiment according to Figure 12, no special expansion vessel is used, the circulation water being sucked from the tank 28 of the boiler, and circulating in parallel through two exchangers 4 and 41, both provided for the air, the first for primary air, for example, and the second for secondary air, to a home. The circuit and the direction of fluid circulation are indicated by arrows. The circulation water leaving these three exchangers 33, 41 and 4 is returned by the same pipe 36-48.
In an arrangement made, for example, in accordance with FIG. 12, the same circulatory pump 32 can be used, if desired, for the heat exchangers shown as well as for the boiler's own circulatory system, if the latter is of the type with positive circulation, for example. In this case, part of the circulating water returning from the boiler, in the form of steam emulsified water, can pass through any one or more of the exchangers shown, before returning to the boiler. boiler tank. Circulating water flowing. in accordance with] Figure 12 in the exchangers 4 and 41, must, in this case be disconnected, entirely or in part, from the emulsified steam water coming from the boiler.
Figure 13 shows an embodiment very similar to that in accordance with Figure 1a, but with this difference.
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that it includes an expansion vessel and no evaporator, which is why the temperature of the burnt gases must be kept low after the exchanger la In this case, the circulating water for heat exchangers 4 and 41 for l air is returned to the inlet end of the exchanger 1a, the circulating water being taken at the outlet end., while the circulating water of the exchanger 33 intended for the water d the feed is returned to a collector box 5, connected to an intermediate point, to which the water in the exchanger has had time to heat up,
so that it retains approximately the same temperature as that entering through manifold 51.
Fig. 14 shows how an embodiment substantially corresponding to Fig. 13 can be incorporated in a steam boiler installation. The hearth is represented at 53, and the flue of the burnt gases at 54. The latter comprises serpentine tubes belonging to an exchanger which is arranged therein, and behind these is an evaporator 50. A vessel d The expansion -? - is shown near the boiler tank 28.
The invention can also be put to use in various ways other than those described herein. Instead of water, oil or any other high boiling temperature liquid can be used as the circulating liquid. The invention is not linked to a specific type of heat exchanger, although those comprising coil tubes are preferred. The system can be used. with flue gases from different types of fireplaces, as well as with flue gases from forced combustion furnaces, as well as with other hot gases.