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PROCEDE POUR LE CHAUFFAGE DE LIQUIDES PRESENTANT UN POINT D'EBULLITION SUPERIEUR A CELUI DE L'EAU ET DESTINES A SERVIR D'AGENTS TRANSMETTEURS
DE CHALEUR.
Pour le chauffage indirect dappareils consommateurs de chaleur les plus divers, par exemple d'évaporateurs ou d'appareils de distillation pour matières à point d'ébullition élevé telles que les acides gras, les hui- les minérales, le goudron, 1-'acide sulfurique,, les solutions de soude causti- que, les solutions de potasse caustique, etc.... de cuves chauffées à agita- teurs de chauffeurs, de sécheurs par rayonnement, par exemple pour le séchage des vernis qui exige des températures élevées par exemple de 150 à 375 C on ;
remplace Peau comme agent transmetteur de chaleur par des liquides présentant un point d'ébullition plus élevéo Ces liquides sont constitués de façon qu'ils présentent non seulement de bonnes propriétés thermotechniques mais également une faible pression-vapeur (jusqu9à environ 10 kg/cm2, pression manométrique) à la température dutilisation maximao A titre d'exemples, on peut citer les esters de silice, le diphényle, l'oxyde de diphényle leurs mélanges, le diphényle chloré, diverses fractions dhuiles minérales, certains métaux à bas points de fusion ou leurs alliages, sels:
, mélanges de sels, etcooooo
Les liquides sont fréquemment sensibles à la températures ou bien il est nécessaire, pour d'autres raisons, de ne pas dépasser des températures de travail déterminées. Si on dépasse un maximum de température d'utilisation, il en résulte par exemple une décomposition thermique qui peut rendre le liquide inutilisable pour toute application thermotechnique, ou à la suite de laquelle le liquide attaque les parois des cuves ou autres récipients. Les surfaces de chauffage sont alors encrassées ou détruites, de sorte que la transmission de la chaleur est réduite ou cesse complètement.
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Ces véhicules de chaleur peuvent être utilisés pour la transmission de la chaleur en phase liquide ou vaporisée, ou même seulement en phase liquide. Le chauffage ou l'évaporation peut avoir lieu par exemple par l'é- nergie électrique, par la chaleur perdue (chaleur de réaction ou autre),, mais également par la combustion directe de gaz de chauffage, d'huiles de chauffage ou de combustibles solides. Le facteur important pour la transmission de la chaleur entre l'agent de chauffage et le véhicule de chaleur consiste en ce que le maximum de température d'utilisation de ce dernier ne doit pas être dépassé avec certitude.
La solution de ce problème devient difficile, notamment lorsque l'énergie nécessaire au chauffage doit être apportée par la combustion d'une huile de chauffage, d'un gaz de chauffage ou de combustibles solides. Pour le chauffa= @u l'évaporation de ces véhicules de chaleur, on a jusqu'ici utilisé des dispositifs empruntés à la construction des chaudières à vapeur.
Ils comportent comme les chaudières à vapeur des chambres de combustion plus ou moins fortement refroidies, en forte maçonnerie accumulatrice de chaleur, avec une zone consécutive de convectiono Les gaz de combustion sont déviés plusieurs fois à l'intérieur du chauffeur pour être bien utiliséso Les inconvénients de cet agencement sont les suivants
Le guidage des flammes et des gaz de combustion n'est pas symétrique, ce qui se traduit par des contraintes thermiques différentes imposées à la surface de chauffageo
La maçonnerie accumule une grande quantité de chaleur., ce qui entraîne un rayonnement intolérable sur les surfaces de chauffage pendant les variations de la charge imposée ou lorsque le prélèvement de chaleur est arrêté,
Il faut ajouter une longue période de chauffage pour la mise en marche, une longue période de refroidissement,
et un mauvais rendement dans des conditions normales.
Ces inconvénients conduisent au grand danger du surchauffage et, par conséquent, à la destruction notamment des véhicules de chaleur sensibles à la températureo
Grâce à la présente invention, on réussit à éviter avec certitude le surchauffage des véhicules de chaleuro On applique celle-ci en particulier à la transmission de la chaleur en phase liquide, mais elle est aussi facilement applicable à la transmission de la chaleur en phase vaporisée.
L'invention consiste en ce qu'on utilise pour le chauffage respectivement l'évaporation des véhicules de chaleur, une chambre de combustion pour combustibles ou agents de chauffage gazeux, liquides ou solides qui est pratiquement complètement entourée par les éléments tels que tubes, chemises, etc.... par lesquels on fait passer de préférence à la pompe les véhicules de chaleur en vue de leur chauffageo On évite de cette manière l'utilisation d'une maçonnerie réfractaire, et il est tout au plus nécessaire de garnir d'un revetement calorifuge, par exemple en laine de laitier ou de verre, le côté extérieur des éléments de chauffage qui entourent complètement et avec étanchéité la chambre de combustion.
Par exemple il convient de faire passer à la pompe le véhicule de chaleurindépendamment de la charge thermique imposée, à une vitesse constante à travers l'installation de chàuffageo Celle-ci comprend d'une manière connue en soi le chauffeur, la pompe de circulation et le ou les appareils consommateurs de chaleuro Il est avantageux de faire passer le véhicule de chaleur en circuit fermé dans l'installation de chauffageo
Le chauffeur comporte par exemple un fût cylindrique vertical contenant la chambre de combustion et la zone de convection. La paroi de la chambre de combustion est une chemise à double cloison entourant la flamme montant verticalement et concentrique à cette flamme.
Les cloisons de la chambre de combustion peuvent être par exemple deux enveloppes concentriques
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en tôle d'acier, dans l'intervalle desquelles circule le véhicule de chaleur.
Il convient de faire suivre au courant du véhicule de chaleur un parcours hé- licoïdal dans le dit intervalle.
Les parois de la chambre de combustion peuvent être également formées par des spires de tubes sans soudure, par exemple de tubes en acier., les spires consécutives étant alors jointiveso Il peut être avantageux d'in- tercaler entre les deux spires consécutives des tubes une tringle ou garni- ture de remplissage, par exemple de façon que cette garniture soit insérée extérieurement dans l'espace en forme de coin entre les spires. On peut uti- liser des bandes de tension*,.pour serrer les unes sur les autres les spires des tubes . Il en résulte alors un corps solide. Grâce à la disposition concentrique de la flamme, chaque surface élémentaire de la paroi de la cham- bre de combnstion absorbe dans une coupe horizontale la même quantité de cha- leur.
Par un agencement approprié du foyer, par exemple du brûleur, on peut obtenir que la flamme se développe au centre, c'est-à-dire suivant l'axe de la chambre de combustion. Celle-ci est avantageusement proportionnée de fa- çon que la flamme ne touche pas autant que possible la paroi de la chambre.
La zone de convection est avantageusement prévue à l'extrémité supérieure de la chambre de combustion. Elle est traversée par les gaz de combustion, de préférence de façon que ces gaz ne changent pas sensiblement de direction sur leur parcours à travers la zone de convection. Celle-ci est avantageusement formée par un groupe d'échangeurs à tubes enroulés en spirales simples ou multiples, branchées en série. A titre avantageux, les tubes enroulés en spirales sont disposés concentriques à la chambre de combustion et symétriques, de façon que la chaleur soit uniformément distribuée aux parois des tubes et uniformément absorbée par le véhicule de chaleur circulant dans les tubes. La zone de convection est par exemple entourée d'une enveloppe, de préférence en matière résistant à ],'oxydation.
On peut empêcher le rayonnement de la chaleur du chauffeur par un léger isolement bourré, qui peut être appliqué sur le côté extérieur de la paroi de la, chambre de combustion, et dont la faculté d'accumulation de la chaleur est'tellement faible qu'elle peut être négligée. Sous ce rapport, le revêtement n'exerce aucune action si la totalité de la paroi de la chambre de combustion est formée par la chemise ou un élément similaire dans lequel circule le liquide, et si la zone de convection est prévue dans l'espace entouré par cette chemise.
Pour le transport du véhicule de chaleur à travers la chemise de la chambre de combustion et la zone de convection, ou dans le sens opposée on peut utiliser des pompes centrifuges normaleso Etant donnée la haute température du liquide, il convient de refroidir les boîtes recevant les joints d'étanchéité de ces pompes. Pour remédier aux difficultés qui peuvent se présenter, notamment si on utilise des véhicules de chaleur à faible tension superficielle, on peut presser dans les garnitures d'étanchéité un gaz d'arrêt. Il en résulte une réduction de la charge imposée à la garniture, ce qui améliore l'étanchéité et prolonge la durée des joints.
Pour éviter les pannes de fonctionnement par suite de fuites dans les joints d'étanchéité des pompes, on peut prévoir d'une manière connue en soi une pompe de réserveo
Lorsque le véhicule de chaleur atteint le maximum de sa température d'utilisation, il s'est dilaté dans une proportion jusqu'à 50% par rapport au volume initialo Pour cette raison, il est avantageux de prévoir des chambres de dilatation spéciales.
Les inconvénients que présente encore l'utilisation de pompes centrifuges., et qui consistent par exemple dans la possibilité de la pénétration de gaz d'arrêt dans le circuit de circulation du véhicule de chaleur, et dans la complication des réparations, peuvent être facilement évités suivant l'invention si on réunit en un bloc de pompage la pompe de circulation
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la cuve de dilatation et la cuve d'accumulationo La pompe peut être par exemple une pompe à plongeur de construction connueo La tubulure de refoulement de cette pompe est reliée par un raccord élastique, à étanchéité automatique, à la tubulure de raccordement soudée dans le ballon de la pompe à plongeuro Lors du démontage de la pompe,
il n'est pas nécessaire de démonter les tuyauteries de départ et de retour soudées au ballono Il suffit en général de retirer le couvercle autour duquel ne circule aucun liquide et qui porte en même temps le joint d'étanchéité. La garniture d'étanchéité du couvercle et le joint d'étanchéité ne subissent que de faibles contraintes, à condition que le véhicule de chaleur à l'intérieur du ballon de pompage n'atteigne pas la température d'ébullition correspondant à la pression régnant dans le ballon. Si cette pression est supérieure à la pression normale, on peut éviter l'ébulitip@ en faisant agir sur la surface du liquide un tampon gazeux d'une pression appropriée.
Pour réduire la contrainte imposée au joint d'étanchéité, on peut introduire dans sa garniture un gaz présentant à peu près la pression régnant dans le ballon de pompageo
Il est également possible de monter le moteur directement dans le ballon du bloc de pompageo Il convient alors de prévoir des dispositifs spéciaux pour empêcher la pénétration des vapeurs dans le moteuro Par exemple, on peut refroidir la partie du ballon contenant le moteur et les paliers, et entre ce moteur et la chambre contenant le liquide est alors disposé un joint étanche au gaz et se prêtant au refroidissement.
Si on utilise par exemple l'invention pour le chauffage de l'air se présentant à la température ambiante, on peut refroidir le véhicule de chaleur par un choix approprié des surfaces de chauffage jusqu'à ce qu'il soit capable de refroidir à son tour les gaz de combustion du chauffeur à un degré économique en absorbant leur contenu de chaleuro De cette manière, on peut atteindre des rendements de l'ordre de 90% et plus.
Dans ce cas, la température différentielle entre le départ et le retour du véhicule de ohaleur, c'est-à-dire la différence entre les températures du véhicule de chaleur entrant dans le chauffeur (retour) et les températures du véhicule sortant du chauffeur (départ) est très grande, par exempple de 200 à 300 Co
Si la température différentielle entre le départ et le retour du véhicule de chaleur est très faible, et si la température de départ est très élevée, les gaz de combustion ne peuvent plus être refroidis directement par le véhicule de chaleur dans une proportion économique. Dans ce cas on peut par exemple utiliser un chauffage préalable de l'air de combustion pour mieux récupérer la chaleur des gaz de combustion sortant du chauffeur.
Pour un échange direct de chaleur entre ces gaz de combustion et l'air de combustion,on peut utiliser des échangeurs de chaleur connuso Ils exigent de'grandes surfaces échangeuses et sont par conséquent coûteuxo
Mais on peut remédier à ce défaut en prélevant un courant partiel de véhicule de chaleur dans la tuyauterie de retour en aval du bloc de pompage. On fait d'abord passer ce courant partiel dans un échangeur pour le chauffage préalable de l'air dans lequel il se refroidit en chauffant l'air de combustiono Le courant partiel refroidi arrive ensuite dans un échangeur de refroidissement des gaz de combustion branché à la sortie .le la zone de convection. Il est ainsi réchauffé par les gaz de combustion jusqu'à la température de retour, et refroidit en même temps les gaz de combustion.
Il retourne ensuite dans le bloc de pompageo
On peut cependant également prélever un courant partiel d'un véhicule de chaleur sur le départ, l'utiliser pour le chauffage préalable de l'air, le réchauffer ensuite par exemple jusqu'à la température de retour dans 19 échangeur de refroidissement des gaz de combustion, et le remélanger avec le retour.
Une troisième possibilité, qui est surtout avantageuse dans le cas de très faibles températures différentielles entre le départ et le retour; et pour les quantités de véhicule de chaleur alors nécessairement plus importantes, consiste à brancher en parallèle la chambre de combustions,
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la zone de convection et l'échangeur de chaleur entre gaz et air pour le passage du véhicule de chaleur. Les différents courants partiels sont alors prélevés sur le retour en aval du bloc de pompage par des obturateurs d'étranglement destinés à la distribution.
Le procédé suivant l'invention peut servir au chauffage d'appareils consommateurs de chaleur les plus divers. Il convient très particulièrement au chauffage de tels appareils consommateurs de chaleur dans lesquels la chaleur est transmise par rayonnement aux matières à traiter,par exemple au séchage d'objets vernis, au séchage de tissus gommés, à la cuisson du pain et de pâtisseries de tous genres. On peut utiliser à cet effet des éléments de chauffage par rayonnement, plans ou incurvés. On les réalise à double paroi, c'est-à-dire sous la forme de conduits, par exemple de tubes ou de raiateurs plats, dans lesquels on fait circuler à grande vitesse une grande quantité de véhicule de chaleur.
Si on utilise des parcours de circulation de faible longueur, il est possible de maintenir la température différentielle sur la totalité de la surface de chauffage dans des limites d'environ 1 à 1,5 . Pour obtenir une bonne distribution du liquide, on divise l'élément de chauffage par rayonnement en canaux séparés qui sont reliés à un canal distributeur par des obturateurs d'étranglement intercalés.
Le même agencement est également utilisable pour le chauffage des plateaux de presses de chauffage, de séchage, de vulcanisation ou similaireo La chaleur est dans ce cas transmise à la matière par conductiono Pour réduire davantage la température différentielle déjà faible entre le véhicule de chaleur entrant et sortant, on peut brancher les canaux de chauffage et de distribution de façon que le véhicule de chaleur passe en contrecourant dans les canaux adjacentso
La transmission de la chaleur suivant l'invention, par un véhicule de chaleur en phase liquide, offre également des avantages importants pour la production de la vapeur d'eau destinée au chauffage ou à la production de force motrice.
L'évaporation usuelle de l'eau dans des chaudières de construction connue présente les inconvénients suivants
Forte pression exercée sur les surfaces de chauffage par rayonnement ou par contact exposées au feu. Il est donc nécessaire d'utiliser des matières de haute qualité pour la construction, et d'effectuer un traitement coûteux de l'eau d'alimentation.
Construction d'un bâtiment spécial pour la ou les chaudières.
Surveillance permanente par les autoritéso
Centralisation des générateurs d'énergie et, par conséquent, pour le chauffage, chute de température par perte de pression, perte de chaleur par suite du refroidissement du condensat par l'étranglement, parce que les appareils consommateurs de chaleur sont chauffés par la vapeur en circuit ouvert.
Dans ce cas, et suivant l'invention, la chaleur peut être d'abord transmise du combustible par exemple à l'un des véhicules de chaleur précités se présentant en phase liquideo Celui-ci cède ensuite sa chaleur à l'eau qui doit être évaporéeo Il en résulte les avantages suivants g
Les surfaces de chauffage par rayonnement et par contact exposées au feu ne sont soumises qu'à une faible pression. Pour la matière de construction, on peut donc utiliser un acier normal non alliéo
Il n'est pas nécessaire de construire un bâtiment spécial' pour chaudières. Les bhambres de combustion suivant l'invention peuvent être considérées comme des réservoirs sous pressiono Aucune restriction n'est imposée à leur lieu d'installation. La surveillance par les autorités est réduite au minimum.
Le premier étage, c'est-à-dire la transmission de la chaleur entre
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le combustible et le véhicule de chaleur, peut être centralisé pour des raisons d'ordre économique. La production proprement dite de la vapeur d'eau peut avoir lieu dans des évaporateurs spéciaux, sur le lieu de son utilisationo
Les pertes d'énergie dans les tuyauteries sont ainsi beaucoup plus réduites que si la vapeur est amenée par des tuyauteries de même longueur.
Etant donné que chaque appareil consommateur de chaleur peut être chauffé séparément, il est possible de prévoir un circuit de circulation fermé.
Aucune perte de chaleur n'a lieu à la suite d'un refroidissement du condensat par étranglement. Toute installation encombrante de traitement de l'eau d'alimentation est également suppriméeo
Naturellement, il est également possible de produire de la vapeur d9eau en refroidissant le condensat de sapeur au-dessous de 100 C de la manière usuelle., ou en le perdant, c'est-à-dire en l'évacuant du procédé.
Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemples quelques dispositifs pour la mise en oeuvre du procédésuivant l'inventiono
La figure 1 montre une chambre de combustion constituée suivant l'invention.
Les figures 2 à 4 représentent certains détails de cette chambre de combustiono
Les figures 5 et 6 montrent un bloc de pompage pour le véhicule de chaleuro
Les figures 7 à 10 et 13 à 15 sont des schémas de branchement pour quelques cas d'application de l'invention.
La figure 11 montre un élément de chauffage par rayonnemento
La figure 12 représente un plateau de presse chauffé suivant l'invention.
Sur la figure 1 du dessin, 1 désigne la paroi de la chambre de combustion constituée suivant l'invention, 2 est un brûleur placé à l'extrémité inférieure de cette paroi. 3 est la tubulure d'entrée de l'air de combustiono La paroi de la -chambre de combustion est formée par deux chemises cylindriques concentriques. L'espace entre les chemises cylindriques est fermé vers l'extérieuro En aval de la chambre de combustion cylindrique est prévue la zone de convection qui contient un certain nombre de tubes 4 enroulés en spirale. La zone de convection est entourée d'un manteau en tôle 50 En 6 est indiqué un tube de déviation, dans lequel on peut monter un clapet de sécurité contre les explosions, par exemple lorsque le chauffage est effectué avec un combustible gazeux. Les gaz de combustion refroidis sortent du chauffeur par la tubulure 7.
Le mélange à chauffer entre par l'extrémité supérieure de la zone de convection 8, circule successivement ou simultanément en deux ou plusieurs courants partiels parallèles dans les spirales tubulaires 4, passe ensuite dans l'espace entre les chemises cylindriques de la paroi de la chambre de combustion et sort de cet espace par le bas après avoir été chauffé, par le conduit 9. En 10 est indiqué un isolement bourré, par exemple en laine de laitier.
Dans l'exemple que montre la figure 2, la chambre de combustion est entourée de tubes sans soudure 11 enroulés en spires hélicoïdales.
La figure 3 montre à titre d'exemple l'agencement de tringles de remplissage 12 entre les deux tubes consécutifs 11. Ces tubes sont fortement serrés les uns contre les autres par des bandes de traction 130
La figure 4 montre une spirale tubulaire à triple révolution 4 pour la zone de convectiono La spirale tubulaire la plus proche de la chambre de combustion reçoit en 15 le liquide sortant de la spirale tubulaire audessus. En 14, ce liquide passe dans la paroi de la chambre de combustion.
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Dans la spirale supérieure, le liquide circule dans un sens et dans le sens opposé dans la spirale inférieureo Le raccordement entre les spirales sui- vantes vues de bas en haut, est effectué d'une manière similaire, et le mode de circulation du véhicule de chaleur est également le mêmeo Le bloc de pom- page que montre la figure 5 comporte un ballon 16.
En 17 est indiquée une pompe à plongueur de construction connue, 18 est l'arbre de pompe, 19 le cou- vercle du ballon portant un joint d'étanchéité, et 20 le moteur d'entraîne- mento La pompe peut être montée dans le ballon par la tubulure recevant le couvercle 190 L'étanchéité de la tubulure de refoulement de la pompe et de la tubulure correspondante 23 du ballon, par laquelle a lieu le départ du liquide, est assurée par un joint élastique 21 à action automatique. En 22 est indiquée la tubulure d'aspiration de la pompe. Le véhicule de chaleur refroidi entre dans le b2llon par le conduit 24. La capacité du ballon est choisie telle que celui-ci puisse recevoir la tonalité du véhicule de chaleur liquide lorsque l'installation de chauffage n'est pas remplie, Le niveau du liquide s'établit alors à peu près en 23.
Lorsqu'on remplit l'installation avec le liquide froid que contient le ballon 16, le niveau du liquide s'abais- se à peu près jusqu'en 26o Le chauffage du véhicule de chaleur pendant le fonctionnement de l'installation entraîne sa dilatation et le niveau s'établit alors à peu près en 27. La tubulure 28 permet éventuellement d'introduire un gaz sous pression dans le ballono Dans cette tubulure, on peut également prélever un courant gazeux qui sert alors de gaz d'arrêt dans le joint d'étanchéitéo
La figure 6 montre à titre d'exemple un autre bloc de pompage, dont le moteur d'entraînement de la pompe est monté à l'intérieur du ballon.
Ce bloc de pompage comporte par exemple un ballon 28 auquel est directement raccordé par soudure le carter 29 de la pompe. Le moteur d'entraînement 30 est fixé par une bride au couvercle 31 du ballono En 32 est indiquée la chemise de refroidissement de la partie supérieure du ballono Le refroidissement est destiné à protéger le moteur 30 contre un chauffage excessif par le liquide que contient le ballono En plus la partie supérieure du ballon est protégée par un joint 33 contre la pénétration de gaz et de vapeurs.
Ce joint @@@ recouvert, par une masse de liquide suffisante, atteignant à peu près le niveau 34, et qui est en permanence refroidie par la chemise 32, Le trop-plein de liquide,qui peut résulter par exemple d'une condensation de vapeur du véhicule de chaleur, s'écoule par le tube à seuil de trop-plein 35 et passe dans le liquide destiné à la circulation et recouvrant le carter de pompe.
Le départ du liquide a lieu par la tubulure 36, le retour par la tubulure 37.
La figure 7 montre à titre d'exemple le branchement d'une installation pour le chauffage de l'airo En 38 est indiquée la chambre de combustiôn du chauffeur, et en 39 la zone de convectiono 40 est le brûleur. Les gaz de combustion traversent le chauffeur dans la direction indiquée par la flèche 41. En 42 est indiqué l'échangeur destiné au chauffage préalable de l'airo L'air froid -entre en 43 dans l'échangeur et le quitte à la température désirée en 44.
En 45 est indiqué le bloc de pompageo Les flèches des traits représentant les tuyauteries indiquent le sens de la circulation du véhicule de chaleur dans l'installationo
La figure 8 montre à titre d'exemple un chauffeur équipé d'un dispositif de refroidissement des gaz de combustion et d'un dispositif de chauffage préalable de l'airo 46 est la chambre de combustion, 47 la zone de convection, 48 un brûleur et 49 le bloc de pompage. Le retour du véhicule de chaleur revenant de l'appareil consommateur de chaleur a lieu par le conduit 50 débouchant dans le bloc de pompage= Le véhicule de chaleur quitte ensuite ce bloc en 51. Il circule ensuite successivement dans la zone de convection 47 et dans la paroi 46 de la chambre de combustion.. Il quitte cette paroi, porté à la température nécessaire, par le conduit 52.
Dans le conduit de retour, et avant l'entrée du véhicule de chaleur dans la zone de convection, on prelève un courant partiel en 53 pour le faire passer dans un échangeur 54 destiné au chauffage préalable de l'aira Le véhicule de chaleur
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fortement refroidi passe ensuite par le conduit 55 dans l'échangeur 56 destiné au refroidissement des gaz de combustion. Après son réchauffage, par exemple jusqu'à la température du retour, le véhicule de chaleur revient par le conduit 57 dans le bloc de pompage. Les gaz de combustion refroidis sortent du chauffeur en 580
Dans l'exemple que montre la figure 9, le véhicule de chaleur circule de bas en haut dans le chauffeuro 59 désigne la chambre de combustion, 60 la zone de convection, 61 le brûleur.
Le liquide de retour, refroidi, entre par le conduit 62 dans le bloc de pompage qui le fait passer dans la chambre de combustion 590 Ce liquide quitte ensuite le chauffeur par la zone de convection 60 et le conduit 63. Le courant partiel pour le refroidissemert des gaz de combustion est prélevé en 64 et passe parité changeur 65 destiné au chauffage préalable de l'air, le conduit 66, l'échangeur 67 pour le refroidissement des gaz de combustion, et le conduit 68 pour revenir dans le bloc de pompageo
La figure 10 montre un branchement du chauffeur pour de grandes quantités de liquide et pour des températures différentielles faibles entre le départ et le retour du véhicule de chaleur.
70 désigne la chambre de combustion, 71 la zone de convection, 72 l'échangeur pour le chauffage préalable de l'air, 73 l'échangeur pour le refroidissement des gaz de combustion, 74 le brûleur et 75 le bloc de pompageo Le retour du liquide a lieu par le conduit 76 et par le bloc de pompage 75 à l'obturateur d'étranglement du distributeur 77. Celui-ci divise le courant de retour en trois courants partiels. L'un de ces courants partiels passe dans la paroi 70 de la chambre de combustion, un autre passe dans la zone de convection 71, tandis que le troisième traverse l'échangeur de chauffage préalable de l'air 72 pour passer dans l'échangeur 73 destiné au refroidissement des gaz de combustion.
Les courants partiels réchauffés convenablement se réunissent dans le collecteur 78 prévu en aval de la chambre de combustion, de la zone de convection et de l'échangeur de refroidissement des gaz de combustion, et sortent de ce collecteur pour être utilisés dans l'appareil consommateur de chaleur.
La figure 11 montre un élément plat de chauffage par rayonnement, tel qu'on l'utilise par exemple dans des fours de cuisson à tunnel ou pour le séchage de rubans ou de bandeso 79 signe la limite supérieure et 79 1 la limite inférieure de l'élément de rayonnement En 80 sont indiquées des cloisons qui divisent l'espace entre les deux plaques 79, 791 en canaux. 81 est le conduit distributeur du liquide de départ et 82 le conduit collecteur du liquide de retour. Le liquide de départ entre à une @itesse convenablement réduite par les orifices d'étranglement 83 du conduit distributeur, dans les canaux formés par les deux plaques 79, 791 et par les cloisons de séparation 80, ,passe à grande vitesse dans ces canaux et arrive dans le conduit collecteur 82.
En sortant de ce collecteur, le liquide de retour revient dans le réchauffeur. Au lieu d'être constitué par deux parois planes avec des cloisons de séparation, l'élément de chauffage par rayonnement peut être formé par des tubes de section quelconques entretoisant les conduits distributeur et collecteur, et par exemple soudés à ces conduits. Pour l'élément de rayonnement proprement dit, on peut 'également utiliser une plaque massive dans laquelle sont percés des canaux.
La figure 12 montre par exemple un plateau de presse chauffé qui peut par exemple servir dans une presse destinée à la vulcanisation de produits bruts en caoutchouc, Buna, etc.... Le plateau présente par exemple quatre canaux. Le véhiculede chaleur circule en contrecourant dans les canaux adjacents. Pour cette raison, on prévoit deux conduits distributeurs 85, 87 et deux conduits collecteurs 86, 88. Du conduit distributeur 85 partent deux courants partiels du véhicule de chaleur qui traversent le plateau pour passer dans le conduit collecteur 86. Deux autres courants partiels passent du conduit distributeur 87 dans le conduit collecteur 88.
La figure 13 représente à titre d'exemple la production de vapeur
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à l'aide d'un véhicule de chaleur utilisé en phase liquideo Cette figure montre par exemple trois groupes de chauffage. Le véhicule de chaleur arri- ve par exemple d'un chauffeur tel que le montre la figure 10, par le conduit
77 dans les groupes évaporateurso Chaque groupe comprend un évaporateur 89 à échangeur incorporé 90. Le véhicule de chaleur passe du conduit 77 par les conduits de dérivation dans les échangeurs 90, et sort de ceux-ci par des conduits débouchant dans le collecteur 76, par lequel il retourne au réchauf- feuro La vapeur produite dans les évaporateurs arrive par le conduit 92 dans les appareils consommateurs de chleur 91.
Le condensat recueilli dans ces appareils retourne dans les évapo:rateurs 89 par le conduit 93. Chaque grou- pe comprenant un évaporateur 89, un conduit 92, un appareil consommateur de chaleur 91 et un conduit à condensat 93 forme un circuit fermée
La figure 14 montre à titre d'exemple un branchement pour la pro- duction de vapeur avec des liquides en circuit ouvert, par l'utilisation d'un véhicule de chaleur en phase liquide, 94 désigne la chambre de combustion;
95 la zone de convection., 96 le brûleur et 97 le bloc de pompages En 98 est indiqué l'évaporateur pour la production de vapeur d'eau, à serpentin de chauffage 99 incorporéo En 100 est indiqué l'échangeur destiné au ref roidis- sement des gaz de combustion ou au chauffage préalable de l'eau, 101 est un deuxième échangeur pour le chauffage préalable de l'eau. Ce dernier échan- geur peut être construit de façon qu'il évapore une partie de l'eauo Le vé- hicule de chaleur liquide et chauffé arrive par le conduit 102 dans le serpentin 99 de l'évaporateur-980 Après avoir cédé une partie de sa chaleur,il traverse l'échangeur de chauffage préalable 101 dans lequel il cède sa chaleur résiduelle et passe ensuite par le conduit 103 dans le bloc de pompage 97 pour retourner dans la chambre de combustion 94.
L'eau d'alimentation fraîche entre en 104 dans l'échangeur de refroidissement des gaz de combustion ou de chauffage préalable de l'eau 100, passe par le conduit 105 dans l'échangeur de chauffage préalable 101, et ensuite par le conduit 106 dans l'évaporateur 980 La vapeur d'eau produite quitte l'installation par le conduit 127.
La figure 15 montre une installation destinée au chauffage pré - alable de l'air par des gaz d'évacuationo Elle comporte un échangeur 109 destiné au refroidissement des gaz, un échangeur 111 pour le chauffage préalable de l'air, un bloc de pompage 112 et des tuyauteries 113, 114, 115.
L'ensemble forme un circuit ferméo Le gaz chaud entre en 108 dans l'échangeur de refroidissement des gaz, cède ici sa chaleur au véhicule -de chaleur entrant par le conduit 113 et maintenu en circulation'par le bloc de pompage et passe ensuite par exemple dans la cheminée Après @@ir absorbe la quantité de chaleur désirée, le véhicule de chaleur chaud passe par le conduit 114 dans l'échangeur 111 destiné au chauffage préalable de l'air qui entre dans celuilà-en 110. Le véhicule de chaleur est refroidi sensiblement en fonction de la température que doit recevoir l'air, et revient à l'état refroidi dans le bloc de pompage.. L'air circule dans l'échangeur 111 dans la direction de la flèche 116.
Après son chauffage on peut l'utiliser d'une manière connue, par exemple comme air chaud de combustionb
REVENDICATIONS
1) Procédé pour le chauffage d'appareils consommateurs de chaleur à haute température et sous une faible pression par l'utilisation de véhicules de chaleur connus, qui consiste à utiliser une chambre de combustion sans maçonnerie accumulatrice de chaleur pour le chauffage des véhicules de chaleur par des gaz résultant de la combustion de combustibles solides, liquides ou gazeux, notamment une chambre de combustion dont les parois sont essentiellement formées par les éléments dans lesquels a lieu le chauffage'des véhicules de chaleur.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PROCESS FOR HEATING LIQUIDS PRESENTING A BOILING POINT GREATER THAN THAT OF WATER AND INTENDED TO ACT AS TRANSMITTER AGENTS
HEAT.
For indirect heating of a wide variety of heat-consuming devices, for example evaporators or distillation devices for high-boiling substances such as fatty acids, mineral oils, tar, 1-acid sulfuric, solutions of caustic soda, solutions of caustic potash, etc ... from heated vats to agitators, heaters, radiant dryers, for example for drying varnishes which require high temperatures by example from 150 to 375 C on;
replaces skin as heat transmitting agent with liquids having a higher boiling point o These liquids are made in such a way that they not only have good thermotechnical properties but also a low vapor pressure (up to about 10 kg / cm2, pressure manometric) at the maximum temperature of use As examples, mention may be made of esters of silica, diphenyl, diphenyl oxide, their mixtures, chlorinated diphenyl, various fractions of mineral oils, certain metals with low melting points or their alloys, salts:
, salt mixtures, etcooooo
Liquids are frequently temperature sensitive or it is necessary, for other reasons, not to exceed certain working temperatures. If a maximum operating temperature is exceeded, this results, for example, in thermal decomposition which can render the liquid unusable for any thermotechnical application, or following which the liquid attacks the walls of tanks or other containers. The heating surfaces are then fouled or destroyed, so that the heat transmission is reduced or ceases completely.
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These heat vehicles can be used for the transmission of heat in liquid or vaporized phase, or even only in liquid phase. Heating or evaporation can take place, for example, by electric energy, by waste heat (heat of reaction or the like), but also by the direct combustion of heating gases, heating oils or heating oils. solid fuels. The important factor for the heat transfer between the heating medium and the heat vehicle is that the maximum operating temperature of the latter must not be exceeded with certainty.
The solution of this problem becomes difficult, in particular when the energy necessary for heating must be provided by the combustion of a heating oil, a heating gas or solid fuels. For the heating = @u the evaporation of these heat vehicles, devices borrowed from the construction of steam boilers have hitherto been used.
Like steam boilers, they have more or less strongly cooled combustion chambers, in strong masonry that accumulates heat, with a consecutive convection zone o The combustion gases are diverted several times inside the heater to be used properly o The disadvantages of this arrangement are as follows
The guiding of the flames and the combustion gases is not symmetrical, which results in different thermal stresses imposed on the heating surface.
The masonry accumulates a large amount of heat, which leads to intolerable radiation on the heating surfaces during variations in the imposed load or when the heat withdrawal is stopped,
Add a long heating period to start up, a long cooling period,
and poor performance under normal conditions.
These drawbacks lead to the great danger of overheating and, consequently, to the destruction in particular of heat vehicles sensitive to temperature.
Thanks to the present invention, it is possible to avoid with certainty the overheating of heat vehicles. This is applied in particular to the transmission of heat in the liquid phase, but it is also easily applicable to the transmission of heat in the vaporized phase. .
The invention consists in that for the heating respectively the evaporation of heat vehicles, a combustion chamber for fuels or gaseous, liquid or solid heating agents is used which is practically completely surrounded by elements such as tubes, jackets. , etc .... by which the heat vehicles are preferably passed to the pump with a view to heating them. In this way, the use of refractory masonry is avoided, and it is at most necessary to fill with a heat-insulating coating, for example made of slag or glass wool, the outer side of the heating elements which completely and sealingly surround the combustion chamber.
For example, it is advisable to pass the heat vehicle to the pump regardless of the thermal load imposed, at a constant speed through the heating installation This comprises in a manner known per se the driver, the circulation pump and the heat-consuming appliance (s) o It is advantageous to run the heat vehicle in a closed circuit in the heating system o
The heater comprises for example a vertical cylindrical barrel containing the combustion chamber and the convection zone. The wall of the combustion chamber is a double partition jacket surrounding the flame rising vertically and concentric with this flame.
The partitions of the combustion chamber can be for example two concentric envelopes
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made of sheet steel, through which the heat vehicle circulates.
It is advisable to make the current of the heat vehicle follow a helical path in the said interval.
The walls of the combustion chamber may also be formed by turns of seamless tubes, for example of steel tubes., The consecutive turns then being contiguous o It may be advantageous to insert between the two consecutive turns of the tubes a filling rod or liner, for example so that this liner is inserted externally into the wedge-shaped space between the turns. Tension bands *, can be used to tighten the turns of the tubes together. This results in a solid body. Thanks to the concentric arrangement of the flame, each elementary surface of the wall of the combustion chamber absorbs the same quantity of heat in a horizontal section.
By a suitable arrangement of the hearth, for example of the burner, it is possible to obtain that the flame develops in the center, that is to say along the axis of the combustion chamber. This is advantageously proportioned so that the flame does not touch the wall of the chamber as much as possible.
The convection zone is advantageously provided at the upper end of the combustion chamber. It is crossed by the combustion gases, preferably in such a way that these gases do not substantially change direction on their path through the convection zone. This is advantageously formed by a group of exchangers with tubes wound in single or multiple spirals, connected in series. Advantageously, the spirally wound tubes are arranged concentric with the combustion chamber and symmetrical, so that the heat is uniformly distributed to the walls of the tubes and uniformly absorbed by the heat vehicle circulating in the tubes. The convection zone is, for example, surrounded by an envelope, preferably of material resistant to], 'oxidation.
The heat radiation of the heater can be prevented by a light stuffed insulation, which can be applied on the outer side of the wall of the combustion chamber, and whose heat accumulating capacity is so low that it can be overlooked. In this connection, the coating has no effect if the entire wall of the combustion chamber is formed by the jacket or a similar element in which the liquid circulates, and if the convection zone is provided in the space surrounded. by this shirt.
For the transport of the heat vehicle through the combustion chamber jacket and the convection zone, or in the opposite direction, normal centrifugal pumps can be used o Given the high temperature of the liquid, it is advisable to cool the boxes receiving the seals of these pumps. In order to overcome the difficulties which may arise, in particular if heat vehicles with low surface tension are used, a shut-off gas can be pressed into the seals. This results in a reduction in the load imposed on the gasket, which improves the seal and prolongs the life of the joints.
To avoid operational failures due to leaks in the seals of the pumps, a standby pump can be provided in a manner known per se.
When the heat vehicle reaches the maximum of its operating temperature, it has expanded by a proportion of up to 50% relative to the initial volume. For this reason, it is advantageous to provide special expansion chambers.
The drawbacks which still present the use of centrifugal pumps, and which consist for example in the possibility of the penetration of stop gas into the circulation circuit of the heat vehicle, and in the complication of repairs, can be easily avoided. according to the invention if the circulation pump is combined in a pumping unit
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the expansion tank and the accumulation tank o The pump can be, for example, a plunger pump of known construction o The delivery pipe of this pump is connected by an elastic connection, with automatic sealing, to the connection pipe welded in the tank of the plunger pump o When removing the pump,
it is not necessary to dismantle the flow and return pipes welded to the balloon. It is generally sufficient to remove the cover around which no liquid circulates and which at the same time bears the seal. The cover gasket and the gasket are only subjected to low stresses, provided that the heat vehicle inside the pumping tank does not reach the boiling temperature corresponding to the pressure prevailing in the pump. the ball. If this pressure is higher than normal pressure, boiling can be avoided by causing a gas pad of suitable pressure to act on the surface of the liquid.
To reduce the stress imposed on the seal, a gas can be introduced into its gasket having approximately the pressure prevailing in the pumping balloon.
It is also possible to mount the motor directly in the tank of the pumping unit o It is then necessary to provide special devices to prevent the penetration of vapors into the motor o For example, the part of the tank containing the motor and the bearings can be cooled, and between this engine and the chamber containing the liquid is then disposed a gas-tight seal and suitable for cooling.
If, for example, the invention is used for heating air at room temperature, the heat vehicle can be cooled by suitable choice of heating surfaces until it is able to cool to its own. turns the combustion gases from the heater to an economical degree by absorbing their heat content. In this way, efficiencies of the order of 90% and more can be achieved.
In this case, the differential temperature between the departure and return of the heat vehicle, i.e. the difference between the temperatures of the heat vehicle entering the driver (return) and the temperatures of the vehicle leaving the driver ( departure) is very large, for example from 200 to 300 Co
If the differential temperature between the flow and return of the heat vehicle is very low, and if the flow temperature is very high, the combustion gases can no longer be cooled directly by the heat vehicle in an economical proportion. In this case, it is possible, for example, to use a preliminary heating of the combustion air to better recover the heat of the combustion gases leaving the heater.
Known heat exchangers can be used for direct heat exchange between these combustion gases and the combustion air. They require large exchange surfaces and are therefore expensive.
However, this defect can be remedied by taking a partial current of heat vehicle in the return piping downstream of the pumping unit. This partial stream is first passed through an exchanger for the preliminary heating of the air in which it cools by heating the combustion air o The cooled partial stream then arrives in a combustion gas cooling exchanger connected to the exit the convection zone. It is thus heated by the combustion gases to the return temperature, and at the same time cools the combustion gases.
It then returns to the pumping block
However, it is also possible to take a partial flow from a heat vehicle on the outlet, use it for pre-heating the air, then reheat it, for example, to the return temperature in the gas cooling exchanger. combustion, and remix it with the return.
A third possibility, which is especially advantageous in the case of very low differential temperatures between the flow and the return; and for the quantities of heat vehicle then necessarily greater, consists in connecting the combustion chamber in parallel,
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the convection zone and the heat exchanger between gas and air for the passage of the heat vehicle. The various partial currents are then taken from the return downstream of the pumping unit by throttle valves intended for distribution.
The method according to the invention can be used for heating a wide variety of heat-consuming devices. It is particularly suitable for heating such heat-consuming devices in which the heat is transmitted by radiation to the materials to be treated, for example in the drying of varnished objects, the drying of gummed fabrics, the baking of bread and pastries of all genres. Radiant, flat or curved heating elements can be used for this purpose. They are made with a double wall, that is to say in the form of conduits, for example tubes or flat spokes, in which a large quantity of heat vehicle is circulated at high speed.
If short circulation paths are used, it is possible to keep the differential temperature over the entire heating surface within limits of about 1 to 1.5. In order to obtain good distribution of the liquid, the radiant heating element is divided into separate channels which are connected to a distributor channel by interposed throttle valves.
The same arrangement can also be used for heating the trays of heating, drying, vulcanizing or similar presses o The heat is in this case transmitted to the material by conduction o To further reduce the already low differential temperature between the incoming heat vehicle and outgoing, you can connect the heating and distribution channels so that the heat vehicle passes countercurrently in the adjacent channels.
The transmission of heat according to the invention, by a heat vehicle in the liquid phase, also offers important advantages for the production of water vapor intended for heating or for the production of motive force.
The usual evaporation of water in boilers of known construction has the following drawbacks
Strong pressure exerted on radiant or contact heating surfaces exposed to fire. It is therefore necessary to use high quality materials for the construction, and to carry out an expensive treatment of the feed water.
Construction of a special building for the boiler (s).
Permanent surveillance by the authorities
Centralization of energy generators and, consequently, for heating, temperature drop due to loss of pressure, loss of heat due to the cooling of the condensate by the throttle, because the heat consuming devices are heated by steam in open circuit.
In this case, and according to the invention, the heat can first be transmitted from the fuel, for example to one of the aforementioned heat vehicles which is in the liquid phase. This then gives up its heat to the water which must be evaporated o The following advantages result g
Radiant and contact heating surfaces exposed to fire are only subjected to low pressure. For the construction material, therefore, normal non-alloy steel can be used.
It is not necessary to construct a special building for boilers. The combustion chambers according to the invention can be considered as pressurized tanks. No restriction is imposed on their place of installation. Supervision by the authorities is reduced to a minimum.
The first stage, i.e. the transmission of heat between
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the fuel and the heat vehicle, can be centralized for economic reasons. The actual production of water vapor can take place in special evaporators, at the place of its use.
The energy losses in the pipes are thus much reduced than if the steam is supplied through pipes of the same length.
Since each heat-consuming device can be heated separately, it is possible to provide a closed circulation circuit.
No heat loss occurs as a result of condensate cooling by throttling. Any bulky feedwater treatment installation is also eliminated.
Of course, it is also possible to produce water vapor by cooling the sapper condensate below 100 ° C. in the usual manner, or by losing it, ie by removing it from the process.
The appended drawing represents schematically and by way of example some devices for implementing the method according to the invention.
FIG. 1 shows a combustion chamber formed according to the invention.
Figures 2 to 4 show some details of this combustion chamber.
Figures 5 and 6 show a pumping block for the heat vehicle
Figures 7 to 10 and 13 to 15 are connection diagrams for some cases of application of the invention.
Figure 11 shows a radiant heating element
FIG. 12 represents a heated press plate according to the invention.
In Figure 1 of the drawing, 1 denotes the wall of the combustion chamber formed according to the invention, 2 is a burner placed at the lower end of this wall. 3 is the combustion air inlet pipe. The wall of the combustion chamber is formed by two concentric cylindrical liners. The space between the cylindrical liners is closed towards the outside. Downstream of the cylindrical combustion chamber is provided the convection zone which contains a certain number of tubes 4 wound in a spiral. The convection zone is surrounded by a sheet metal jacket 50. At 6 is indicated a deflection tube, in which a safety valve against explosions can be fitted, for example when the heating is carried out with gaseous fuel. The cooled combustion gases exit the heater through pipe 7.
The mixture to be heated enters through the upper end of the convection zone 8, flows successively or simultaneously in two or more parallel partial streams in the tubular spirals 4, then passes into the space between the cylindrical liners of the wall of the chamber. combustion and leaves this space at the bottom after being heated, through the duct 9. At 10 is indicated a stuffed insulation, for example slag wool.
In the example shown in Figure 2, the combustion chamber is surrounded by seamless tubes 11 wound in helical turns.
FIG. 3 shows by way of example the arrangement of filling rods 12 between the two consecutive tubes 11. These tubes are strongly clamped against each other by traction bands 130
Figure 4 shows a triple revolution tubular spiral 4 for the convection zone. The tubular spiral closest to the combustion chamber receives liquid exiting the above tubular spiral. At 14, this liquid passes through the wall of the combustion chamber.
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In the upper spiral, the liquid flows in one direction and in the opposite direction in the lower spiral o The connection between the following spirals seen from bottom to top, is effected in a similar way, and the mode of circulation of the vehicle of The heat is also the same. The pump unit shown in figure 5 has a tank 16.
At 17 is indicated a plunger pump of known construction, 18 is the pump shaft, 19 is the flask cover with a seal, and 20 is the drive motor. The pump can be mounted in the cylinder. balloon through the pipe receiving the cover 190 The sealing of the pump delivery pipe and the corresponding pipe 23 of the balloon, through which the liquid leaves, is ensured by an elastic seal 21 with automatic action. At 22 is indicated the suction pipe of the pump. The cooled heat vehicle enters the b2llon through line 24. The capacity of the tank is chosen such that it can receive the tone from the liquid heat vehicle when the heating installation is not full. is then established approximately in 23.
When the installation is filled with the cold liquid contained in the tank 16, the level of the liquid drops to approximately 26o. The heating of the heat vehicle during the operation of the installation causes its expansion and the level is then established at approximately 27. The pipe 28 optionally makes it possible to introduce a pressurized gas into the balloon. In this pipe, a gas stream can also be taken which then serves as a stop gas in the seal d 'waterproofing
FIG. 6 shows by way of example another pumping unit, the pump driving motor of which is mounted inside the balloon.
This pumping unit comprises for example a balloon 28 to which the casing 29 of the pump is directly connected by welding. The drive motor 30 is fixed by a flange to the cover 31 of the balloon At 32 is indicated the cooling jacket of the upper part of the balloon The cooling is intended to protect the motor 30 against excessive heating by the liquid contained in the balloon In addition the upper part of the balloon is protected by a seal 33 against the penetration of gas and vapors.
This seal @@@ covered, by a sufficient mass of liquid, reaching approximately the level 34, and which is permanently cooled by the jacket 32, The overflow of liquid, which may result for example from a condensation of vapor from the heat vehicle, flows through the overflow threshold tube 35 and passes into the liquid intended for circulation and covering the pump casing.
The departure of the liquid takes place through the pipe 36, the return through the pipe 37.
FIG. 7 shows by way of example the connection of an installation for heating the air. At 38 is indicated the combustion chamber of the heater, and at 39 the convection zone 40 is the burner. The combustion gases pass through the heater in the direction indicated by the arrow 41. At 42 is indicated the exchanger intended for the preheating of the air. The cold air enters the exchanger at 43 and leaves it at the desired temperature in 44.
At 45 is indicated the pumping unit o The arrows of the lines representing the pipes indicate the direction of circulation of the heat vehicle in the installation o
Figure 8 shows by way of example a heater equipped with a device for cooling the combustion gases and a device for preheating the air 46 is the combustion chamber, 47 the convection zone, 48 a burner and 49 the pumping block. The return of the heat vehicle returning from the heat consuming device takes place via the duct 50 opening into the pumping unit = The heat vehicle then leaves this block at 51. It then circulates successively in the convection zone 47 and in the wall 46 of the combustion chamber. It leaves this wall, brought to the necessary temperature, through the duct 52.
In the return duct, and before the heat vehicle enters the convection zone, a partial current is taken at 53 to pass it through an exchanger 54 intended for the preliminary heating of the air. The heat vehicle
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strongly cooled then passes through line 55 into exchanger 56 intended for cooling the combustion gases. After reheating, for example up to the return temperature, the heat vehicle returns through line 57 to the pumping unit. The cooled combustion gases leave the heater in 580
In the example shown in Figure 9, the heat vehicle circulates from bottom to top in the heater 59 designates the combustion chamber, 60 the convection zone, 61 the burner.
The return liquid, cooled, enters through line 62 into the pumping unit which passes it into the combustion chamber 590 This liquid then leaves the heater through the convection zone 60 and the line 63. The partial current for cooling begins. of the combustion gases is taken at 64 and passes parity changer 65 intended for the preliminary heating of the air, the conduit 66, the exchanger 67 for cooling the combustion gases, and the conduit 68 to return to the pumping unit.
Figure 10 shows a connection of the driver for large quantities of liquid and for low differential temperatures between the flow and return of the heat vehicle.
70 designates the combustion chamber, 71 the convection zone, 72 the exchanger for pre-heating the air, 73 the exchanger for cooling the combustion gases, 74 the burner and 75 the pumping unit o liquid takes place through line 76 and through pumping block 75 to the distributor throttle valve 77. This divides the return stream into three partial streams. One of these partial streams passes through the wall 70 of the combustion chamber, another passes into the convection zone 71, while the third passes through the pre-heating air exchanger 72 to pass into the exchanger. 73 intended for cooling combustion gases.
The suitably heated partial streams meet in the collector 78 provided downstream of the combustion chamber, the convection zone and the combustion gas cooling exchanger, and exit this collector to be used in the consuming device. heat.
Figure 11 shows a flat radiant heating element, as used, for example, in tunnel baking ovens or for drying ribbons or bands where 79 is the upper limit and 79 1 is the lower limit of l At 80 radiating element are indicated partitions which divide the space between the two plates 79, 791 into channels. 81 is the starting liquid distributor pipe and 82 is the return liquid collecting pipe. The starting liquid enters at a suitably reduced speed through the throttling orifices 83 of the distributor pipe, into the channels formed by the two plates 79, 791 and by the partition walls 80, passes at high speed through these channels and arrives in the collecting duct 82.
On leaving this manifold, the return liquid returns to the heater. Instead of being formed by two flat walls with partition walls, the radiant heating element can be formed by tubes of any cross section spanning the distributor and collector ducts, and for example welded to these ducts. For the actual radiation element, it is also possible to use a solid plate in which channels are pierced.
FIG. 12 shows, for example, a heated press plate which can for example be used in a press intended for the vulcanization of raw rubber products, Buna, etc. The plate has for example four channels. The heat carrier circulates countercurrently in the adjacent channels. For this reason, two distributing conduits 85, 87 and two collecting conduits 86, 88 are provided. From the distributor conduit 85 leave two partial streams of the heat vehicle which pass through the plate to pass into the collecting conduit 86. Two other partial currents pass from the heat carrier. distributor conduit 87 in the collector conduit 88.
Figure 13 shows by way of example the production of steam
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using a heat vehicle used in the liquid phase This figure shows for example three heating groups. The heat vehicle arrives for example from a driver as shown in FIG. 10, through the duct
77 in the evaporator groups o Each group includes an evaporator 89 with a built-in exchanger 90. The heat vehicle passes from the duct 77 through the bypass ducts in the exchangers 90, and leaves them via ducts opening into the collector 76, via which it returns to the heater The steam produced in the evaporators arrives through line 92 in the heat consuming appliances 91.
The condensate collected in these devices returns to the evaporators 89 via the duct 93. Each group comprising an evaporator 89, a duct 92, a heat consuming device 91 and a condensate duct 93 forms a closed circuit.
FIG. 14 shows by way of example a connection for the production of vapor with liquids in open circuit, by the use of a heat vehicle in liquid phase, 94 denotes the combustion chamber;
95 the convection zone., 96 the burner and 97 the pumping unit In 98 is indicated the evaporator for the production of water vapor, with built-in heating coil 99 In 100 is indicated the exchanger intended for cooling. If the combustion gases are used or the water is preheated, 101 is a second exchanger for the preheating of the water. The latter exchanger can be constructed in such a way that it evaporates part of the water o The liquid and heated heat vehicle arrives through line 102 in coil 99 of evaporator-980 After having given up part of its heat, it passes through the preheating exchanger 101 in which it gives up its residual heat and then passes through the duct 103 in the pumping unit 97 to return to the combustion chamber 94.
The fresh feed water enters 104 in the exchanger for cooling the combustion gases or for pre-heating the water 100, passes through line 105 into the pre-heating exchanger 101, and then through line 106 in the evaporator 980 The water vapor produced leaves the installation via pipe 127.
FIG. 15 shows an installation intended for the preliminary heating of the air by exhaust gases. It comprises an exchanger 109 intended for cooling the gases, an exchanger 111 for the preliminary heating of the air, a pumping unit 112 and pipes 113, 114, 115.
The assembly forms a closed circuit The hot gas enters at 108 the gas cooling exchanger, here gives up its heat to the heat vehicle entering through the duct 113 and kept in circulation by the pumping unit and then passes through example in the chimney After @@ ir absorbs the desired quantity of heat, the hot heat vehicle passes through the duct 114 in the exchanger 111 intended for the preliminary heating of the air which enters it 110. The heat vehicle is cooled substantially as a function of the temperature that the air must receive, and returns to the cooled state in the pumping unit. The air circulates in the exchanger 111 in the direction of the arrow 116.
After heating it can be used in a known manner, for example as hot combustion airb
CLAIMS
1) Method for heating heat-consuming devices at high temperature and under low pressure by the use of known heat vehicles, which consists of using a combustion chamber without heat accumulating masonry for heating heat vehicles by gases resulting from the combustion of solid, liquid or gaseous fuels, in particular a combustion chamber whose walls are essentially formed by the elements in which the heating of heat vehicles takes place.
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