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PROCEDE ET ENSEMBLE DE CHAUFFAGE A HAUTE TEMPERATURE PAR.L'INTERMEDIAIRE
D'UN VEHICULE DE CHALEUR LIQUIDE.
La présente invention concerne un procédé et un ensemble pour l'utilisation de l'énergie calorifique par l'intermédiaire d'un liquide en circulation et;, plus particulièrement,\! un ensemble et un procédé pour l'ap- plication de la chaleur par son contact avec un véhicule liquidée Certains types d'ensembles pour la transmission de la chaleur sont agences pour appliquer la chaleur à une surface destinée à être chauffée par la circulation d'un liquide porté à une température élevéeo Le liquide présen- te nécessairement un point d'ébullition élevé sensiblement supérieur à la température de fonctionnement.
Un ensemble de ce genre comprend normalement un générateur ou .une chaudière destiné au chauffage du liquide,,, un appareil destiné à recevoir la charge ou matière à chaüffere un organe faisant cir- culer le liquide à travers l'ensemble, par exemple une pompeet un réser- voir ou une cuve de dilatation recevant le liquide résultant de la dilata- tion de la masse liquide.pendant le chauffage.
Un ensemble aussi simple n'oppose aucune difficulté, à condition que le véhicule liquide de chaleur soit stable et reste à l'état liquide d'un bout à l'autre de l'ensemble Si la pression statique unitaire est su- périeure à la pression vapeur de tous les constituants du liquide, le véhi- cule de chaleur reste en phase liquide. L'utilisation d'un ensemble de ce genre, employant un véhicule de chaleur en phase liquide, ne doit pas être confondue avec celle d'un ensemble dans lequel le véhicule de chaleur est vaporisé tandis que la vapeur est utilisée pour le chauffage.
Si la température du liquide est voisine du point d'ébullition de l'un des constituants, il peut ne pas être possible de maintenir une pression nécessaire pour empêcher l'évaporation d9au moins une partie du li- quideo Lorsque le niveau de température s'approche du point d'ébullition d'un constituant quelconque du liquide à la pression de fonctionnement de l'ensemble,9 il existe toujours un risque de formation de vapeur. De plus,
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les liquides de ce genre ont fréquemment tendance à la rupture par la décom- position due au crackage, ou par des réactions d'un autre genre, lorsqu'ils sont maintenus à des températures élevées pendant de longues périodes, de sorte qu'ils libèrent alors des constituants à point d'ébullition plus bas.
Lorsqu'il se produit un dégagement de vapeur pour une raison quelconque, il peut en résulter un blocage par cette vapeur.. La vapeur a la plus forte tendance à se dégager au point de la plus basse pression., qui est généralement situé dans le conduit d'aspiration de la pompeo S'il se produit un blocage par la vapeur dans la pompe, il en résulte un arrêt de la circulation du liquide d'un bout à l'autre de l'ensembleo Après l'arrêt de la circulation, la décomposition du liquide est accélérée en certains points par surchauffage, le dégagement de vapeur augmente,
et se traduit sou- vent par la formation de résines ou d'autres solides qui sont précipités dans les tuyauterieso
Si les difficultés qui viennent d'être décrites sont provoquées par une décomposition du liquidela formation de constituants à point d'é- bullition plus bas peut être le résultat d'une réaction sensiblement irréver- sible., Dans ce cas, les constituants à bas point d'ébullition ne remplissent aucune fonction dans l'ensemble, et leur présence est indésirable pour les raisons précédemment indiquéeso Le crackage d'huiles hydrocarburées est un exemple typique de cette réaction.
La formation de constituants à point d'ébullition relativement bas peut être le résultat d'une dissociation ou d'une réaction réversible, tout au moins jusqu'à un certain degréo Dans ce cas il convient de mainte- nir les constituants à point d'ébullition relativement bas en contact avec le liquide pour réprimer la dissociation et pour permettre la recombinaison des constituants dans des conditions favorables à cet effet. La dissocia- tion de silicates organiques est un exemple pour les liquides de ce genre.
Les silicates de tétra-aryle par exemple, lorsqu'ils sont soumis à un chauf- fage prolongé à haute température, libèrent des phénols qui entrent en ébul- lition au-dessous de la température ordinaire de fonctionnement d'un ensem- ble utilisant le silicate de tétraphényle. Si le liquide est maintenu en contact avec le phénol, la dissociation libérant le phénol est réprimée jusqu'à un certain degré, et le phénol peut se recombiner au moins partiel- lement avec le liquide dans des conditions favorables à cet effet, par exem- ple lorsque le liquide est refroidis Il peut se produire une certaine décom- position représentant des réactions non réversibles, telle que la formation d'hydrocarbures Cependant, par un choix judicieux d'un silicate de tétra- aryle, par rapport à la température de fonctionnement,
on peut réduire au minimum les réactions irréversibles de dissociation ou de décomposition, si un phénol libéré quelconque est maintenu en contact avec le liquide de l'en- semble
Le problème devient plus difficile si le silicate de tétra-aryle est constitué par ou contient du silicate de tétracrésyle.
On a proposé l'u- tilisation de ces compositions à cause de leurs points d'ébullition élevés et de leurs bas points de congélationo Dans certains brevets antérieurs on a recommandé des mélanges contenant 20% d'orthosilicate de tétracrésyle et 80% d'orthosilicate de tétraphényle. Mais Inexpérience a montré qu'un mélan- ge de ce genre ne présente pas un point de congélation assez baso En consé- quence, la plupart des mélanges du commerce contiennent environ 40% d'ortho- silicate de tétracrésyle et 60% d'orthosilicate de tétraphényle.
On a trouvé que si on soumet à des températures élevées, par exemple de l'ordre de 370 C, de l'orthosilicate de tétracrésyle pur, ou des mélanges de celui-ci avec l'orthosilicate de tétraphényle, pendant une pé- riode de plusieurs mois, même dans un ensemble clos duquel aucun liquide ni aucune vapeur ne peut s'échapper, tandis que ni l'air, ni l'humidité ni aucune impureté ne peut pénétrer, il en résulte la formation de produits ayant un point d'ébullition sensiblement inférieure Ces produits sont en grande partie des substances à bas point d'ébullition et comprennent du phé- nol, du crésol, qui peuvent se recombiner dans des conditions favorables,
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et du benzène, du toluène,
des xylènes et d'autres hydrocarbures qu'on ne sup- pose pas capables de se @. Quoiqu'un ensemble utilisant un liquide de ce genre puisse fonctionner initialement pendant un certain temps à la tempé- rature élevée désirée, il peut être nécessaire, au cours d'un fonctionnement s'étendant sur une période de plusieurs mois, de réduire, progressivement la température de fonctionnement pour empêcher le blocage de la pompe par les vapeurs dégagées aux températures relativement élevéeso Or, on a trouvé que si on évacue les constituants vaporisés à bas point d'ébullition d'un liquide avant que la pompe ne soit atteinte par des quantités appréciables il est possible de prolonger la durée de fonc- tionnement de l'ensemble.
En conséquence, un but de la présente invention est de créer un procédé pour la séparation de constituants gazeux à bas point d'ébullition des véhicules liquides de chaleur normalement utilisés, et de réaliser un ensemble pour la transmission de la chaleur comprenant des moy- ens permettant de séparer les gaz du liquide au cours de sa circulation nor- male à travers 1-'ensemble.
Un autre but de l'invention est de créer un ensemble pour la transmission de chaleur du genre précité comprenant un réservoir, un sépa- rateur de gaz, et des moyens pour évacuer le gaz de ce séparateur dans le réservoir.
Un autre but de l'invention est de prévoir, dans un ensemble pour la transmission de la chaleur,un appareil pour séparer d'une manière continue les gaz du liquide et pour accumuler ces gaz à l'état liquide dans une autre partie de l'ensemble.
Un autre but de l'invention est de créer un procédé ou un en- semble dans lequel les constituants à point d'ébullition inférieur sont sé- parés et condensés, et dans lequel ces constituants sont maintenus en con- tact avec le liquide malgré la séparation, pour empêcher le blocage par la vapeur dans l'ensemble, de façon à réduire au minimum la dissociation et à permettre la recombinaison dans des conditions favorables des constituants séparéso A cet effet, un autre but de l'invention est de maintenir un li- quide dans l'ensemble à l'état d'équilibre chimique et physique.
L'ensemble suivant l'invention pour la transmission de la chaleur comporte en combinaison un appareil pour le chauffage du liquide, un appareil chauffé par le liquide, un organe pour faire circuler le li- quide et pour le faire passer de l' appareil de chauffage dans l'appareil à chauffer, un réservoir destiné à recevoir un fluide (liquide ou gazeux) de l'ensemble et à réintroduire du liquide dans cet ensemble;, et un dispo- sitif pour séparer les gaz de ce liquide et pour faire passer ces gaz dans ledit réservoiro L'ensemble peut fonctionner en communication avec l'atmosphè- reo Dans ce cas, les pressions à l'intérieur de cet ensemble sont limitées à la pression statique unitaire dans les tuyauteries;, et aux pressions dy- namiques unitaires produites par la circulation.
On peut également faire fonctionner l'ensemble de façon qu'une pression soit exercée au-dessus de la pression atmosphérique, c'est-à-dire que l'ensemble fonctionne alors avec une surpressiono Dans chaque cas la décomposition du liquide est em- pêchée à condition que la pression régnant dans l'ensemble soit suffisam- ment supérieure à la pression partielle des substances à bas point d'ébul= lition dans le liquide en circulation pour qu'une proportion appréciable de ces substances soit maintenue en phase liquide- La pression peut mais ne doit pas obligatoirement être suffisante pour maintenir sensiblement toutes les substances à bas point d'ébullition dans le liquide en circula- tion,
y compris les produits de décompositiono Il semble que la présence d'une quantité appréciable de ces substances supprime la réaction de décom- position. Si la pression partielle des substances à bas point débullition dans le liquide en circulation est supérieure à la pression exercée sur le liquide que l'ensemble fonctionne à la pression atmosphérique ou sous une pression supérieure., l'agencement est tel que les gaz puissent se dé-
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gager du liquide, quoiqu'ils ne puissent s'échapper de l'ensemble, et ces gaz sont alors recueillis par exemple dans le réservoir, duquel on peut en- suite les faire retourner dans l'ensemble, par exemple lorsque la températu- re de fonctionnement est abaissée,
ou lorsqu'une certaine quantitéde liqui- de est évacuée de l'ensemble en un autre pointa
Le procédé suivant l'invention ne comprend donc pas seulement l'opération qui consiste à éliminer les constituants à bas point d'ébulli- tion du véhicule liquide de chaleur pour empêcher leur accumulation jusqu'à une concentration à laquelle a lieu le blocage par la vapeur, mais égale- ment l'opération qui consiste à maintenir l'ensemble sous une pression po- sitive pour maintenir dans le liquide des constituants à bas point d'ébul- lition dégagés par la décomposition du liquide, et ce, dans une proportion suffisante pour empêcher la décomposition,
tout en permettant à l'excès des constituants à bas point d'ébullition de se dégager du liquide pour s'accu- muler de préférence dans une autre partie de 1-'ensemble.
Une autre particularité importante de l'invention est la po- sition relative de certains éléments. Le générateur de chaleur et l'appareil contenant la matière destinée à être chauffée (charge) sont reliés entre eux de façon que le liquide chaud puisse arriver à la charge et que le li- quide refroidi puisse retourner dans le générateur de chaleuro L'organe de circulation, généralement une pompe, peut être intercalé dans la tuyaute- rie partant du générateur de chaleur, ou dans la tuyauterie ramenant le li- quide dans ce générateur. Pour des raisons indiquées plus loin, ce dernier agencement est,en général, préférable.
Cependant, le séparateur des gaz est invariablement disposé à proximité de l'organe de circulation et dans le conduit d'aspiration de celui-ci, étant donné que c'est là le point de la plus basse pression de l'ensemble, et que la séparation des gaz en ce point empêche avec le maximum de certitude la défaillance de l'ensemble par suite d'un blocage par la vapeur dans l'organe de circulationo
La Fige 1 du dessin annexé représente schématiquement un mode de réalisation de l'ensemble pour la transmission de la chaleur suivant 1-'invention.
Les Figes. 2 et 3 sont respectivement des vues schématiques en coupe transversale de deux séparateurs de gaz suivant 1-'invention.
La Figo 4 est une vue schématique d'un autre mode de réalisa- tion suivant l'invention.
L'ensemble que montre la Figo 1 comporte un générateur 1, un réservoir ou une chambre de dilatation 2 équipée d'un serpentin de refroi- dissement 3 et d'une soupape 4 pour l'humidité, et qui est reliée en deux points aux autres éléments de l'ensemble, un appareil 5 destiné à recevoir la charge et qui présente une surface chauffée, un séparateur de gaz 6, et une pompe 7 faisant circuler le liquide à travers l'ensemble dans la di- rection des flèches.
La circulation du liquide à travers cet ensemble est comman- dée par des obturateurs 8, 9, 11 à 15.
Le séparateur de gaz 6, tel que le montre le dessin, est une colonne verticale fixe présentant une chambre de séparation 16 reliée à des conduits d'arrivée et de départ 17 et 180 Un conduit 19 relie le som- met de la chambre 16 au réservoir de dilatation 2, et le passage du li- quide et (ou) des gaz à travers le conduit peut être commandé par l'cbtu- rateur 90 L'extrémité inférieure du conduit 19 détermine également l'ex- trémité inférieure d'un compa@timent récepteur de gaz 20 ménagé dans la bar- -tie supérieure' de la chambre 160Les gaz dégagés du liquide traversant la chambre 16 ont tendance à s'élever,
et à s'aocumuler dans le compart@@@nt supérieur 20 de cette chambre 160
Le séparateur de gaz 6 peut se présenter sous des formes di- versesIl peut être simplement constitué par un réservoir clos avec un
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conduit de arrivée et un conduit de départe de la manière indiquée sur la Figo 2. Il ne se produit qu'une légère agitation si l'agencement est prévu de la manière représentée sur cette Fig. 2. Les gaz s'accumulent au sommet du réservoir et s'élèvent ensuite par le conduit 19. Mais le conduit d'ar- rivée et de départ peut également être disposé de la manière indiquée sur la
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Fig.3,.eliqu.d.cL,bers..elesesreenhulilannnn Ceci facilite la séparation des gaz au centre; à proximité de l'orifice du conduit 19.
On peut également utiliser d'autres moyens permettant la séparation des vapeurs, par exemple des écrans. On peut faire plonger davantage le con- duit d'évacuation 19 pour obtenir une surface liquide plus grande en vue
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de 15élimination des bulles qui s'élèvent à cette surface.
Lorsqu'on fait démarrer l'ensemble, les obturateurs 8, 9, 12, 13 et 15 sont ouverts, tandis que les obturateurs 11 et 14 sont fermes, On introduit dans l'ensemble, jusqu'au remplissage complet, un véhicule de chaleur du type libérant des substances à bas point d'ébullition. On allume le brûleur du générateur 1 et on chauffe ainsi le liquide tout en le faisant circuler à l'aide de la pompe 7 jusqu'à ce que la température de fonctionnement soit atteinteo On voit sur le dessin que le liquide pas- se successivement par le conduit 21 partant du générateur 1, contourne l'appareil 5 par l'obturateur 15, passe par le conduit 22 dans le sépara- teur de gaz 6 et la chambre 16, par le conduit 23 dans la pompe 7, pour retourner finalement dans le générateur 1.
Au fur et à mesure que le li- quide s'échauffe il se dilate, et l'excès passe du conduit 21 par le con- duit 24 dans le réservoir de dilatation 2. Le liquide ayant atteint sa température de fonctionnement, et la dilatation étant terminée, on ferme les obturateurs 8, 15 et on ouvre l'obturateur 14. Le liquide commence a- lors à circuler à travers l'appareil 5 recevant la chargée
La décomposition du véhicule de chaleur a lieu au cours du fonctionnement normal et libère ainsi des substances à bas point d'ébulli= tion. Au fur et à mesure que le liquide traverse la chambre 16 du géné- rateur de gaz 6, les substances gazeuses à bas point d'ébullition s'élèvent dans le liquide et s'accumulent dans la partie supérieure du séparateur 20.
La pression des gaz augmente et le niveau du liquide dans le sépara- teur s'abaisse en refoulant une certaine quantité de ce liquide dans le conduit 19, jusqu'à ce que la pression partielle des gaz dans la chambre soit égale à la pression statique du liquide dans le conduit 19.En ce point, la surface du liquide se trouve exactement au niveau de l'extrémi- té inférieure du conduit 190 Au fur et à mesure que les gaz continuent à arriver dans le compartiment 20, la pression régnant dans celui-ci de- vient supérieure à la pression statique du conduit 19 ( et par conséquent de l'ensemble):; la surface du liquide s'abaisse au-dessous du niveau de l'orifice du conduit 19, et les gaz s'échappent par celui-ci dans le ré- servoir de dilatation 2.
Dans celui-ci;, les gaz sont condensés par les ser- pentins de refroidissement 3 si le refroidissement par l'air extérieur n'est pas suffisanto
La partie du liquide qui passe de cette manière dans le réser- voir de dilatation est remplacée par du liquide descendant de ce réservoir.
Le liquide que contient ce réservoir est donc en équilibre avec le liquide de l'ensemble, et le séparateur fonctionne pour remplacer le liquide à point d'ébullition élevée que le réservoir contient initialement, par les consti- tuants à bas point d'ébullition dégagés pendant le fonctionnemento
Au fur et à mesure que le véhicule liquide de chaleur se décom- pose, la concentration en constituants liquides à bas point d'ébullition augmente dans le réservoir de dilatation.
Même si ces constituants liquides à bas point d'ébullition retournent dans l'ensemble par le conduit 19, ils sont instantanément évaporés dès qu'ils arrivent en contact avec le liquide chaud dans la chambre 16, de sorte qu'ils sont de nouveau évacuéso Le liqui- de retournant dans l'ensemble par le conduit 19 est un mélange de constitu- ants à haut et à bas point d'ébullition. Les constituants à haut point d'é- bullition se mélangent avec le véhicule liquide de chaleur, tandis que les
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constituants à bas point d'ébullition sont de nouveau séparés.
De cette ma- nière les constituants à bas point d'ébullition sont en contact avec le véhi- cule liquide de l'ensemble et sont disponibles pour les réactions de recombinai- son, ou pour la répression de la décomposition qui peut se présenter suivant liquide utilisé et la température de fonctionnement.
Dans le cas d'orthosilicates de tétra-aryle il est indiqué que le phénol soit présent dans le liquide, parce qu'il réduit au minimum la dé- composition et réprime la dissociationo Sa présence n'est nuisible que s'il entraîne une perturbation dans la @ de l'ensembleo Dans l'ensemble suivant l'invention,, le liquide contient toujours le maximum de phénol qui puisse être toléré pour toutes les conditions de fonctionnement.. Par exemple, si les conditions inférieures sont décalées de façon qu'une quantité plus im- portante de phénol puisse être présente dans le liquide, le phénol du réser- voir retourne dans le liquide par le conduit 19. Tout surplus est retenu pour être prêt à la recombinaison avec le liquide dans des conditions appropriées à cet effet.
La composition chimique du liquide se règle aussi automatique- ment suivant les conditions imposées à l'ensemble, qui est ainsi maintenu en équilibre chimique et physique.
Lorsque le réservoir de dilatation ne contient plus que des con- stituants à bas point d'ébullition, l'ensemble ne peut plus fonctionner pour éliminer des constituants à bas point d'ébullition, parce que le liquide é- liminé sous la forme gazeuse par le conduit 19 est le même que celui qui est réintroduit sous la forme liquidée Dans ce cas, le liquide que contient le réservoir peut être remplacé par du liquide frais pour la transmission de la chaleursans interruption du fonctionnement de l'ensembleo De cette manière, on peut prolonger indéfiniment la durée utile du véhicule de chaleurIl n'en résulte aucune difficulté, telle que la faculté réduite de pompage.
Lorsque l'ensemble est arrêté, le véhicule liquide de chaleur se refroidit et se contracte par conséquent considérablemento Au fur et à mesure que la contraction a lieu-, les substances à bas point d'ébullition condensées descendent par le conduit 19 dans les tuyauteries de circulation proprement diteso Il en résulte une augmentation de la concentration en sub- stances à bas point d'ébullition dans le liquide en circulation;, Si le li- quide est du genre dans lequel les constituants à bas point d'ébullition se recombinent chimiquement;
, cette recombinaison peut avoir lieu facilement Dès qu'on fait de nouveau démarrer l'ensemble, les substances à bas point d'ébullition,\! si elles sont présentes ou dégagées, sont ramenées dans le réservoir de dilatation au cours de fonctionnemento
L'ensemble suivant l'invention que montre schématiquement la Figo 1 peut être facilement agencé pour l'utilisation sous une pression su- périeure à celle de l'air extérieure Une pression est appliquée à l'ensem ble et maintenue constante par un régulateur de pression et compensateur de dépression raccordé au réservoir de dilatation. La pression est exercée sur la surface du liquide dans ce réservoir et appliquée de cette manière à tout l'ensemble..
Sous d'autres rapports, cet ensemble est similaire à ce- lui que montre la Figo 1, et il fonctionne également d'une manière similai- reo Cependant, étant donné que l'ensemble modifié fonctionne sous une près- sion au-dessus de celle de l'air extérieur, les gaz recueillis dans le com- partiment 20 du séparateur doivent s'accumuler pour atteindre une pression- vapeur plus élevée que dans l'ensemble non modifié de la Fig.
1,avant que le liquide de ce séparateur puisse être abaissé au-dessous du niveau de l'orifice du conduit 19 pour permettre l'échappement des gaz en direction du réservoir de dilatation. La pression plus élevée des gaz dans le compar- timent 20 a tendance à contrarier le dégagement des gaz du véhicule liqui- de de chaleur,,de sorte qu'une concentration plus élevée en constituants à bas point d'ébullition est maintenue dans ce véhicule liquide de chaleur
Lorsque l'ensemble est mis en marche sous une pression supé= rieure à celle de l'air extérieur, et dès que la décomposition du véhicule liquide de chaleur commence,,
les produits de décomposition à bas point d'é- bullition s'accumulent jusqu'à ce que leur pression partielle soit égale à
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la pression sous laquelle fonctionne l'ensembleo Ensuite, les produits ga- zeux de décomposition se dégagent du liquide dans le séparateur aussi li- brement que si l'ensemble fonctionnait à la pression atmosphérique.
Pour illustrer les avantages de l'ensemble suivant l'invention par rapport à un ensemble usuel, on a fait fonctionner un ensemble identi- que à celui que montre la Fig. 1, sauf qu'il ne comportait pas de sépara- teur de gaz 6, ni le conduit d'échappement 19 aboutissant au réservoir de . dilatation. On a chargé cet ensemble avec un silicate de tétra-aryle essen- tiellement composé de 60% de silicate de tétraphényl et de 40% de silicate de tétracrésyl. On a porté le liquide à une température de 427 C environ, et on l'a fait circuler à cette température. Le blocage de la pompe par la vapeur a eu lieu après quelques heures seulement de fonctionnemento On a progressivement abaissé la température et maintenu celle-ci au maximum au- quel le blocage par la vapeur ne se produisait pas.
Après un fonctionnement de quelques jours, le maximum de température maintenable était de 250 C.
Quoique la teneur du liquide en produits de décomposition à bas point d'é- bullition ne s'élevait à ce moment qu'à quelques pour cent, cette faible proportion de constituants à bas point d'ébullition était suffisante pour exiger la réduction de la température de fonctionnement en vue du maintien de la circulation dans 1-'ensemble. On a ensuite intercalé le séparateur de la manière indiquée sur la Fig. 1, et relié ce séparateur au réservoir de dilatation par le conduit d'échappement 19. On a remis l'ensemble en marche et porté la température progressivement à 382 C environ. On a maintenu cet- te température pendant une période de dix jours sans avoir à subir un arrêt de la circulation du liquide.
Au cours de ce fonctionnement, les constituants à ba,s point d'ébullition ont été séparés et accumulés dans le réservoir de dilatation, ce qui a été démontré ultérieurement par l'analyse de la matiè- re contenue dans ce réservoir.
Sans s'écarter du principe de l'invention, on peut imaginer de nombreuses modifications du séparateur de gaz. Par exemple, il n'est pas né- cessaire que le conduit 19 plonge dans la chambre de séparation 16. Dans ce cas;, les substances gazeuses à bas point d'ébullition ne sont pas accumu- lées dans un compartiment supérieur de la chambre 16, mais passent directe- ment par le conduit 19 dans le réservoir de dilatation au fur et à mesure qu'elles se forment L'ensemble fonctionne néanmoins sous une pression sta- tique unitaire égale à la pression exercée sur le liquide en circulation par le liquide dans le réservoir de dilatation et dans le conduit 19.
On peut également faire fonctionner l'ensemble avec la pompe intercalée dans le conduit 21 entre le générateur et l'appareil recevant la charge. Dans ce mode de réalisation, le séparateur de gaz est également intercalé dans le conduit d'aspiration de la pompe, c'est-à-dire entre le gé- nérateur et la pompe, et il est semblablement relié au réservoir de dilata- tion par le conduit d'échappement 19.
Etant donné que la température du li- quide sortant du générateur est supérieure à celle du liquide revenant dans celui-ci, ce liquide a. davantage tendance à dégager des vapeurso Le point du maximum de température et du minimum de pression étant dans ce cas situé dans le conduit d'aspiration de la pompe intercalée dans le conduit 21, les vapeurs pouvant se dégager le seront en ce pointe La quantité de consti- tuants à bas point d'ébullition, éliminés avec la pompe et le séparateur de gaz intercalés dans le conduit 21, sera donc plus élevée que si ces ap- pareils étaient intercalés dans les conduits 22, 23 de la manière représen- tée.
Dans le cas des orthosilicates de tétra-aryle, il est indiqué d'éliminer une quantité aussi réduite que possible de phénol et d'autres produits de décomposition, tout en maintenant'la circulation de la manière précédemment décriteo Pour cette raison, et dans un ensemble utilisant des orthosilicates d'aryle comme véhicule de chaleur, il est très indiqué de placer la pompe et le séparateur de gaz dans le conduit de retour de la ma- nière représentée.
Si on utilise d'autres véhicules liquides de chaleur, par exemple des huiles hydrocarburées., cas dans lequel on n'obtient pas de réactions réversibleset dans lequel l'élimination de quantités relati- vement importantes de constituants à bas point d'ébullition n'affecte pas
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l'ensemble, il est aussi avantageux d'intercaler la pompe et le séparateur de gaz dans le conduit 21, à condition, bien entendu, que le séparateur de gaz soit placé à proximité de la tubulure d'aspiration de la pompe.
Dans un mode de réalisation de l'ensemble suivant l'invention représenté schématiquement sur la Fig. 4, l'attention a été principalement concentrée sur le circuit comprenant le Venturi 24, le générateur de chaleur 1, le séparateur 6, le condenseur (échangeur de chaleur) 25, et l'obturateur¯ régulateur de circulation 26. Le véhicule de chaleur suit le parcours com- prenant la pompe 27, le Venturi 24, le générateur de chaleur 1, le sépara- teur 6, et l'appareil 5 recevant la charge.
Dans ce circuit, le véhicule de chaleur contient toujours au moins la proportion de matières volatiles (ou phénoliques) correspondant à la température et à la pression statique qui règne dans le séparateur 6, en supposant que les lois d'Henry et de Raoult ont été appliquées-. La majeure partie des matières volatiles suivant le premier circuito L'organe de circulation dans le circuit inférieur est na- turellement la pompe 27. L'impulsion de circulation du circuit supérieur résulte de deux sources, en premier lieu du Venturi qui réduit la pression de refoulement de la pompe et intervient d'une manière bien connue, en se- cond lieu du condenseur qui réduit la pression par refroidissement et con- densation des vapeurs.
L'impulsion de circulation des matières volatiles (ou phénoliques) est donc essentiellement une pression différentielle rég- nant entre le séparateur 6 et l'entrée du Venturi 24. Il importe que le phénol (ou les matières volatiles) soit introduit en aval de la pompe (pour empêcher le blocage par les vapeurs de nombreuses pompes centrifuges géné- ralement utilisées) et en amont du générateur de chaleur 1, de façon que le maximum de concentration en phénols (ou en autresmmatières volatiles) soit localisé dans la zone de la plus haute température.
Le régulateur de circulation 26 peut être actionné en fonc- tion de la pression ou de la température en un point quelconque de l'ensem- ble. 28 est un régulateur de pression (et de dépression) répondant à un dou- ble but. Il commande le niveau de pression statique exercé sur l'ensemble et;, par conséquent la proportion statique (ou moyenne) de phénol (ou d'au- tres matières volatiles) qui reste dans la zone de haute température de l'ensemble. La pression statique régnant dans l'ensemble est importante, étant donné que la loi d'Henry insiste sur le fait que., pour les solutions diluées, le doublage de la pression absolue double également la concentra- tion d'un gaz ou d'une vapeur à comportement idéal dans un solvant.
Le ré- gulateur 28 commande également l'écoulement du liquide en direction et en partant du réservoir de dilatation 2, et empêche ainsi l'air d'entrer en contact avec le liquide chaud constituant le véhicule de chaleur, ce qui permet d'éviter une oxydation nuisible. 29 est un réservoir collecteur per- mettant la vidange du circuit principal et facilitant également le mélange des liquides volatils ou phénoliques avec le véhicule liquide de chaleur pour réduire sa viscosité et pour améliorer le refoulement à basse tempéra- ture par les pompes 30 et 31.
D'une manière générale, l'ensemble fonctionne de la manière suivante :
Le véhicule liquide de chaleur à faible teneur en matière phé- noliques provenant de la pompe 27 se combine dans le Venturi 24 avec le mélange à forte teneur en matières phénoliques provenant de l'obturateur 26, et entre dans le générateur de chaleur où il produit deux effets.
1. Une vitesse de décomposition réduite dans la pellicule à haute température grâce à une concentration plus élevée en matière phéno- liqueo
2. Une température réduite de la pellicule due à une augmen- tation du coefficient de transmission de la chaleur résultant de l'ébulli- tion de la pellicule, qui se traduit par une réduction de la vitesse de dé- composition.
Au fur et à mesure que le mélange s@rt du générateur de cha- leur 1, il entre dans le séparateur des vapeurs 6 dans lequel la majeure
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partie des constituants à bas point d'ébullition est séparée et évacuée dans le condenseur 25, qui condense ces constituants et les tient prêts pour la remise en circulation.
La description qui précède indique l'application de l'invention à des véhicules liquides de chaleur composés d'orthosilicates de tétra-aryle et d'huiles hydrocarburées. Naturellement, l'invention est également applica- ble à des véhicules liquides de chaleur de tous genres décomposables par cet- te chaleur, y compris les mélanges d'antres esters de silicate, et également de non-silicates tels que les aroclors (diphényles chlorés), et d'autres li- quides dégageant des constituants à bas point d'ébullition lorsqu'ils sont maintenus à une température élevée pendant de longues périodes.
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HIGH TEMPERATURE HEATING PROCESS AND ASSEMBLY BY THE INTERMEDIATE
OF A LIQUID HEAT VEHICLE.
The present invention relates to a method and an assembly for the use of heat energy via a circulating liquid and, more particularly, \! an assembly and method for applying heat by contacting a liquidated vehicle Certain types of heat transmitting assemblies are designed to apply heat to a surface to be heated by the circulation of heat. a liquid brought to a high temperature. The liquid necessarily has a high boiling point which is substantially higher than the operating temperature.
An assembly of this kind normally comprises a generator or a boiler for heating the liquid, an apparatus for receiving the charge or material to heat up a member for circulating the liquid through the assembly, for example a pump and an expansion reservoir or vessel receiving the liquid resulting from the expansion of the liquid mass during heating.
Such a simple assembly presents no difficulty, provided that the liquid heat vehicle is stable and remains in the liquid state throughout the assembly If the unit static pressure is greater than the vapor pressure of all the constituents of the liquid, the heat vehicle remains in the liquid phase. The use of such an assembly, employing a liquid phase heat vehicle, should not be confused with that of an assembly in which the heat vehicle is vaporized while the vapor is used for heating.
If the temperature of the liquid is near the boiling point of one of the constituents, it may not be possible to maintain a pressure necessary to prevent evaporation of at least part of the liquid. When the temperature level drops. approaching the boiling point of any component of the liquid at the operating pressure of the assembly, 9 there is always a risk of vapor formation. Furthermore,
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liquids of this kind frequently have a tendency to rupture by decomposition due to cracking, or by reactions of another kind, when held at elevated temperatures for long periods, so that they liberate then lower boiling constituents.
When vapor evolution occurs for any reason, it can result in blockage by that vapor. Vapor has the greatest tendency to evolve at the point of lowest pressure, which is usually located in the suction line of the pump o If there is a blockage by steam in the pump, the result is a stop of the circulation of the liquid from one end of the assembly to the other o After the stop of the circulation , the decomposition of the liquid is accelerated at certain points by overheating, the release of vapor increases,
and often results in the formation of resins or other solids which are precipitated in the pipes.
If the difficulties just described are caused by decomposition of the liquid, the formation of lower boiling point constituents may be the result of a substantially irreversible reaction., In this case, the low boiling constituents boiling point do not perform any function in the aggregate, and their presence is undesirable for the reasons previously stated. Cracking of hydrocarbon oils is a typical example of this reaction.
The formation of relatively low boiling constituents may be the result of dissociation or reversible reaction, at least to some degree. In this case, the low boiling constituents should be maintained. relatively low boiling in contact with the liquid to suppress dissociation and to allow recombination of the constituents under conditions favorable for this purpose. The dissociation of organic silicates is an example for liquids of this kind.
Tetra-aryl silicates, for example, when subjected to prolonged high temperature heating, release phenols which boil below the room temperature of an assembly using the unit. tetraphenyl silicate. If the liquid is kept in contact with the phenol, the dissociation releasing the phenol is repressed to some degree, and the phenol can recombine at least partially with the liquid under conditions favorable for this purpose, e.g. ple when the liquid is cooled Some decomposition can occur representing non-reversible reactions, such as the formation of hydrocarbons. However, by a judicious choice of a tetra-aryl silicate, in relation to the operating temperature ,
irreversible dissociation or decomposition reactions can be minimized if any released phenol is kept in contact with the liquid of the assembly
The problem becomes more difficult if the tetra-aryl silicate consists of or contains tetracresyl silicate.
The use of these compositions has been proposed because of their high boiling points and low freezing points. In some prior patents mixtures containing 20% tetracresyl orthosilicate and 80% orthosilicate have been recommended. tetraphenyl. But experience has shown that such a mixture does not have a sufficiently low freezing point. Consequently, most commercial mixtures contain about 40% tetracresyl orthosilicate and 60% orthosilicate. tetraphenyl.
It has been found that if one subjects to elevated temperatures, for example of the order of 370 ° C, pure tetracresyl orthosilicate, or mixtures thereof with tetraphenyl orthosilicate, for a period of several months, even in a closed unit from which no liquid or vapor can escape, while neither air, humidity nor any impurity can penetrate, the result is the formation of products having a point of Significantly lower boiling These products are largely low boiling substances and include phenol, cresol, which can recombine under favorable conditions,
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and benzene, toluene,
xylenes and other hydrocarbons which are not supposed to be capable of seizing. Although an assembly using such a liquid may initially operate for some time at the desired elevated temperature, it may be necessary, during operation extending over a period of several months, to gradually reduce operating temperature to prevent blockage of the pump by vapors given off at relatively high temperatures o Now, it has been found that if the vaporized constituents at low boiling point are removed from a liquid before the pump is reached by appreciable quantities it is possible to extend the operating time of the assembly.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a process for the separation of low-boiling gaseous constituents from the liquid heat vehicles normally used, and to provide a heat transmission assembly comprising means. permitting the separation of gases from the liquid during its normal circulation through the assembly.
Another object of the invention is to create an assembly for the transmission of heat of the aforementioned type comprising a reservoir, a gas separator, and means for discharging the gas from this separator into the reservoir.
Another object of the invention is to provide, in an assembly for the transmission of heat, an apparatus for continuously separating the gases from the liquid and for accumulating these gases in the liquid state in another part of the liquid. 'together.
Another object of the invention is to provide a process or assembly in which the components of a lower boiling point are separated and condensed, and in which these components are kept in contact with the liquid despite the separation, to prevent vapor blocking as a whole, so as to minimize dissociation and to allow recombination under favorable conditions of the separated constituents. To this end, a further object of the invention is to maintain a li - overall quide at a state of chemical and physical equilibrium.
The assembly according to the invention for the transmission of heat comprises in combination an apparatus for heating the liquid, an apparatus heated by the liquid, a member for circulating the liquid and for passing it from the heating apparatus. heater in the heater, a reservoir intended to receive a fluid (liquid or gaseous) from the assembly and to reintroduce liquid into this assembly ;, and a device for separating the gases from this liquid and for passing these gases in said reservoir o The assembly can operate in communication with the atmosphere o In this case, the pressures inside this assembly are limited to the unit static pressure in the pipes ;, and to the unit dynamic pressures produced by traffic.
The assembly can also be made to operate so that a pressure is exerted above atmospheric pressure, that is to say that the assembly then operates with an overpressure o In each case the decomposition of the liquid is observed. fished on condition that the pressure prevailing in the whole is sufficiently higher than the partial pressure of the substances with low boiling point = lition in the circulating liquid so that an appreciable proportion of these substances is maintained in liquid phase- The pressure may, but need not necessarily be sufficient to maintain substantially all low-boiling substances in the circulating liquid,
including decomposition products o It appears that the presence of an appreciable amount of these substances suppresses the decomposition reaction. If the partial pressure of the low boiling point substances in the circulating liquid is greater than the pressure exerted on the liquid whether the assembly is operating at atmospheric pressure or at a higher pressure., The arrangement is such that the gases can be separated. of-
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generate liquid, although they cannot escape from the assembly, and these gases are then collected, for example, in the tank, from which they can then be returned to the assembly, for example when the temperature operating pressure is lowered,
or when a certain quantity of liquid is discharged from the assembly at another point
The process according to the invention therefore does not only include the operation of removing the low boiling point constituents from the liquid heat vehicle to prevent their accumulation to a concentration at which the blocking by the vapor, but also the operation of maintaining the assembly under a positive pressure to maintain in the liquid low boiling point constituents released by the decomposition of the liquid, in a proportion sufficient to prevent decomposition,
while allowing the excess of the low boiling point components to escape from the liquid to preferably accumulate in another part of the assembly.
Another important feature of the invention is the relative position of certain elements. The heat generator and the device containing the material to be heated (load) are connected together so that the hot liquid can reach the load and the cooled liquid can return to the heat generator. circulation, generally a pump, may be interposed in the pipe leaving the heat generator, or in the pipe returning the liquid to this generator. For reasons indicated below, the latter arrangement is, in general, preferable.
However, the gas separator is invariably located near the circulation member and in the suction duct thereof, since this is the point of the lowest pressure of the assembly, and that the separation of the gases at this point prevents with the maximum degree of certainty the failure of the assembly due to a blockage by the vapor in the circulation member.
Fig. 1 of the accompanying drawing shows schematically an embodiment of the assembly for the transmission of heat according to 1-'invention.
The Figs. 2 and 3 are respectively schematic cross-sectional views of two gas separators according to 1-'invention.
Figo 4 is a schematic view of another embodiment according to the invention.
The assembly shown in Fig. 1 comprises a generator 1, a reservoir or an expansion chamber 2 equipped with a cooling coil 3 and a valve 4 for humidity, and which is connected at two points to the other elements of the assembly, an apparatus 5 for receiving the load and which has a heated surface, a gas separator 6, and a pump 7 circulating the liquid through the assembly in the direction of the arrows.
The circulation of the liquid through this assembly is controlled by shutters 8, 9, 11 to 15.
The gas separator 6, as shown in the drawing, is a fixed vertical column having a separation chamber 16 connected to inlet and outlet ducts 17 and 180. A duct 19 connects the top of the chamber 16 to the expansion tank 2, and the passage of the liquid and / or gases through the duct can be controlled by the shutter 90 The lower end of the duct 19 also determines the lower end of a gas receiving compartment 20 provided in the upper bar of chamber 160 The gases released from the liquid passing through chamber 16 tend to rise,
and to document itself in the upper compartment 20 of this chamber 160
The gas separator 6 can be in various forms. It can be simply constituted by a closed tank with a
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An inlet duct and a outlet duct as shown in Fig. 2. Only slight agitation occurs if the arrangement is provided as shown in this Fig. 2. The gases accumulate at the top of the tank and then rise through line 19. However, the inlet and outlet duct can also be arranged as shown on the figure.
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Fig.3, .eliqu.d.cL, bers..elesesreenhulilannnn This facilitates the separation of gases in the center; near the opening of the duct 19.
It is also possible to use other means allowing the separation of the vapors, for example screens. The discharge pipe 19 can be made further submerged to obtain a larger liquid surface in view.
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to eliminate bubbles which rise to this surface.
When the assembly is started, the shutters 8, 9, 12, 13 and 15 are open, while the shutters 11 and 14 are firm. A heat vehicle is introduced into the assembly until it is completely filled. of the type releasing substances with a low boiling point. The burner of generator 1 is ignited and the liquid is thus heated while circulating it with the aid of the pump 7 until the operating temperature is reached o It can be seen in the drawing that the liquid passes successively through the conduit 21 starting from the generator 1, bypasses the apparatus 5 through the shutter 15, passes through the conduit 22 in the gas separator 6 and the chamber 16, through the conduit 23 in the pump 7, to finally return to generator 1.
As the liquid heats up, it expands, and the excess passes from line 21 through line 24 into the expansion tank 2. The liquid having reached its operating temperature, and the expansion being completed, the shutters 8, 15 are closed and the shutter 14 is opened. The liquid then begins to flow through the device 5 receiving the charge
The decomposition of the heat vehicle takes place during normal operation and thus liberates low-boiling substances. As the liquid passes through the chamber 16 of the gas generator 6, the low boiling gaseous substances rise in the liquid and accumulate in the upper part of the separator 20.
The pressure of the gases increases and the level of the liquid in the separator is lowered by forcing a certain quantity of this liquid into the pipe 19, until the partial pressure of the gases in the chamber is equal to the static pressure. liquid in line 19. At this point, the surface of the liquid is exactly at the level of the lower end of line 190 As the gases continue to flow into compartment 20, the pressure in this becomes greater than the static pressure of the duct 19 (and consequently of the whole) :; the surface of the liquid drops below the level of the orifice of the duct 19, and the gases escape through this into the expansion tank 2.
In it ;, the gases are condensed by the cooling coils 3 if the cooling by the outside air is not sufficient.
The part of the liquid which passes in this way into the expansion tank is replaced by liquid descending from this tank.
The liquid contained in this reservoir is therefore in equilibrium with the liquid of the assembly, and the separator functions to replace the high boiling point liquid which the reservoir initially contains, with the low boiling point constituents released. during operation
As the liquid heat vehicle decomposes, the concentration of low boiling liquid constituents increases in the expansion tank.
Even though these low boiling point liquid constituents return to the assembly through line 19, they are instantly evaporated as soon as they come into contact with the hot liquid in chamber 16, so that they are evacuated again. The liquid returning to the assembly through line 19 is a mixture of high and low boiling constituents. The high boiling constituents mix with the liquid heat vehicle, while the
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Low boiling point constituents are again separated.
In this way, the low boiling point constituents are in contact with the liquid vehicle of the whole and are available for the recombination reactions, or for the suppression of the decomposition which may occur depending on the liquid. used and operating temperature.
In the case of tetra-aryl orthosilicates it is indicated that the phenol is present in the liquid, because it minimizes the decomposition and suppresses the dissociation. Its presence is only harmful if it causes a disturbance. In the assembly according to the invention, the liquid always contains the maximum phenol which can be tolerated for all operating conditions. For example, if the lower conditions are shifted so that a greater quantity of phenol may be present in the liquid, the phenol from the reservoir returns to the liquid through line 19. Any surplus is retained to be ready for recombination with the liquid under conditions suitable for this purpose. .
The chemical composition of the liquid is also automatically regulated according to the conditions imposed on the whole, which is thus maintained in chemical and physical equilibrium.
When the expansion tank only contains low-boiling constituents, the assembly can no longer operate to remove low-boiling constituents, because the liquid removed in gaseous form by the duct 19 is the same as that which is reintroduced in the liquid form In this case, the liquid contained in the reservoir can be replaced by fresh liquid for the transmission of heat without interrupting the operation of the assembly o In this way, we can prolong the useful life of the heat vehicle indefinitely. No difficulties arise, such as reduced pumping ability.
When the assembly is stopped, the liquid heat vehicle cools and therefore contracts considerably. As the contraction takes place, the condensed low-boiling substances descend through line 19 into the pipes. circulation propero This results in an increase in the concentration of low boiling point substances in the circulating liquid ;, If the liquid is of the kind in which the low boiling point constituents chemically recombine;
, this recombination can take place easily. As soon as the assembly is started again, the low-boiling substances, \! if present or free, are returned to the expansion tank during operation.
The assembly according to the invention shown schematically in Fig. 1 can be easily arranged for use under a pressure higher than that of the outside air. A pressure is applied to the assembly and kept constant by a pressure regulator. pressure and vacuum compensator connected to the expansion tank. Pressure is exerted on the surface of the liquid in this reservoir and in this way applied to the whole assembly.
In other respects, this assembly is similar to that shown in Figo 1, and it also operates in a similar manner. However, since the modified assembly operates under a pressure above that of the outside air, the gases collected in the compartment 20 of the separator must accumulate to reach a higher vapor pressure than in the unmodified assembly of FIG.
1, before the liquid of this separator can be lowered below the level of the orifice of the duct 19 to allow the escape of gases towards the expansion tank. The higher gas pressure in compartment 20 tends to interfere with the release of gases from the liquid heat vehicle, so that a higher concentration of low boiling components is maintained in this vehicle. heat liquid
When the assembly is started up under a pressure greater than that of the outside air, and as soon as the decomposition of the liquid heat vehicle begins,
low boiling point decomposition products accumulate until their partial pressure is equal to
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the pressure under which the assembly operates. Then, the gaseous decomposition products are released from the liquid in the separator as freely as if the assembly were operating at atmospheric pressure.
To illustrate the advantages of the assembly according to the invention compared to a usual assembly, an assembly identical to that shown in FIG. 1, except that it did not include a gas separator 6, nor the exhaust duct 19 leading to the tank. dilation. This assembly was charged with a tetra-aryl silicate consisting essentially of 60% tetraphenyl silicate and 40% tetracresyl silicate. The liquid was brought to a temperature of about 427 C, and circulated at that temperature. The pump was blocked by steam after only a few hours of operation. The temperature was gradually lowered and kept to a maximum, at which the steam blocked did not occur.
After running for a few days, the maximum maintainable temperature was 250 C.
Although the low boiling point decomposition product content of the liquid at this time was only a few percent, this low proportion of the low boiling point constituents was sufficient to require reduction of the low boiling point. operating temperature in order to maintain circulation in the assembly. The separator was then interposed as shown in FIG. 1, and connected this separator to the expansion tank via the exhaust pipe 19. The assembly was restarted and the temperature gradually increased to approximately 382 ° C. This temperature was maintained for a period of ten days without having to stop the circulation of the liquid.
During this operation, the constituents at a boiling point were separated and accumulated in the expansion tank, which was subsequently demonstrated by analysis of the material contained in this tank.
Without departing from the principle of the invention, one can imagine numerous modifications of the gas separator. For example, it is not necessary for the duct 19 to immerse in the separation chamber 16. In this case, the gaseous substances with a low boiling point are not accumulated in an upper compartment of the chamber. 16, but pass directly through line 19 into the expansion tank as they are formed. The assembly nevertheless operates under a unit static pressure equal to the pressure exerted on the circulating liquid by the liquid in the expansion tank and in pipe 19.
The assembly can also be operated with the pump interposed in the conduit 21 between the generator and the device receiving the load. In this embodiment, the gas separator is also interposed in the suction line of the pump, that is to say between the generator and the pump, and it is similarly connected to the expansion tank. through the exhaust duct 19.
Since the temperature of the liquid leaving the generator is higher than that of the liquid returning to it, this liquid has. more tendency to give off vapors o The point of the maximum temperature and the minimum pressure being in this case located in the suction duct of the pump interposed in the duct 21, the vapors that can be released will be released at this point The quantity of Low boiling point constituents, removed with the pump and the gas separator interposed in line 21, will therefore be higher than if these devices were interposed in lines 22, 23 in the manner shown.
In the case of tetra-aryl orthosilicates, it is advisable to remove as little as possible of phenol and other decomposition products, while maintaining circulation in the manner previously described. For this reason, and in a together using aryl orthosilicates as the heat carrier, it is highly desirable to place the pump and gas separator in the return line as shown.
If other liquid heat vehicles are used, for example hydrocarbon oils, in which case reversible reactions are not obtained and in which the removal of relatively large amounts of low boiling constituents is not achieved. not affect
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as a whole, it is also advantageous to insert the pump and the gas separator in the pipe 21, on condition, of course, that the gas separator is placed near the suction pipe of the pump.
In one embodiment of the assembly according to the invention shown schematically in FIG. 4, the attention was mainly focused on the circuit comprising the Venturi 24, the heat generator 1, the separator 6, the condenser (heat exchanger) 25, and the shutter ¯ circulation regulator 26. The heat vehicle follows the path comprising the pump 27, the Venturi 24, the heat generator 1, the separator 6, and the device 5 receiving the load.
In this circuit, the heat vehicle always contains at least the proportion of volatile (or phenolic) matter corresponding to the temperature and the static pressure which prevails in the separator 6, assuming that the laws of Henry and Raoult have been applied-. The major part of the volatile matter following the first circuit o The circulation member in the lower circuit is naturally the pump 27. The circulation impulse of the upper circuit results from two sources, firstly from the Venturi which reduces the pressure of discharge of the pump and intervenes in a well-known manner, in second place of the condenser which reduces the pressure by cooling and condensation of the vapors.
The impulse for the circulation of volatile (or phenolic) materials is therefore essentially a differential pressure prevailing between the separator 6 and the inlet of the Venturi 24. It is important that the phenol (or the volatile materials) be introduced downstream of the pump (to prevent blockage by the vapors of many centrifugal pumps generally used) and upstream of the heat generator 1, so that the maximum concentration of phenols (or other volatile substances) is localized in the zone of the most high temperature.
The circulation regulator 26 may be actuated depending on the pressure or temperature at any point in the assembly. 28 is a pressure (and vacuum) regulator serving a dual purpose. It controls the level of static pressure exerted on the assembly and, consequently, the static (or average) proportion of phenol (or other volatile matter) which remains in the high temperature zone of the assembly. The overall static pressure is important, since Henry's Law insists that, for dilute solutions, doubling the absolute pressure also doubles the concentration of a gas or gas. a vapor with ideal behavior in a solvent.
The regulator 28 also controls the flow of liquid to and from the expansion tank 2, and thus prevents the air from coming into contact with the hot liquid constituting the heat vehicle, thereby avoiding harmful oxidation. 29 is a collecting tank allowing the emptying of the main circuit and also facilitating the mixing of the volatile or phenolic liquids with the liquid heat vehicle to reduce its viscosity and to improve the delivery at low temperature by the pumps 30 and 31.
In general, the assembly works as follows:
The low phenolic liquid heat carrier from pump 27 combines in Venturi 24 with the high phenolic mixture from shutter 26, and enters the heat generator where it produces. two effects.
1. A reduced rate of decomposition in the film at high temperature thanks to a higher concentration of phenolic material.
2. A reduced film temperature due to an increase in the heat transfer coefficient resulting from the film boiling, which results in a reduction in the decomposition rate.
As the mixture leaves the heat generator 1, it enters the vapor separator 6 where the major part
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part of the low boiling point components is separated and discharged into the condenser 25, which condenses these components and keeps them ready for recirculation.
The foregoing description indicates the application of the invention to liquid heat vehicles composed of tetra-aryl orthosilicates and hydrocarbon oils. Of course, the invention is also applicable to liquid heat vehicles of all kinds decomposable by this heat, including mixtures of other silicate esters, and also non-silicates such as aroclors (chlorinated biphenyls ), and other liquids which emit low boiling constituents when held at elevated temperature for long periods of time.