<Desc/Clms Page number 1>
" Dispositif pour l'évacuation (purge) de l'eau de condensa- tion ".
Il existe déjà des dispositifs ou purgeurs pour l'é- vacuation de l'eau de condensation, dispositifs dans.les- quels l'eau de condensation s'écoule par un ajutage dont la partie constituant la sortie (partie dénommée ci-après zone de sortie) est légèrement évasée en forme de cône, de façon que prenne naissance, dans la partie considérée, une diffusion qui exerce une influence favorable sur le fonctionnement.
Cette action de diffusion fait que la différence de pression sous laquelle le condensat s'écoule par la sec- tion de passage la plus étroite de l'ajutage se trouve
<Desc/Clms Page number 2>
sensiblement augmentée, notamment aux faibles pressions en amont de l'ajutage . Par ce moyen, on obtient, avec une section transversale relativement faible de l'aju- tage, un grand débit pour l'eau (de condensation). Par contre, le passage de la vapeur n'est pas accru par la zone conique évasée de l'ajutage . En ce qui concerne la vapeur, l'évasement a simplement pour conséquence d'abais- ser la détente au-dessous du point critique, derrière la zone de section la plus petite, alors que, dans la zone considérée, la pression ne tombe pas plus bas (jusqu'au point critique) que ce n'est le cas dans un ajutage or- dinaire non évasé .
Il s'ensuit que la vitesse d'écoule- ment dans la section la plus petite ne se trouve pas non plus augmentée par l'évasement d'aval et que, par consé- quent, la quantité de vapeur qui passe ne varie pas. Donc puisque seule la quantité d'eau qui passe se trouve aug- mentée, on obtient un rapport particulièrement favorable entre la quantité, d'eau s'écoulant par l'ajutage et la quantité de vapeur sortant dans le cas le plus défavora- ble (lorsque l'arrivée d'eau de condensation fait défaut); en d'autres termes, on obtient un rendement particulière- ment bon.
Toutefois, les effets décrits ci-dessus, ne se produisent que lors du passage d'eau froide (eau de condensation refroidie), c'est-à-dire avant tout pendant la période de réchauffage.
Grâce à la présente invention,ce type de dispositifs d'évacuation d'eau de condensation est encore amélioré par ce fait que (comme on le décrira plus loin) l'ajutage est conformé de manière à être traversé non seulement par une grande quantité d'eau froide (eau de condensation refroi- die) mais également une-grande quantité d'eau chaude
<Desc/Clms Page number 3>
(eau de condensation aux températures de la vapeur).
On veut donc, par l'organisation suivant l'invention de l'ajutage, arriver à ce que la quantité d'eau chaude qui s'écoule soit égale ou de peu inférieure à la quanti- té d'eau froide qui s'écoule, de façon que subsiste le rapport favorable entre le poids de l'eau qui s'écoule et celui de la vapeur qui s'échappe (c'est-à-dire le bon rende ment), même quand il s'agit d'un courant d'eau chaude, ce qui a une importance particulière dans de nombreux cas.
En général il existe une très grande différence en- tre les quantités d'eau froide et d'eau chaude s'écoulant par un orifice ou par un ajutage , en raison de la vapori- sation qui se produit au moment de la détente de l'eau chaude (vaporisation ultérieure). Cette vaporisation ulté- rieure fait que le volume spécifique du fluide qui passe (mélange d'eau chaude et de vapeur) est relativement grand et que, par conséquent, il s'éqoule en poids, par la section transversale de l'ajutage, une quantité d'eau chaude sensiblement plus petite que la quantité d'eau froide, parce que le poids spécifique de cette dernière n'est pas faussé par des phénomènes de vaporisation.
Conformément à l'invention, l'effet recherché, c'est-à-dire l'augmentation du débit d'eau chaude, est obtenue par le fait que la longueur de la zone d'en- trée de l'ajutage est rendue aussi petite que possible; la zone d'entrée a juste la longueur et l'arrondi qui sont nécessaires pour empêcher les chevauchements des filets ou jets, chevauchements qui réduiraient le débit et troublerait l'écoulement.
En outre et conformément à l'invention, la zone de sortie de l'ajutage, zone évasée en cône et agissant comme diffuseur, est raccordée directement à l'entrée,
<Desc/Clms Page number 4>
de courte longueur, du dit ajutage, L'évasement conique suit par conséquent directement la zone d'entrée de courte longueur . La zone de transition comprise entre l'entrée rétrécissante de courte longueur et convergen- te de l'ajutage et l'évasement conique qui s'y raccorde est par conséquent extrêmement courte. La zone cylindri- que intermédiaire présentant la section la plus petite et prévue habituellement dans de tels ajutages est par eonséquent complètement supprimée.
Grâce à cette conformation (suivant l'invention) de l'ajutage, l'eau chaude (eau de condensation) par- vient, en raison de la grande vitesse d'écoulement de l'eau, en un temps extrêmement court, à la section la plus petite de l'ajutage pour passer de ce point immédiatement à la zone de sortie évasée de l'ajutage.
Il en résulte que la vaporisation de l'eau chaude, vapo- risation qui se produit au moment de la détente mais qui se poursuit malgré tout pendant un certain temps,par suite du retard dans l'ébullition, se trouve reportée en majeure partie dans la zone de sortie évasée de l'ajutage .La vapeur qui se dégage y trouve une section suffisamment agrandie, ce qui fait que l'augmentation du volume spécifique du fluide qui passe ne nuit pas. Au contraire, dans les réalisations antérieures, la vapo- risation se produisait dans la zone intermédiaire qui présentait la plus petite section, entre la zone d'en- trée et la zone de sortie .Le grand volume de la vapeur produite était cause de la diminution indésirable du dé- bit d'eau chaude traversant la section la plus petite de l'ajutage, diminution qui, grâce à l'invention, est maintenant supprimée.
Sur la Fig. 1 du dessin annexé, on a représenté un exemple de réalisation 4e l'invention, savoir uniquement
<Desc/Clms Page number 5>
l'ajutage proprement dit servant d'organe d'évacuation pour l'eau de condensation et non pas l'enveloppe qui l'entoure et dont la construction peut être considérée comme connue. L'eau de condensation pénètre, dans le sens de la flèche a, dans l'ajutage b et traverse, en un temps extrêmement court, la zone d'entrée dont la longueur 1 et le rayon r de l'arrondi sont aussi petits que cela est encore possible si, par ailleurs on veut empêcher un décollement ou une contraction du jet. On choisit avantageusement la longueur 1 de manière que 1 = 0,3 d, d étant le diamètre de la section la plus petite de l'ajutage .
La même proportion est également avanta- geuse pour le rayon r de l'arrondi de la zone d'entrée, autrement dit r = 0,3 d. En sortant de la zone d'entrée c de courte longueur, l'eau de condensation pénètre di- rectement dans la zone de sortie e évasée en cône d'an- gle [alpha]. Cet angle de divergence est choisi assez petit pour que se produise , dans la zone de sortie e, non un décollement du jet mais un effet de diffusion, c'est-à- dire une retransformati9n de l'énergie cinétique en éner- gie de pression . La longueur totale L de l'ajutage est choisie de façon que l'augmentation de pression dans la partie évasée conique e de l'ajutage soit au moins égale à la contre-pression absolue en arrière de l'aju- tage (contre-pression exprimée par conséquent en atmos- phères) .
Une dépression très prononcée prend par consé- quent @ naissance au point le plus étranglé de l'a- jutage .
Sur la Fig. 2, on a représenté, à une échelle forte- ment agrandie, le profil du canal de l'ajutage,de manière que soit nettement visible le passage direct de la zone d'entrée à la zone de sortie évasée conique . Le choix, pour l'ajutage, d'une matière présentant une'résistance
<Desc/Clms Page number 6>
appropriée permet d'éviter, malgré la section transversale extrêmement petite de l'ajutage, une usure prématurée par le jet, dans la zone la plus étroite de l'ajutage.On prend donc sciemment à sa charge la nécessité d'utiliser une matière coûteuse, résistant à l'usure afin de pou- voir donner, conformément à l'invention, une longueur extrêmement courte à la zone intermédiaire comprise entre la zone d'entrée et la partie conique évasée de l'ajutage.
<Desc / Clms Page number 1>
"Device for draining (draining) condensed water".
There are already devices or traps for the evacuation of condensation water, devices in which the condensation water flows through a nozzle, the part of which constitutes the outlet (part hereinafter referred to as zone outlet) is slightly flared in the shape of a cone, so that a diffusion takes place in the part considered, which exerts a favorable influence on the operation.
This diffusing action causes the pressure difference under which the condensate flows through the narrowest passage section of the nozzle to be
<Desc / Clms Page number 2>
significantly increased, in particular at low pressures upstream of the nozzle. By this means, with a relatively small cross-section of the nozzle, a large flow rate for the (condensing) water is obtained. On the other hand, the passage of steam is not increased by the flared conical zone of the nozzle. With regard to the vapor, the flaring has the consequence of simply lowering the expansion below the critical point, behind the zone of the smallest section, whereas, in the zone considered, the pressure does not fall. lower (to the critical point) than is the case with an ordinary non-flared nozzle.
It follows that the flow velocity in the smallest section is not increased by the downstream flaring either and that, therefore, the amount of passing steam does not vary. So since only the quantity of water which passes is increased, a particularly favorable ratio is obtained between the quantity of water flowing through the nozzle and the quantity of steam leaving in the worst case. (when there is no condensation water inlet); in other words, a particularly good yield is obtained.
However, the effects described above only occur during the passage of cold water (cooled condensed water), that is to say above all during the reheating period.
Thanks to the present invention, this type of condensation water discharge devices is further improved by the fact that (as will be described later) the nozzle is shaped so as to be traversed not only by a large quantity of cold water (cooled condensed water) but also a large quantity of hot water
<Desc / Clms Page number 3>
(condensed water at steam temperatures).
We therefore want, by the organization according to the invention of the nozzle, to achieve that the quantity of hot water which flows is equal to or slightly less than the quantity of cold water which flows. , so that the favorable ratio remains between the weight of the flowing water and that of the escaping steam (that is to say the good yield), even when it is a question of a stream of hot water, which is of particular importance in many cases.
In general there is a very large difference between the quantities of cold water and hot water flowing through an orifice or through a nozzle, due to the vaporization which occurs when the pressure is released. hot water (subsequent spraying). This subsequent vaporization causes the specific volume of the passing fluid (mixture of hot water and steam) to be relatively large and, therefore, by weight, through the cross section of the nozzle, flows a quantity of hot water appreciably smaller than the quantity of cold water, because the specific weight of the latter is not distorted by vaporization phenomena.
In accordance with the invention, the desired effect, that is to say the increase in the flow of hot water, is obtained by the fact that the length of the inlet zone of the nozzle is made as small as possible; the inlet area is just the length and roundness necessary to prevent overlap of threads or jets, which overlaps will reduce flow and disturb flow.
In addition and in accordance with the invention, the outlet zone of the nozzle, a zone flared in a cone and acting as a diffuser, is connected directly to the inlet,
<Desc / Clms Page number 4>
of short length, said nozzle, The conical flare therefore directly follows the entry area of short length. The transition zone between the short, converging tapering inlet of the nozzle and the conical flare which connects thereto is therefore extremely short. The intermediate cylindrical zone having the smallest cross-section and usually provided in such nozzles is therefore completely omitted.
By virtue of this conformation (according to the invention) of the nozzle, the hot water (condensed water), due to the high flow rate of the water, reaches in an extremely short time. smallest section of the nozzle to pass from that point immediately to the flared outlet area of the nozzle.
The result of this is that the vaporization of hot water, vaporization which takes place at the moment of expansion but which continues despite everything for a certain time, owing to the delay in boiling, is for the most part delayed in the flared outlet zone of the nozzle. The vapor which is released finds there a sufficiently enlarged section, which means that the increase in the specific volume of the fluid which passes is not harmful. On the contrary, in the previous embodiments, the vaporization took place in the intermediate zone which had the smallest section, between the entry zone and the exit zone. The large volume of the vapor produced was the cause of the vaporization. An undesirable decrease in the flow of hot water passing through the smaller section of the nozzle, a decrease which, thanks to the invention, is now eliminated.
In Fig. 1 of the accompanying drawing, there is shown an exemplary embodiment of the invention, namely only
<Desc / Clms Page number 5>
the nozzle itself serving as an evacuation member for the condensation water and not the envelope which surrounds it and whose construction can be considered to be known. The condensed water enters, in the direction of the arrow a, into the nozzle b and passes, in an extremely short time, the inlet zone, the length 1 of which and the radius r of the rounding are as small as this is still possible if, moreover, it is desired to prevent detachment or contraction of the jet. The length 1 is advantageously chosen so that 1 = 0.3 d, d being the diameter of the smallest section of the nozzle.
The same proportion is also advantageous for the radius r of the rounding of the entry zone, in other words r = 0.3 d. Leaving the short inlet zone c, the condensed water enters directly into the outlet zone e, which is flared in an angular cone [alpha]. This angle of divergence is chosen small enough so that, in the exit zone e, not a separation of the jet but a diffusion effect occurs, that is to say a retransformation of the kinetic energy into energy of pressure. The total length L of the nozzle is chosen so that the increase in pressure in the conical flared part e of the nozzle is at least equal to the absolute back pressure behind the nozzle (back pressure therefore expressed in atmospheres).
A very pronounced depression therefore begins at the most constricted point of the nozzle.
In Fig. 2, there is shown, on a greatly enlarged scale, the profile of the nozzle channel, so that the direct passage from the entry zone to the flared conical exit zone is clearly visible. The choice, for the nozzle, of a material having a 'resistance
<Desc / Clms Page number 6>
In spite of the extremely small cross section of the nozzle, it is possible to avoid premature wear by the jet in the narrowest part of the nozzle, thus knowingly taking care of the need to use expensive material , wear resistant in order to be able to give, according to the invention, an extremely short length to the intermediate zone between the entry zone and the flared conical part of the nozzle.