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Cette invention est relative aux procédés et aux appa- reils servant à transférer de la chaleur dans des onr-tion.s ;Ie> fa- brîcr-tion par 1} intermédiaire de substances fondues, en particulier des sels, qui sont solides à la tenpçrature ambiante. Des mélanges de sels inorganiques., gc5üfrq,le:::ent des eutectiques c#J:,;:e par eye-i- ple un Mélange de 40 en poids de nitrite de sodium, 7% ce nitrate de socHuY.1 et 50% de nitrate due :pota ssiu1:1, offrent de nombreux 8V::)1l- t8'es co :5¯e pel1ts de transfert de chaleur, y compris la résistance b l' hydrolyse et une conductibilité thermique élevée, ':J.'1.-,C' leur urp- ge dans des sT8tè::les circulatoires a été limité par suite de la ¯f f icult' du dSci.9rr8,ge à froid.
L'invention, consiste en un procédé de fabrication C:":.-
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prenant le transfert de chaleur au moyen d'un agent de transfert de chaleur mis en circulation à l'état de fusion, caractérisa en ce qu'un solvant volatil de. l'agent y est incorporé sous pression et en quantité suffisante pour maintenir la phase liquide dans le système circulatoire pendant le refroidissement et en est évaporé, également sous une pression suffisante pour maintenir la phase li- quide jusqu'à ce que l'agent soit ultérieurement chauffé pour l'u- sage.
Avantageusement,le solvant est pompé, lorsque c'est né- cessaire, d'un réservoir de stockage dans un réservoir de l'agent, incorporé dans le système circulatoire et renvoyé dans le réser- voir, lors du refroidissement du système, du réservoir de l'agent de transfert en phase vapeur.
Si on le désire, lors du refroidissement, une partie de l'agent de transfert peut être amenée dans un réservoir auxiliaire 'et on le laisse s'y solidifier, cette partie de l'agent ébant sub- séquement fondue, avec ou sans l'aide du solvant et renvoyée dans le système circulatoire lorsque ce dernier est en cours de chauf- gage. De cette façon, la capacité de stockage requise pour l'agent de transfert est réduite car toute la quantité ne doit pas être di- ruée ou diluée au même degré dans le solvant lorsque l'agent se re- froidit à la température ambiante.
L'agent de transfert est généralement un sel ou un mélan- ge de sels soluble dans l'eau et le solvant est l'eau.
L'invention consiste aussi en un appareil pour le trans- fert de la chaleur par l'intermédiaire d'un agent de transfert de chaleur mis en circulation, qui comprend un système circulatoire pour l'agent comportant un réservoir pour celui-ci et un réservoir pourra solvmt volatil de l'agent, les deux réservoirs étant reliés par une conduite de vapeur et par une conduite de liquide comprenant une pompe pour transférer le solvant dans l'agent. La conduite de liquide' va de préférence de la partie inférieure du réservoir de solvant à la partie supérieure du réservoir de l'agent de trans- fert et dans ce dernier réservoir, la conduite peut se terminer
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par un ou plusieurs ajutages pour pulvériser le solvant sur l'agent.
Généralement, la conduite de vapeur comporte une soupape destinée , s'ouvrir uniquement lorsque la pression de vapeur atteint une valeur prédéterminée correspondant à celle qui est requise pour maintenir le mélange de l'agent de transfert de chaleur et du solvant liquide à l'état liquide; généralement cette pression est supérieure à la. pression atmosphérique aux températures supérieures au point d'ébullition du mélange.
L'invention consiste en outre en un appareil tel que décrit dans le paragraphe précédant, qui coup rend un réservoir auxiliaire pour l'agent de transfert de chaleur, relié pu -nremier réservoir de l'agent de transfert de chaleur par un tuyau permet- tant le passage du liquide, avec un dispositif pour Jans fondre le conte- nu du réservoir auxiliaire lorsqu'on- chauffe le système circulatoi- re. Ce dispositif peut avantageusement comporter une conduite de vapeur, comprenant une vanne, reliant les deux réservoirs de l'a- gent de transfert de chaleur.
Ce dispositif peut comporter en ou- tre une seconde conduite de vapeur en forme de boucle reliée à ses deuy extrémités au premier réservoir de l'agent de transfert de chaleur comprenant si on le désire une vanne et traversant le réservoir auxiliaire et au moins'une partie adjacente de ce tuyau de maniè- re à servir de réchauffeur.
Le réservoir de solvant est de préférence muni à l'inté- rieur d'un dispositif de refroidissement, par exemple un serpentin pour de l'eau froide.
On décrira l'invention plus en détail ci-après avec ré- férence au dessin annexé, dans lequel :
L? figure 1 est une représentation, schématique d'une for- me de réalisation et
La figure 2 est une représentation schématique d'une se- conde forme de réalisation.
La figure 1 montre un réservoir de stockage 1 de l'agent de transfert de chaleur relié'par une conduite de liquide 2 à une @e de circulation 3 et ensuite à un réchauffeur 4. Une boucle
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5 va du réchauffeur 4 au réservoir 1. 'Des récipients de réactions chimiques ou un autre appareillage (non représenté) à refroidir ou à chauffer peuvent être alimentés en parallèle d'agent de transfer de chaleur par des prises (non représentées) sur la boucle 5, d'un manière conventionnelle. Une conduite de vapeur 6 relie la partie supérieure du réservoir 1 à la partie supérieure d'un réservoir 7 pour le stockage d'un solvant volatil de l'agent de transfert de chaleur à utiliser.
La conduite 6 comporte une soupape 8 construi- te de manière à s'ouvrir sous une pression de vapeur prédéter'.iiné< dans le réservoir 1 et qui est reliée à un manomètre 9. La partie inférieure du réservoir 7 est reliée par une conduite de liquide 10 à une pompe 11 et de là à une couronne de pulvérisation 12 à la partie supérieure du réservoir 1. Un serpentin 13 pour l'eau froi- de est monté à l'intérieur du réservoir 7 et il est pourvu d'une soupape de sûreté 14.
En service, le réservoir 1 est chargé d'unesolution a- queuse concentrée d'un mélange approprié de sels comme il a été spécifié ci-dessus. On met la pompe 3 en marche et on enclenche ou on allume (suivant le cas) le réchauffeur 4. Lorsque la températu- re de la solution atteint le point d'ébullition, la pression s'é- lève jusqu'à ce qu'elle atteigne 0,7 kg/cm2 dans le réservoir 1.
Lorsque la pression dépasse cette valeur, la soupape 8 s'ouvre et permet à la vapeur de pénétrer dans le réservoir 7 dans lequel elle se condense sous l'action du serpention de refroidissement 13. Lors que la température monte, l'eau est progressivement chassée du pi- lieu en circulation et elle se condense dans le réservoir 7 jusqu' à ce que le point de fusion du mélange de sels soit atteint. Au de- là de ce point, le milieu en circulation est en substance anhydre.
Pour ,arrêter l'app.?reil, on fait passer de l'eau de re- froidissement dans le serpention 13 et on fait fonctionner la pom- pe 11 à une vitesse appropriée pour amener l'eau dans le réservoir 1. Lorsque cette eau est pulvérisée sur l'agent fondu, une partie est absorbée et le restant est vaporisé de manière à retourner dans le réservoir 7 par la conduite 6. Une pression d'environ 0,7 kg/cm2
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est maintenue automatiquement dans le réservoir 1 jusqu'à ce que la température tombe en dessous de 100 C et alors l'ébullition ne se produit plus et toute l'eau dans le réservoir 7 peut être pompée dans la solution de sels pour la maintenir en phase liquide lorsqu-' elle continue à se refroidir.
La quantité d'eau requise dépend de la température ambiar- te existante. Lorsque cette température est légèrement supérieure à 20 C, un mélange de sels à la concentration de 71 grammes par 100 cm3 peut être maintenu dans le cas du mélange de sels spécifié ci- dessus. Le volume de celui-ci est près de trois fois celui du mé- lange fondu. Dans un exemple où la capacité du système circulatoi- re (y compris la partie inférieure du réservoir 1) est de 100 li- très, il est nécessaire de fournir une capacité maximum de 300 li- tres environ correspondant à une capacité d'environ 200 litres pour le réservoir 1.
La figure 2 représente une variante du système, dans la- quelle il suffit d'une capacité de stockage moindre. Sur cette fi- gure, les parties correspondant à celles de la figure 1 conservent les mêmes chiffres de référence. En plus du réservoir 1, on a pré- vu un réservoir auxiliaire 15 pour l'agent de transfert, dont le fond est raccordé à la partie inférieure du réservoir 1 par un tuyau 16 comprenant une vanne d'arrêt 17. Une conduite de vapeur 18 va du réservoir 15 à la conduite 6 par l'intermédiaire d'une van ne d'arrêt 19 et la conduite 6 comprend.une vanne d'arrête 20.
Une conduite de vapeur bouclée 21 reliée à chaque.extrémité au réser- voir 1, passe par une vanne d'arrêt 22 à l'intérieur du réservoir 15 et ensuite concentriquement au tuyau 16 sur une certaine dis- @ tance et sort de ce dernier pour rejoindre le réservoir 1. Cette conduite sert de réchauffeur.
En service, pour arrêter l'appareil, on met la pompe 11 en marche pour pulvériser de l'eau dans le réservoir 1 comme ci- dessus. On continue ainsi jusqu'à ce que le niveau dans le réser- voir 1 atteigne un maximum prédéterminé, indiqué par un indicateur approprié (non représenté). A ce moment,-on ouvre la vanne 17 et
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on ferme la vanne 20, la vanne 19 étant ouverte de manière que la vapeur sous pression dans le réservoir 1 chasse le mélange de sels légèrement dilué par le tuyau 16 dans le réservoir 15. Lors- que ce dernier est suffisamment rempli, le niveau dans le réser- voir 1 étant descendu jusqu'à un minimum prédéterminé, on ferme la vanne 17 et on ouvre la vanne 20.
On continue à pomper de l'eau dans le réservoir 1 et on laisse échapper la vapeur par la condui. te 6 et la vanne 8 pour qu'elle se condense dans le réservoir 7.
Comme antérieurement, on continue cette opération jusqu'à ce que toute l'eau du réservoir 7 ait été pompée dans le réservoir 1. La vanne 22 étant fermée, l'agent de transfert se solidifie dans le réservoir 15.
Au démarrage, on ferme les vannes 17 et 19, on ouvre lep vanne 20 et 22 et on fait circuler l'eau de refroidissement dans le serpention 13. On démarre la pompe 3, le réchauffeur aussi et, comme ci-dessus, la vapeur du réservoir 1 pénètre dans le réserver 7 où- elle se condense lorsque la pression de la vapeur dépasse 0,7 kg/cm2. En même temps, la vapeur du réservoir 1 passe par la vanne 22 et se condense dans la conduite 21 à l'intérieur du réser- voir 15 où elle dégèle un passage à l'intérieur de ce réservoir et dans la partie supérieure du tuyau 16.
Lorsque le niveau dans le réservoir 1 est descendu à un minimum prédéterminé, on ouvre les vannes 17 et 19 et on laisse passer la vapeur dans le réservoir 15 où elle se condense pour liquéfier le contenu qui sort par la van- ne 17 et pénètre dans le réservoir 1. L'excès .de vapeur passe dans le réservoir 7 où elle se condense comme précédemment. Lorsque le réservoir 15 est vide, on peut fermer la vanne 22.
Il est bien entendu que la pression de 0,7 kg/cm2 mention- née ci-dessus peut varier dans le cas d'emploi d'autres agents de transfert de chaleur et qu'on peut supprimer la vanne 8 lorsque cette pression ne dépasse pas la pression atmosphérique.
Il est clair aussi que le solvant peut être amené, si on le.désire, sous forme de vapeur dans l'agent de transfert de chaleur en cours de refroidissement. On peut donc amener de la
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vapeur au lieu d'eau sur un mélange de sels en cours de refroidis- sement, avantageusement sous une pression constante, par exemple de 0,7 kg/cm . Ensuite, lorsque le mélange se refroidit, la vapeur se condense et dilue lentement le mélange pour le maintenir en pha se liquide. Si on adopte ce procédé, on peut supprimer le réservoir 7 puisque lorsque le système est chauffé, la vapeur expulsée peut s'échapper dans l'atmosphère ou bien être utilement employée. On peut adopter ce procédé qu'il y ait ou non un réservoir auxiliaire d'agent de transfert de chaleur.
La conduite de vapeur, la conduite de liquide et la pompe précitées entre les réservoirs pour le sol- vant et l'agent de transfert de chaleur peuvent être remplacées par une conduite de vapeur comportant de préférence une valve de commande depression à deux directions.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de fabrication comportant un transfert de chaleur par circulation d'un agent fondu de transfert de chaleur et qui est solide à la température ambiante, caractérisé en ce qu' un solvant volatil de l'agent y est incorporé sous une pression et en quantités suffisantes pour maintenir la phase liquide dans le système circulatoire au cours du refroidissement et en est évaporé également sous une pression suffisante pour maintenir la phase li- quide pendant que l'agent est subséquemment chauffé pour l'usage.
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This invention relates to methods and apparatus for transferring heat into heaters; the manufacture by molten substances, particularly salts, which are solid in the air. ambient temperature. Mixtures of inorganic salts., Gc5üfrq, the ::: ent of eutectics c # J:,;: e by eye-i- ple a mixture of 40 by weight of sodium nitrite, 7% this nitrate of socHuY.1 and 50% nitrate due: pota ssiu1: 1, offer many 8V: :) 1l- t8'es co: 5¯e heat transfer pel1ts, including resistance to hydrolysis and high thermal conductivity, ': J .'1 .-, C 'their urgency in circulatory sT8tè :: was limited as a result of the ¯ff icult' of dSci.9rr8, cold age.
The invention consists of a manufacturing process C: ": .-
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taking heat transfer by means of a circulating heat transfer agent in the molten state, characterized in that a volatile solvent of. the agent is incorporated therein under pressure and in an amount sufficient to maintain the liquid phase in the circulatory system during cooling and is evaporated therefrom, also under sufficient pressure to maintain the liquid phase until the agent is subsequently heated for use.
Advantageously, the solvent is pumped, when necessary, from a storage tank into a tank for the agent, incorporated into the circulatory system and returned to the tank, during the cooling of the system, from the tank. of the vapor phase transfer agent.
If desired, on cooling, part of the transfer agent may be taken to an auxiliary tank and allowed to solidify there, that part of the transfer agent subsequently melted, with or without the transfer agent. solvent and returned to the circulatory system when the latter is being heated. In this way, the storage capacity required for the transfer agent is reduced because not all of the amount has to be diluted or diluted to the same degree in the solvent when the agent cools to room temperature.
The transfer agent is generally a water soluble salt or mixture of salts and the solvent is water.
The invention also consists of an apparatus for the transfer of heat via a circulated heat transfer agent, which comprises a circulatory system for the agent comprising a reservoir for the same and a tank. reservoir may volatile solvent of the agent, the two reservoirs being connected by a vapor line and by a liquid line comprising a pump for transferring the solvent into the agent. The liquid line preferably runs from the bottom of the solvent tank to the top of the transfer agent tank and in the latter tank the line may end.
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by one or more nozzles to spray the solvent onto the agent.
Generally, the vapor line has a valve intended to open only when the vapor pressure reaches a predetermined value corresponding to that required to maintain the mixture of heat transfer agent and liquid solvent in the state. liquid; generally this pressure is greater than the. atmospheric pressure at temperatures above the boiling point of the mixture.
The invention further consists of an apparatus as described in the preceding paragraph, which suddenly makes an auxiliary tank for the heat transfer agent, connected to the first tank of the heat transfer agent by a pipe. both the passage of the liquid, with a device to melt the contents of the auxiliary tank when heating the circulatory system. This device can advantageously comprise a steam line, comprising a valve, connecting the two reservoirs of the heat transfer aid.
This device may further comprise a second loop-shaped steam line connected at its two ends to the first reservoir of the heat transfer agent comprising, if desired, a valve and passing through the auxiliary reservoir and at least one. adjacent part of this pipe to serve as a heater.
The solvent reservoir is preferably provided internally with a cooling device, for example a coil for cold water.
The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which:
L? Figure 1 is a schematic representation of an embodiment and
Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment.
Figure 1 shows a storage tank 1 for the heat transfer medium connected by a liquid line 2 to a circulation line 3 and then to a heater 4. A loop
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5 goes from heater 4 to tank 1. Chemical reaction vessels or other equipment (not shown) to be cooled or heated can be fed in parallel with heat transfer agent through outlets (not shown) on the loop 5, in a conventional manner. A vapor line 6 connects the upper part of the tank 1 to the upper part of a tank 7 for the storage of a volatile solvent of the heat transfer agent to be used.
Line 6 comprises a valve 8 constructed to open under a predetermined vapor pressure in tank 1 and which is connected to a manometer 9. The lower part of tank 7 is connected by a line. 10 to a pump 11 and from there to a spray ring 12 at the top of the tank 1. A coil 13 for cold water is mounted inside the tank 7 and is provided with a safety valve 14.
In use, the tank 1 is charged with a concentrated aqueous solution of an appropriate mixture of salts as specified above. Pump 3 is started and heater 4 is switched on or on (as the case may be). When the temperature of the solution reaches the boiling point, the pressure rises until it reaches 0.7 kg / cm2 in tank 1.
When the pressure exceeds this value, the valve 8 opens and allows the steam to enter the tank 7 in which it condenses under the action of the cooling serpention 13. When the temperature rises, the water is gradually removed from the circulating fuel and condenses in tank 7 until the melting point of the salt mixture is reached. Beyond this point, the circulating medium is substantially anhydrous.
To stop the appliance, cooling water is passed through serpention 13 and pump 11 is operated at an appropriate speed to supply water to reservoir 1. When this water is sprayed onto the molten agent, a part is absorbed and the remainder is vaporized so as to return to the tank 7 through line 6. A pressure of about 0.7 kg / cm2
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is maintained automatically in tank 1 until the temperature drops below 100 C and then boiling no longer occurs and all the water in tank 7 can be pumped into the salt solution to keep it in liquid phase as it continues to cool.
The amount of water required depends on the existing room temperature. When this temperature is slightly above 20 ° C., a mixture of salts at the concentration of 71 grams per 100 cm 3 can be maintained in the case of the mixture of salts specified above. The volume of this is nearly three times that of the molten mixture. In an example where the capacity of the circulatory system (including the lower part of tank 1) is 100 liters, it is necessary to provide a maximum capacity of approximately 300 liters corresponding to a capacity of approximately 200 liters. liters for tank 1.
FIG. 2 shows a variant of the system, in which a smaller storage capacity is sufficient. In this figure, the parts corresponding to those of FIG. 1 retain the same reference numbers. In addition to the tank 1, an auxiliary tank 15 for the transfer agent has been provided, the bottom of which is connected to the lower part of the tank 1 by a pipe 16 comprising a shut-off valve 17. A steam line 18 goes from the reservoir 15 to the pipe 6 via a stop valve 19 and the pipe 6 comprises a stop valve 20.
A looped steam line 21 connected at each end to tank 1, passes through a shut-off valve 22 inside tank 15 and then concentrically to pipe 16 for a distance and exits therefrom. to reach tank 1. This pipe serves as a heater.
In service, to stop the apparatus, the pump 11 is turned on to spray water into the tank 1 as above. This is continued until the level in reservoir 1 reaches a predetermined maximum, indicated by an appropriate indicator (not shown). At this moment, -we open valve 17 and
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valve 20 is closed, valve 19 being open so that the pressurized steam in tank 1 drives the slightly diluted salt mixture through pipe 16 into tank 15. When the latter is sufficiently full, the level in the reservoir 1 having been lowered to a predetermined minimum, the valve 17 is closed and the valve 20 is opened.
Water is continued to be pumped into the tank 1 and the steam is allowed to escape through the pipe. te 6 and valve 8 so that it condenses in tank 7.
As before, this operation is continued until all the water from the reservoir 7 has been pumped into the reservoir 1. The valve 22 being closed, the transfer agent solidifies in the reservoir 15.
At start-up, the valves 17 and 19 are closed, the valve 20 and 22 is opened and the cooling water is circulated in the serpention 13. The pump 3 is started, the heater also and, as above, the steam. from tank 1 enters reserve 7 where it condenses when the vapor pressure exceeds 0.7 kg / cm2. At the same time, the vapor from the tank 1 passes through the valve 22 and condenses in the pipe 21 inside the tank 15 where it thaws a passage inside this tank and in the upper part of the pipe 16. .
When the level in tank 1 has dropped to a predetermined minimum, valves 17 and 19 are opened and the steam is allowed to pass into tank 15 where it condenses to liquefy the contents which exit through valve 17 and enter the chamber. the reservoir 1. The excess .de vapor passes into the reservoir 7 where it condenses as before. When the tank 15 is empty, the valve 22 can be closed.
It is understood that the pressure of 0.7 kg / cm2 mentioned above can vary in the case of use of other heat transfer agents and that the valve 8 can be omitted when this pressure does not exceed not atmospheric pressure.
It is also clear that the solvent can be fed, if desired, as a vapor into the heat transfer medium during cooling. We can therefore bring
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steam instead of water on a mixture of salts being cooled, advantageously under constant pressure, for example 0.7 kg / cm. Then, as the mixture cools, the vapor condenses and slowly dilutes the mixture to keep it in liquid phase. If this method is adopted, the tank 7 can be omitted, since when the system is heated, the expelled vapor can escape into the atmosphere or be usefully employed. This method can be adopted whether or not there is an auxiliary heat transfer agent reservoir.
The aforementioned vapor line, liquid line and pump between the reservoirs for the solvent and the heat transfer medium may be replaced by a vapor line preferably having a two-way pressure control valve.
CLAIMS.
1.- Manufacturing process comprising heat transfer by circulation of a molten heat transfer agent and which is solid at room temperature, characterized in that a volatile solvent of the agent is incorporated therein under pressure and in amounts sufficient to maintain the liquid phase in the circulatory system during cooling and is also evaporated therefrom under sufficient pressure to maintain the liquid phase while the agent is subsequently heated for use.