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L'invention a pour objet un procédé et un appareil de nettoyage au- tomatique des échangeurs de chaleur à tubes dans lesquels la chaleur est échan- gée entre deux milieux, ci-après appelés fluides, dont l'un circule dans une batterie de tubes parallèles tandis que l'autre s'écoule dans l'espace compris entre ces tubes.
Comme l'invention présente plus particulièrement de grands avanta- ges dans les condenseurs à vide, la description ci-après se rapportera surtout à de tels échangeurs de chaleur, mais il doit être bien entendu que l'invention n'est pas limitée à ce genre d'échangeurs et peut être utilisée aussi avec avan- tage dans d'autres genres d'échangeurs à tubeso
Comme on le sait, le rendement d'un échangeur de chaleur à tubes di- minue inévitablement après quelque temps de fonctionnement.Cet inconvénient provient principalement de dépôts et de réactions chimiques sur les parois des tubes, surtout sur les parois intérieureso Les dépôts sont augmentés par les im- puretés mécaniques entraînées par le fluide qui s'écoule,
par exemple lorsqu'on utilise de l'eau saumâtre comme eau de refroidissement ou que des matières dis- soutes dans l'eau de refroidissement précipitent par des actions thermiques ou chimiques. Ces dépôts empêchent la transmission de chaleur à travers les tubes et, par conséquente réduisent considérablement le rendement des échangeurs. Lors- que ce rendement est abaissé jusqu'à une certaine fraction du rendement initiale on devait jusqu'à présent nettoyer les tubes mécaniquement ou chimiquement pour rétablir le rendement initial.
Il existe de nombreux procédés et appareils pour l'élimination des impuretés et autres matières nuisibles du fluide passant dans les tubes et le- nettoyage périodique de ces tubeso Par exemple, on ajoute du chlore à l'eau de refroidissement fraîche pour empêcher les matières organiques d'entrer dans les tubes. D'autre part, on élimine les impuretés mécaniques par filtration. En outre, l'augmentation par vaporisation de la dureté de l'eau qui circule en circuit fermé est combattue en adoucissant l'eau par voie chimique. Tous ces procédés sont coûteux et ne peuvent être appliqués que d'une manière compliquée. En géné- ral, on ne nettoie les tubes des échangeurs que de temps en temps en éliminant par des moyens mécaniques ou chimiques les dépôts formés sur les parois des tu- bes.
La boue non durcie peut être enlevée en augmentant la vitesse de air- culation de l'eau froide par rinçage ou autre procédé semblable; la boue durcie peut être traitée avec une brosse métallique et les dépôts de boue très durs peu- vent être enlevés par forageo La pierre solide formée par exemple par les dépôts calcaires peut aussi être dissoute chimiquement. Dans tous les procédés connus, il n'est pas toujours facile d'éliminer complètement les dépôts sans endommager les parois des tubes. D'autre part,on ne peut effectuer un tel nettoyage de la batterie de tubes que si le condenseur est entièrement ou partiellement mis hors de service, ou fonctionne à charge réduite avec réduction correspondante du vide.
En raison du fait que le condenseur ne peut être nettoyé qu'après un certain temps de fonctionnement, la valeur moyenne de la transmission de chaleur des tubes de refroidissement, c'est-à-dire le rendement moyen du condenseur, est considérablement plus faible que sa valeur maximum atteinte immédiatement après le nettoyage. Pour des raisons dépendant du mode particulier d'utilisation de l'installation, qui ne peut pas comporter un échangeur de rechange pour chaque échangeur, on augmente souvent la durée de fonctionnement d'un condenseur pour des raisons d'économie, ce qui abaisse encore davantage le rendement moyen du con- denseur, ou autrement dit, le vide qu'il produit.
Avec les procédés de nettoyage habituels actuellement utilisés, il n'est pas possible d'améliorer davantage le rendement moyen d'un condenseur à cause du coût élevé du traitement préalable de l'eau de refroidissement et des procédés de nettoyage connus. Depuis de nombreu- ses années, on a essayé de faire passer dans les tubes des boules dures, plus lourdes que le fluide de refroidissement et plus petites que la section intérieu-
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re des tubes, entre des masses intermédiaires d'impuretés mécaniques. Celapré- sente l'inconvénient que les billes lourdes ne se répartissant pas bien dans l'ensemble des tubes de sorte que les tubes supérieurs ne sont pas nettoyés, et que, d'autre part, les parois des tubes ne sont nettoyées que sur le chemin de roulement de ces boules.
L'invention a pour but principal de réaliser un procédé et une instal- lation qui, en raison de leur nature et de la simplicité des moyens utilisés, non seulement permettent d'abaisser considérablement les frais de première in- stallation et d'exploitation, mais aussi d'augmenter considérablement le rende- ment moyen dn condenseur grâce au nettoyage automatique.Par conséquente l'in- vention a pour but de réaliser un dispositif de nettoyage automatique d'éohan- geurs de ohaleur qui soit de construction simple, très efficace en fonctionne- ment et peu coûteux à fabriquer et à installer.
L'invention a aussi pour but de réaliser un dispositif de nettoyage automatique d'échangeur de chaleur à tubes qui permette de nettoyer automatique- ment les tubes à tout moment sans arrêter le fonctionnement du condenseur de fa- çon à maintenir propres les surfaces de refroidissement et à obtenir ainsi un rendement moyen aussi grand que possible de l'échangeur de chaleur.
L'invention a en outre pour but de réaliser une installation de net- toyage automatique d'échangeur de ohaleur en utilisant des boules de nettoyage en matière élastique et de poids spécifique déterminé et, en particulier, un dis- positif, également à nettoyage automatique, d'interception de ces corps frottants pour les séparer du fluide qui sort et les ramener dans le fluide qui pénètre dans l'éohangeur.
L'invention a aussi pour objet un dispositif d'interception des corps frottants qui n'offre qu'une résistance très réduite à l'écoulement du fluide de refroidissement et pouvant être amené dans une position telle qu'il soit nettoyé automatiquement par le courant de fluide de refroidissement et é- galement dans une position dans laquelle une résistance minimum est opposée à l'écoulement du fluide lorsque l'installation de nettoyage automatique n'est pas utilisée.
L'invention a enfin pour objet un dispositif particulièrement appro- prié à l'introduction des corps frottants dans la conduite d'arrivée de l'échan- geur de fagon à obtenir une répartition uniforme des corps frottants dans l'en- semble du système de refroidissement d'un échange= ou d'un groupe d'échangeurs.
L'invention a aussi pour objet un prooédé de mise en oeuvre d'une installation de nettoyage automatique d'une manière aussi économique que possible, particulièrement en ce qui concerne l'utilisation des corps frottants.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée pratiquement.
La figure 1 est un schéma de dispositif à nettoyage automatique se- lon l'invention pour installation de condensation.
Les figures 2 et 3 représentent deux autres modes de réalisation du dispositif de nettoyage automatique.
Les figures 4 et 5 sont respectivement une coupe axiale et une vue en plan d'un appareil d'interception et de nettoyage des corps frottants.
Les figures 6 et 7 sont des détails à plus grande échelle des figu- res 4 et 50
Les figures 8 et 9 montrent une manière possible de nettoyer l'appa- reil des figures 4 et 50
Les figures 10 et 11 sont des coupes longitudinales montrant deux
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variantes de réalisation de l'invention.
La figure 12 est une coupe longitudinale d'une autre variante.
La figure 13 est une coupe de la figure 12 par la ligne A-B.
La figure 14 est un schéma de pompe d'accélération axiale utilisable en association avec le procédé de l'invention.
La figure 15 est une représentation schématique d'un dispositif par- ticulièrement avantageux pour l'introduction des corps frottants dans la conduite d'arrivée principale de l'échangeur.
La figure 16 est une coupe par la ligne 16-16 de la figure 18, re- présentant un dispositif d'interception selon l'invention.
La figure 17 est une coupe par la ligne 17-17 de la figure 180
La figure 18 est une 'vue en plan du dispositif représenté sur les fi- gures 16 et 17.
Selon l'invention, les tubes d'un échangeur de chaleur, par exemple un échangeur de condenseur à vide, sont automatiquement nettoyés d'une manière continue ou à intervalles par des corps frottants pendant le fonctionnement, les corps frottants, de dimension au moins égale à la section de passage des tubes de l'échangeur, de poids spécifique leur permettant de flotter dans le fluide de l'échange= et en matière élastique au moins sur leur surface extérieure, étant entraînés le long de la surface des tubes, par exemple par un liquide de refroi- dissement, tel que l'eau, dans son passage à travers le condenseur,
l'eau de re- froidissement servant à la fois à supporter ces corps frottants dans la traver- sée du oondenseur et à les entraîner par pression dans son écoulement dans les tubes. De préférence, les corps frottants traversent l'échangeur de chaleur en circuit fermé par le fait qu'ils sont interceptés à la sortie de l'échangeur par un appareil approprié et sont ramenés dans le fluide qui arrive à l'échangeur.
L'eau de refroidissement usée, c'est-à-dire l'eau réchauffée dans l'échangeur et quittant le condenseur peut traverser un appareil qui sera décrit plus en détail ci-après et qui permet à l'eau de circuler sans obstacle dans la conduite de sor- tie, tandis que les oor-ps frottants sont interceptés et peuvent être introduits par un embranchement du courant de l'eau chauffée, dans une conduite de retour qui, par exemple au moyen d'une pompe, les réintroduit dans l'eau de refroidisse- ment fraîche arrivant au condenseur par la conduite d'alimentation;, pour recom- mencer leur circulation.
L'invention comprend aussi un procédé et un appareil de nettoyage et de régénération des corps frottants après leur utilisation. Selon cette particu- larité de l'invention, les corps frottantsg après qu' ils ont quitté les tubes de refroidissement du condenseur ou autre échangeur analogue, sont amenés d'une ma- nière continue à un appareil à cascade ou appareil d'interception, qui laisse passer rapidement le courant d'eau sans obstacle appréciable mais qui retient comme un crible les corps frottants et les nettoie en les faisant passer sur une série de saillies et dépressions produisant une déformation élastique d.e la sur- face de ces corps, qui sont par exemple sphériques, les débarrassant ainsi des matières étrangères qui y adhèrent de façon à les régénérer.
Selon'une variante de ce procédé de nettoyage des corps frottants, une partie des corps frottants qui quittent l'appareil d'interception à cascade sont retirés.9 de préférence au moyen d'un barrage ou autre dispositif approprié, du circuit, pour être réintroduits après régénération complète ou remplacés par d'autres corpso Selon une autre variante, les corps frottants peuvent être revê- tus d'une matière rugueuse facile à remplacer,.
Dans les dispositifs représentés sur les figures 1 à 3, les tubes de condenseur 19 sont nettoyés à tour de rôle à intervalles rapprochés pendant le fonctionnement du condenseur par des boules frottantes 27, l'eau de refroidisse-
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ment, par exemple, servante pendant sa traversée du condenseur, à supporter d'une manière flottante les corps frottants et à les faire passer, en exerçant une pression sur eux, dans les tubes 19.
Pendant la période de nettoyage des tu- bes de condenseur 19, les boules 27 se déplacent en circuit fermé, entraînées à travers le condenseur par l'eau de refroidissement, captées, à leur sortie du condenseur par le tuyau 21, par un dispositif d'interception convenable 23 et ra- menées dans le courant d'eau de refroidissement refoulée dans le condenseur par une pompe à eau 16 à travers la conduite d'arrivée 17.
L'eau de refroidissement chauffée quittant le condenseur passe à travers l'appareil d'interception 23 qui la laisse passer rapidement sans obstacle de la conduite de sortie 21 du conden- seur à une conduite de décharge 22, tandis que les boules frottantes 27 captées dans cet appareil sont conduites par un embranchement du courant d'eau chauffée à une conduite de retour 24 à travers laquelle, au moyen d'une pompe auxiliaire 25 (Fig.1 et 2), elles sont ramenées dans l'eau de refroidissement fraîche qui s'écoule dans le condenseur par la conduite d'arrivée 17, de sorte qu'elles re- commencent leur circulation.
L'appareil d'interception et de circulation des boules de nettoyage peut être constitué par un crible en forme d'entonnoir ou par filtre ou grille disposé dans la conduite de sortie 21 ou dans la conduite de décharge 22 du con- denseur et raccordé a @ dispositif de retour des boules 27. Ce dispositif de re- tour peut être constitué par une conduite 24 munie d'une pompe 25, par exemple une pompe centrifuge ou autreo
En général, on peut faire passer sans dommage les boules frottantes à travers la pompe d'eau de refroidissement 16 du condenseur. Dans ce casselon les figures 2 et 3, la conduite 24 par laquelle retournent les boules 27 débouche dans la conduite d'aspiration 15 de la pompe 16.
Comme d'autre part, dans la plu- part des oas, il existe entre la sortie 21 ou la décharge 22 du condenseur et la conduite d'aspiration 15 de la pompe d'eau 16 une différence de pression impor- tante, une pompe de retour spéciale pour ramener les boules de nettoyage 27 dans le circuit est inutile On obtient alors un dispositifparticulièrement avanta- geux et simple pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, car, à part les boules de nettoyage spéciales 27, il suffit, pour compléter l'installation, du dispositif d'interception 23 dans la conduite de sortie 21 ou dans la conduite de décharge 22 du condenseur et de la conduite de retour 24 aboutissant à la oon- duite d'aspiration 15 de la pompe à eau 16 du condenseur.,
Les boules flottantes 27 qui se heurtent à l'appareil d'interception 23 disposé à la sortie du condenseur sont nettoyées par l'eau chauffée puis ra- menées dans le circuit à l'état régénéré, c'est-à-dire propre.
L'élasticité et la dimension des boules de nettoyage 27 sent choisies de telle sorte qu'une surface frottante aussi grande que possible soit formée dans les tubes.On y parvient en donnant aux corps 27 un diamètre extérieur au moins égal au diamètre intérieur des tubes dans lesquels glissent ces corps 27 et de préférence, en pratique, un diamètre supérieur. Les corps de nettoyage sont soumis dans les tubes de refroidissement à une force d'entraînement maxi- mum correspondant à la pression qui se développe dans le condenseur en fonction- nement entre l'extrémité d'entrée et l'extrémité de sortie des tubes de refroi- dissement 19 ou des passages d'eau 20.
Cette pression dépend principalement de la résistance à l'écoulement de l'eau de refroidissement lorsqu'elle traverse - normalement les tubes 19.Afin d'éviter le risque d'un blocage des tubes d'é- changeur, cette pression doit être maintenue assez élevée pour que l'eau puisse éventuellement pousser plusieurs corps 27 en même temps à travers un tube de re- froidissemento Ce facteur de sécurité doit aussi être pris en considération dans le choix de l'élasticité et de la dimension des corps de nettoyage 27.
Si l'eau de refroidissement n'est que faiblement souillée,il est en général inutile de donner aux corps frottants 27 une section beaucoup plus grande que celle des tu- bes 19, car le déplacement irrégulier des corps 27 dans les tubes suffit pour nettoyer ceux-ci pourvu que le diamètre des corps de nettoyage soit au moins égal
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au diamètre intérieur des tubes 19.
Les corps frottants seront de préférence en caoutchouc spongieux ou en matière élastique poreuse. L'action de nettoyage de ces matières poreuses est si bonne que 'les dépôts, peu importants en raison du nettoyage fréquent de cha- que tube, sont entièrement éliminés à chaque nettoyage.
Pendant que les corps frottants sont poussés à travers les tubes par l'eau de refroidissement, celle-- ci entraîne aussi les matières de dép8t et autres impuretés détachées par les corps frottants des parois des tubes, de sorte qu'on évite une trop forte souil- lure des corps frottantso
Normalement il est très avantageux de donner une forme sphérique aux corps frottants pour tubes à section circulaire et ces corps seront entière- ment faits de matière élastique, telle que du caoutchouc spongieux. La- fait que la surface de nettoyage d'une sphère est grande par rapport à son volume assure une longue durée d'utilisation des corps de cette forme.
En outre, la résistance d'un corps sphérique est sensiblement la même dans toutes ses positions, ce qui est particulièrement important à l'entrée des corps frottants dans un tube. D'au- tre partp l'interception et la réintroduction des corps sphériques après leur tra- versée du condenseur est relativement facile grâce au mouvement de roulement de ces corps.
Bien que l'appareil décrit ci-dessus se rapporte en général au net- toyage des tubes d'échangeur à section intérieure ronde, on peut utiliser en pra- tique.des tubes ayant d'autres seotions, par exemple, dans certaines installa- tions, des tubes de refroidissement à section elliptique. Les corps de nettoyage constitués entièrement de matière élastique conviennent d'autant moins que les diamètres de la section des tubes diffèrent davantage l'un de l'autre. Les corps de nettoyage sphériques pleine c'est-à-dire faits entièrement de matière de nettoyage, conservent sensiblement leur section circulaire s'ils sont comprimés entre deux surfaces.
Dans le cas de tubes à section elliptique, un carpe élastique sphé- rique plein de diamètre supérieur au petit axe et inférieur au grand axe de la section elliptique n'occuperait pas entièrement cette section car il ne serait que faiblement dilaté dans la direction de son diamètre libre par compression entre les parois du tube et il en résulterait que la surface intérieure du tube ne serait pas entièrement en contact avec le corps de nettoyage et par conséquent ne serait pas entièrement nettoyée, sans parler du fait que le fluide de refroi- dissement passerait par les endroits où le corps de nettoyage ne s'applique pas sur les parois du tube et qu'ainsi il pourrait se faire qu'il n'existe aucune différence de pression pour pousser le corps de nettoyage à travers le tube.
Les corps de nettoyage qui auraient au contraire une dimension supérieure ou égale au plus grand axe ou au plus grand diamètre de la section du tube devraient généra- lement avoir une élasticité telle et être faits d'une matière si molle que dans les parties de plus faible rayon de courbure des tubes ils n'auraient pas la for- ce de nettoyage nécessaire. Ce problème est résolu selon l'invention en utilisant pour les sections de conduite non circulaires, au lieu de corps frottants sphéri- ques pleins, des corps élastiques sphériques creux qui, lorsqu'ils sont compri- més dans une direction;, se dilatent fortement dans 1 autre direction9 ce qui leur permet d'occuper entièrement la section de tubes de refroidissement non circulai- res, par exemple elliptiques.
Dans ce cas, on donne de préférence aux corps une circonférence supérieure ou tout au moins non inférieure à celle de la section interne du tube.
Comme le poids spécifique des corps frottants 27 est choisi égal ou presque égal à celui de l'eau, ils flottent dans l'eau de refroidissement.Grâce à cette flottaison des corps frottants et à leur agitation produite par la pompe 16 ou éventuellement aussi par un agitateur spécial 28 dans la conduite d'arri- vée 17 et dans le collecteur 18 du condenseur, on obtient une distribution uni- forme des corps frottants 27 dans les tubes de refroidissement 19 et ainsi un
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nettoyage uniforme et satisfaisant de tous les tubes sur une certaine période.
Comme on l'a déjà mentionné, une distribution uniforme des corps de nettoyage dans tous les tubes d'échangeur est obtenue principalement par le fait que les corps 27 sont sensiblement le même poids spécifique que le fluide de re- froidissement et 'quepar suite de la dimension particulière des corps et du frottement qui en résulte sur les tubes, les corps de nettoyage successifs sont dirigés dans les tubes libres qui offrent une plus grande vitesse d'écoulement au fluide de refroidissement que ceux dans lesquels un corps de nettoyage est dé- jà en train de passer.
Alors que la figure 1 montre l'utilisation d'un agitateur spécial 28, ce qui augmente le prix de l'installation, la figure 15 montre une forme de réalisation particulièrement simple, bon marche et très efficace pour l'introduc- tion des corps de nettoyage 27 dans la conduite d'arrivée 17. Cette forme de réalisation peut être utilisée facilement dans toute installation selon.l'inven- tion.
Le dispositif d'introduction des corps frottants représenté sur la figure 15 favorise encore la distribution uniforme au hasard des corps de net- toyage 27 et ainsi la répartition uniforme de ces oorps dans tous les tubes pen- dant un intervalle de temps donné, et son aotion consiste essentiellement à as- surer une distribution arbitraire de ces corps dans toute la section de la con- duite d'arrivée de fluide 17 aboutissant aux tubes 19 de l'échangeur.
Une fois qu'une distribution au hasart dans la conduite d'arrivée 17 aboutissant aux tu- bes 19 de l'échangeur est obtenue, les divers corps de nettoyage 27, par suite de leur poids spécifique, qui est en rapport avec celui du fluide de refroidis- sement, restent ainsi répartis dans leurs filets respeotifs d'écoulement du flui- de de refroidissement vers les divers tubes 19.
Pour améliorer encore cet effet, les corps de nettoyage-27 sont introduits à contre-courant dans le fluide de re- froidissement de l'échangeur à tubes ainsi qu'illustré sur la figure 15.Les deux courants qui se rencontrent produisent, par suite de la déviation de leur direction d'écoulement, des tourbillons accompagnés de courants radiaux dans la conduite d'arrivée 17 du fluide de refroidissement, de sorte qu'on obtient une répartition des corps frottants 27 dans toute la section de la conduite comme aveo une plaque de déflexion. ,
Cela est représenté sur la figure 15 qui montre la conduite d'arrivée 17 du fluide de refroidissement de, l'éohangeur muni de tubes non représentés.
Une conduite 24'venant du refoulement de la pompe de retour auxiliaire 25 dé- bouche à peu près au centre de la conduite de fluide 17. Les corps 27 sont éjec- tés de la conduite d'arrivée 24' dans la direction de la flèche A. Le fluide de refroidissement s'écoule dans la direction de la flèche B. Si par exemple le dé- bit du fluide de refroidissement dans la conduite d'alimentation 17 est de 10.000 m3 tandis que le débit de la conduite 24' est de 20 met la rencontre des deux courants produit un courant radial 0 qui assure une distribution uniforme au hasard des corps 27 dans toute la section de la conduite d'alimentation 17 et ainsi une répartition égale de ces corps dans tous les tubes de l'échangeur.
Dans tous les oas, aveo un nombre convenable de corps de nettoyage 27 maintenus en circulation, on effectue un nettoyage parfait des tubes 19.Les. impuretés sont éliminées des tubes 19 dans un temps aussi court que possible qui dépend du nombre de ces corps 27 sans aucun risque pratiquement appréciable de souillure du dispositif de refroidissement. En choisissant le nombre des corps de nettoyage 27 suivant la qualité de l'eau et suivant la surface de refroidis- sement du condenseur, et grâce à la possibilité d'utiliser en même temps des corps frottants ayant, par exemple, différentes propriétés de frottement, on peut maintenir dans les tubes 19 la meilleure transmission de ohaleur possible.
Avec le procédé de nettoyage automatique selon l'invention, la oapa- cité d'eau de refroidissement du condenseur n'est pas pratiquement influencée par la présence des corps de nettoyage.Le fait qu'une faible quantité d'eau
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chauffée retourne avec les corps de nettoyage par la conduite 24 ou 24'dans le courant d'eau de refroidissement fraîche passant par la conduite d'alimentation 17 n'a également que peu d'influence pratiquement sur l'effet obtenu dans le con- denseur, surtout si l'on considère le gain obtenu en permanence grâce à la surfa- ce de refroidissement relativement propre du condenseur dans les tubes 190
Le dispositif d'interception 23 destiné à nettoyer après usage les corps frottants 27 peut être construit de préférence sous la forme d'un entonnoir.
Un mode de réalisation approprié d'un tel dispositif 23 est décrit plus en détail ci-après en regard des figures 4 à 8. L'appareil en forme d'entonnoir 23 des fi- gures 4 et 5 est disposé dans la conduite de sortie d'eau de refroidissement 21, et les corps frottants 27 sont interceptés et recueillis au point le plus bas 3 de l'entonnoir puis introduits dans le tuyau de retour 24 du circuit de circula- tion d'eau. Le séparateur 23 est constitué d'anneaux coaxiaux 6 disposés en éche- lons et maintenus assemblés par des entretoises 5. Comme on le voit plus claire- ment sur les figures 6 et 7, les anneaux 6 sont profilés, c'est-à-dire que leur section peut être en forme de goutte ou analogue à celle des aubes d,e turbine à vapeur.
L'espacement a entre les anneaux 6 est plus petit que le diamètre des corps de nettoyage 27. Il est cependant recommandable de réduire cet intervalle jusqu'à une valeur inférieure au rayon r des corps 27, pour éviter tout risque de coincement et de reteue d'un corps 27 entre les anneaux 6. On assure de cette manière que les oorps 27 rouleront toujours vers le bas sur les anneaux 60
Les anneaux 6 du dispositif d'interception 23 sont de préférence dé- oalés de telle sorte que l'écoulement de l'eau de refroidissement ne peut provo- quer le choc des corps de nettoyage 27 que sur un anneau 6 à la fois et assurer ainsi une forte pression de déformation du bord de l'anneau 6 sur le corps 27.
Ainsi, les corps de nettoyage sont alternativement oomprimés d'une manière rela- tivement forte, puis détendus, de sorte qu'ils sont libérés autant que possible des particules de dép8t ou autres impuretés qu'ils peuvent avoir entraînées. La résistance de l'entonnoir d'interception 23 à l'écoulement de l'eau peut être réduite à un degré extrêmement faible en donnant une surface lisse aux anneaux 6,
par exemple en les émaillant ou en les revêtant d'une pellicule lisse.La di- reotion d'écoulement nécessaire pour l'interception et le guidage des corps frot- tants est obtenue par les anneaux profilés de l'entonnoir 23 ou au besoin au moyen de tôles de déflexion disposées en amont de cet entonnoir.L'eau de refroi- dissement amène ainsi les corps 27 au milieu de l'entonnoir et dans la conduite de retour 24 disposée à son extrémité.Poux des raisons qui seront exposées plus loin, la hauteur de l'entonnoir ou dispositif d'interception 23 est sensiblement égale au rayon de la conduite d'eau de refroidissement 21.
Le dispositif d'interception 23 peut être basculé pendant le fonc- tionnement du:'condenseur autour de tourillons 8 ou d'un arbre fixé à un anneau de support 9, (fig. 8 et 9)9 de sorte que les particules d'impuretés qui..sont res- tées prises entre les anneaux sont entraînées automatiquement par le fluide de refroidissement.
Il est plus facile de rendre lisses, par exemple par émaillages les surfaces de lames dans le cas d'anneaux insérables que dans le cas des barres rectilignes d'une grilles car celles-ci sont généralement fixées à des entretoi- ses et par suite sont sujettes au gauchissement aux températures élevées de l'é- maillage.
Les figures 10 et 11 montrent une variante de l'entonnoir d'intercep- tion dans laquelle cet entonnoir est divisé en deux moitiés 123a et 123b pouvant s'écarter par basculement de la manière représentée sur la figure 11.
Dans une autre variante représentée sur les figures 12 et 139 un ra- cloir rotatif 10 est disposé à l'intérieur de l'entonnoir 23'et peut être mis en rotation au moyen d'un arbre 11 qui tourne par exemple sous l'action d'une pale de turbine 12 entraînée par le courant d'eau d'une manière continue,ou si l'on veut, intermittente. @
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Il va de soi que sans sortir du cadre de la présente invention, on peut apporter d'autres modifications à l'entonnoir ou appareil d'interception 23 ou 23;'.
Comme il ressort de ce qui précède, ,un organe important nécessaire pour assurer un nettoyage continu efficace d'un échangeur de chaleur à tubes pen- dant son fonctionnement est constitué par l'appareil de séparation et d'inter- ception des corps frottants dans la oonduite de décharge du fluide de refroidis- sement, ainsi qu'illustré par le crible conique en forme d'entonnoir représenté sur les figures 4 à 13.
Que cet appareil soit constitué par exemple sous forme d'un enton- noir à barres annulaires ou en spirale ou sous la forme d'une grille plate à barres reotilignes, les conditions fondamentales suivantes sont nécessaires pour obtenir les résultats désirés : a) Cet appareil doit permettre un passage pratiquement sans obstacle du fluide de refroidissement, car toute résistance additionnelle doit être com- pensée ou surmontée par la pompe principale de fluide de refroidissement.
En ou- tre, l'appareil doit être construit de telle sorte que, si l'opération de net- toyage n'est pas effectuée d'une manière continue, il puisse être mis hors de service et laisser alors le passage du fluide de refroidissement aussi libre que possible. b) L'appareil doit aussi permettre de ramener les corps de nettoyage élastique qui ont un poids spécifique sensiblement égal à celui du fluide de re- froidissement, aussi vite que possible dans la conduite d'aspiration de la pompe de retour sous l'action du courant de fluide de refroidissement.
o) L'appareil doit être construit de telle sorte que les corps de nettoyage qui rencontrent le crible soient comprimés et ainsi déformés aussi for- tement que possible pour que le fluide de refroidissement qui est ainsi exprimé de ces corps enlevé et entraîne les particules de saleté. d) L'appareil doit être construit de telle sorte que les plus gros- ses impuretés du fluide de refroidissement accumulées dans l'installation soient éliminées pendant le fonctionnement, pour éviter l'obturation de l'appareil qui pourrait mettre en danger toute l'installation d'échange de chaleur.
On constatera en pratique qu'on obtient une interception pleinement satisfaisante et très régulière des corps de nettoyage au moyen d'un appareil présentant les particularités suivantes : a) il a la forme d'une grille à fentes; b) les corps de nettoyage arrivent dans la conduite d'aspiration de la pompe de retour dans la direction d'écoulement du fluide de refroidissement; o) la vitesse d'écoulement des corps de nettoyage dans la direction de la conduite d'aspiration de la pompe de retour est égale ou supérieure à la vitesse du courant principal du fluide de refroidissement dans sa conduite de sortie;
d) la largeur de fente de la grille est sensiblement constante vue dans la direction du courant du fluide de refroidissement ou, comme cela est pos- sible, par exemple, dans le cas de barres de grille en forme de spirale, s'élar- git vers la conduite d'aspiration de la pompe de retour pour autant que possible éviter que les corps de nettoyage ou les impuretés les plus grosses ne restent prises; e) tous les bords aval des barres de grille se terminent à l'inté- rieur de la conduite de fluide de refroidissement ou, ainsi que décrit dans le cas d'une grille en forme d'entonnoir conique, ces barres sont sans fin.
La forme d'exécution préférée d'un dispositif d'interception et de sé-
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paration des corps de nettoyage représentée sur les figures 16, 17 et 18 est particulièrement appropriée et avantageusecar elle remplit d'une manière satis- faisante toutes les conditions indiquées ci-dessus. Cette forme de réalisation est constituée essentiellement par un segment de conduite 104 qui peut être in- tercalé dans la conduite de sortie 21 ou la conduite de décharge 22 du condenseur au moyen de brides d'accouplement, et qui est pourvu de deux éléments de grille semi-elliptiques plats 101, d'un entonnoir 102 et de la conduite d'aspiration 103 de la pompe de retour non représentée.
Les éléments de grille plats 101 sont plus ou moins inclinés suivant les vitesses d'écoulement maximum du fluide de refroidissement dans le segment de conduite 104 qui est lui-même inséré d'une manière appropriée dans la condui- te de sortie ou de décharge des tubes d'échangeur de la manière mentionnée ci- dessus afin de maintenir la pression de surface ou de contact des corps de net- toyage 27 sur les barres de grille des éléments 101 dans les limites permises et d'éviter la fixation ou l'adhérence des corps de nettoyage sur les éléments de grille 101. Les deux cotés inférieurs des éléments de grille 101 forment avec les parois de la conduite 104 une section de sortie rectangulaire. L'entonnoir 103 est raccordé par sa plus grande ouverture à cette section de sortie rectangulai- re.
Ainsi, les corps de nettoyage entraînés par le courant de fluide de refroi- dissement passant des éléments de grille 101 dans l'entonnoir 102 et de la sor- tie d'entonnoir 105 dans la conduite de retour 103.
L'entonnoir 102 a une section rectangulaire dans tous les plans per- pendiculaires à l'axe de la conduite et cette section décroît depuis la base des éléments de grille 101 jusqu'à la sortie d'entonnoir 105.
L'entonnoir 102 est constitué par des tôles métalliques triangulai- res 106 parallèles entre elles et à la direction d'écoulement du fluide de re- froidissement et par deux éléments de grille plats rectangulaires 107 disposés l'un en face de l'autre. Les plaques de tôle 106 de l'entonnoir sont assemblées . par des brides 108 (figo 18), des boulons d'espacement 109 (fig. 16 et 17) et par les supports 110 des arbres de basculement 122 des éléments de grille plats 107 (fig. 16 et 18). Le fluide de refroidissement qui pénètre dans l'entonnoir peut ainsi s'écouler librement comme à travers les éléments de grille 101, tan- dis que les corps de nettoyage sont amenés par les éléments rectangulaires 107 de l'entonnoir 102 à la sortie 105 de cet entonnoir et de là dans la oonduite de re- tour 103.
Comme les éléments de grille 107 de l'entonnoir sont recourbés à sa sortie de façon à devenir parallèles à l'axe de la conduite, le passage des corps de refroidissement dans la conduite de retour 103 est encore facilité.
L'entonnoir 102 pourrait également avoir la forme d'un récipient en tôle fermé, les parois correspondant aux grilles étant cependant perforées à la manière d'un crible. Cependant, dans ce cas, l'appareil d'interception présente une résistance à l'écoulement toujours relativement plus grande et par conséquent il est moins recommandable dans une installation où les pertes de charge ont de l'importance.
Les éléments de grille principaux 101 et les éléments de grille rec- tangulaires 107 de l'entonnoir ont la forme de grilles à fentes et sont consti- tués de barres rectilignes profilées minces 113 qui offrent une résistance par- ticulièrement faible à l'écoulement du fluide de refroidissement, comme les bar- res représentées par exemple sur la figure 6. Elles sont enroulées à intervalles déterminés autour de barres rondes 111 parallèles entre elles et supportées par des fers plats 112 ou autres éléments semblableso Les barres 113 sont espacées entre elles d'un intervalle déterminé qui dépend d'abord de la dimension des corps de nettoyage et ensuite dans une certaine mesure de la pression du fluide. ' En général, on espacera les barres d'environ le tiers du diamètre d'un corps de nettoyage.
L'appareil d'interception représenté sur les figures 16 à 18 est con- çu de telle sorte que les éléments de grille semi-elliptiques 101 et les éléments
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de grille rectangulaires 107 de l'entonnoir puissent pivoter pendant le fonction- nement pour prendre la position représentée en traits mixtes, de façon que les grosses particules d'impuretés qui y sont restées fixées, du fait qu'elles n'ont pas pu passer à travers les fentes entre les barres 113, sont entraînées en contre-courant par le fluide de refroidissement lui-même. Pour cela, les éléments de grille principaux 101 pivotent avec les arbres 115 dans les paliers 114 montés sur les parois de la conduite 104.
Des leviers 116 sont articulés à une extrémi- té au moyen d'axes 117 sur les éléments de grille correspondants 101 et à leur autre extrémité sur des axes 118 disposés sur le côté d'écrous 119 et 119' vis- sés sur une tige filetée 120 comportant deux filetages de pas inverses 120' et 120". Lorsqu'on fait tourner cette tige 120 à l'aide d'une manivelle 121, les écrous 119 et 119' s'éloignent de leur position voisine du centre du segment de conduite 104 vers une position voisine des parois de ce segment de conduite, de sorte qu'elle déplace en même temps les leviers 116 et ainsi les éléments de grille principaux 101 pour les amener dans la position représentée en traits mixtes.
Ce mécanisme de pivotement peut également être disposé à l'extérieur du segment de conduite 104 si les arbres 115 traversent les parois de ce segment de conduite 104 à travers des presse-étoupe ou autres moyens d'étanchéité analogues.
Les éléments de grille en forme d'entonnoir 107 sont fixés aux arbres
122 qui tourillonnent dans les tôles d'entonnoir 106. Ces éléments de grille 107 peuvent également être amenés au moyen d'une manivelle 123 et des arbres 122 dans la position représentée en traits mixtes et être nettoyés pendant le fonctionne- ment en contre-courant par le fluide de refroidissement lui-même.
Dans le cas où le dispositif à nettoyage automatique selon la présen- te invention doit être mis hors service pendant un temps prolongé, on place, de la manière décrite, les éléments de grille plats 101 à 107 au moyen fies manivel- les 121 et 123 dans une position telle que les surfaces de grille soient prati- quement parallèles à la direction d'écoulement du fluide de refroidissement.
Dans cette position des éléments de grille, la conduite de sortie du fluide de refroidissement offre la plus grande section de passage possible et par consé- quent la plus petite résistance possible à l'écoulement.
Pour accélérer la circulation de l'eau à travers la conduite de re- tour 24, on pourrait utiliser une pompe d'accélération de la manière représentée schématiquement sur la figure 14. Le chiffre de référence 13 désigne un rotor de forme générale cylindrique dont la surface supérieure entraîne l'eau, aidée par l'adhérence de la couche limite. Un écran fixe 14 empêchant le passage direct et laissant un jeu étroit entre lui et la surface latérale de rotor 13 permet d'ob- tenir un débit déterminé dans la pompe. Pour réduire l'usure des parois du corps de pompe, on peut les revêtir d'une manière quelconque de façon que les corps de nettoyage ne viennent pas en contact direct avec ces parois. Cette mesure est particulièrement utile lorsqu'on utilise des corps de nettoyage munis d'un revê- tement décapant.
Il semble avantageux en outre, pour assurer une répartition uniforme des corps de nettoyage dans la batterie de tubes du condenseur et pour augmenter la vitesse de passage et ainsi l'action des corps de nettoyage dans ces tubes, de conduire les corps de nettoyage du circuit de retour à une gouttière qui par une rotation lente se place successivement devant toutes les entrées de tube, de façon à faire passer les corps à travers tous les tubes tour à tour.
Les tubes de refroidissement des vieux condenseurs sont souvent re- vêtus de dépôts pierreux après plusieurs années d'usage. De tels dépôts ne peu- vent pas être enlevés par des corps élastiques, par exemple en caoutchouc spon- gieux, comme dans le cas de condenseurs neufs agencés depuis le début suivant l'invention. Pour un nettoyage initial et l'enlèvement du tartre ou autre dépôt dur des conduites de refroidissement, d'autres genres de corps de nettoyage sont plus appropriés.
De tels corps peuvent aussi être en matière élastique, mais leur surface est alors munie d'un revêtement contenant des substances abrasives gra-
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nuleuses. Pour diminuer l'usure des tuyaux;, il y a lieu d'utiliser pour ces corps de nettoyage un revêtement constitué par de la limaille ou de la poussière du même métal que les tubeso Comme de tels corps de nettoyage attaqueraient les tu- bes après que le tartre a été enlevé, on doit au bout d'un certain temps les re- tirer du circuito Dans ce but9 il est recommandé de disposer dans la conduite de retour 24 un barrage ou autre organe approprié permettant de détourner ces corps de nettoyage.
Dans les condenseurs qui depuis le début fonctionnent suivant le pro- cédé de nettoyage automatique décrit plus haut$ on peut utiliser ces mêmes orga- nes pour enlever les corps de nettoyage qui sont devenus inefficaces par suite de l'usure ou qui sont entièrement chargés d'impuretés par circulation, et les remplacer par d'autres.
Comme les corps frottants sont soumis à 1 usure pendant le nettoyage et ainsi perdent peu à peu leur efficacité, il convient de les remplacer de temps en temps pour maintenir constamment une surface de refroidissement prati- quement propre dans le condenseur. L'expérience montre que la dimension initiale des corps de nettoyage et la manière dont ils sont remplacés de temps en temps sont très importants au point de vue de l'économie dans le procédé de nettoyage.
La grandeur de la force de frottement d'un corps de nettoyage dans le tube dépend en particulier de sa section. Si un corps de nettoyage a une section égale à la section libre du tube, la force de frottement et l'efficacité de net- toyage sont relativement faibles malgré la grande vitesse relative dans le tube.
'Si au contraire la section du corps de nettoyage est augmentée au-dessus de la section libre du tube,, la vitesse de passage à travers le tube diminue mais en même temps la force de frottement augmente considérablement ainsi que l'efficaci- té en raison de la plus grande pression dans le tubeOn peut donner au corps de nettoyage une section plus grande que la section libre du tubé et ainsi augmen- ter sa force de frottement, bien que la vitesse soit ainsi réduite;
, jusqu'au point où la résistance de frottement qui augmente en même temps soit à peu près égale à la poussée agissant sur le corps de nettoyage et qui est produite par la différence de pression entre les extrémités du tube en fonctionnement A ce pointa la force de frottement et ainsi la résistance de frottement du corps de nettoyage atteignent leur plus grande valeur.Comme cependant en même temps que croît le diamètre du corps de nettoyage, sa vitesse dans le tube diminue de plus en plus, l'efficacité de nettoyage du corps frottant a aussi diminué après avoir atteint un maximum.
La section théoriquement la plus grande possible du corps de nettoyage est atteinte lorsque le corps élastique souple a dépassé la section libre du tube à un degré tel que la résistance de frottement exercée par les pa- rois du tube sur le corps de nettoyage soit en équilibre avec la poussée exercée sur lui par le fluide de refroidissement. En pratiquecette poussée;, c'est-à- dire la différence de pression entre les extrémités du tube est soumise constam- ment à une légère fluctuation. En conséquence, la section pratiquement la plus grande possible du corps de nettoyage est déterminée par la différence de pres- sion minimum, de façon que les corps frottants ne puissent pas se bloquer dans les tubes.
Si n corps frottant ayant la section la plus grande possible déter- minée de la manière décrite ci-dessus est placé dans le circuit de nettoyage, Inefficacité de nettoyage est..initialement faible avec la plus grande force de frottement possible malgré la vitesse de passage minimum..Au fur et à mesure que l'usure croit,c'est-à-dire que la section du corps de nettoyage diminue, la for- ce de frottement décroît légèrement, tandis que la vitesse croit, de sorte que l'effet de nettoyage augmente également.
L'effet de nettoyage maximum n'est obte- nu que tant que la section du corps de nettoyage reste supérieure à la section libre du tube.Lorsque l'usure du corps de nettoyage est finalement si avancée que la section du corps est devenue égale à la section libre du tube, il ne ren- contre pratiquement aucune résistance dans le tube et l'efficacité devient in- signifiante .
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@ La mise. en oeuvre pratique du procédé de nettoyage selon la présente invention en vue d'obtenir une surface constamment propre peut en principe être faite suivant deux modes opératoires : a) selon un premier mode opératoire, on remplace périodiquement la totalité des corps de nettoyage lorsque leur efficacité est devenue trop faible; b) selon le deuxième mode opératoire, on remplace continuellement les corps de nettoyage les plus usés par de nouveaux corps ayant la plus grande dimension possible déterminée de la manière décrite plus haut.
Si l'on suppose que l'action de nettoyage requise reste constante, et que, avec le premier mode opératoire, on choisit des corps de la plus grande dimension possible, un nombre relativement grand de corps frottants est nécessai- re en raison de leur faible action de nettoyage individuelle initiale.Lorsque ces corps atteignent leur efficacité individuelle maximum, leur efficacité totale et ainsi également l'usure sont plus grandes qu'il n'est nécessaire pour mainte- nir la propreté voulue des surfaces de refroidissement.
Si cependant, avec ce mo- de opératoire périodique, on utilise des corps d'efficacité maximum, le nombre de corps nécessaires en circulation est moindre mais l'intervalle entre deux rem- placements est plus court, c'est-à-dire que la quantité de corps à utiliser pen- dant une période de temps déterminée est relativement grande.
Par conséquent, ce premier mode opératoire nécessite un remplacement périodique de tous les corps de nettoyage, et il y a lieu de faire ressortir que, comme les corps de nettoyage s'usent sur des surfaces de tube propres, leur effi- cacité reste toujours supérieure à l'efficacité nécessaire.
Si, au contraire, on ajoute continuellement des corps de la dimen- sion maximum possible, déterminée de la manière décrite ci-dessus, dans le cir- cuit de nettoyage, en quantité correspondant aux besoins pour maintenir constan- te la propreté de la surface de refroidissement en même temps qu'on enlève les corps les plus usés, on obtient la meilleure utilisation possible des corps et le nettoyage le mieux adapté aux conditions de fonctionnement existantes, ainsi que l'usure et la consommation les plus faibles des corps de nettoyage. Ce deuxième mode opératoire doit donc être considéré comme le mode économique de remplacement des corps de nettoyage..
Par exemple, pour maintenir propre un é- changeur de ohaleur de 1000 m2 de surface de refroidissement environ, on utili- sera approximativement 100 corps de nettoyage de dimension maximum par mois, 250 corps en moyenne étant toujours en circulation.. Si les tubes ont un diamètre intérieur de 21 mm.,les corps de nettoyage auront un diamètre initial de 24 mm. qui correspond au maximum possible mentionné plus hautLa. différence de pres- sion entre les extrémités des tubes sera alors de 1,50 m de colonne d'eau, crest- à-dire 0,15 atmosphère.
On peut utiliser un moyen convenable quelconque pour retirer les corps de nettoyage dont l'usure a dépassé un degré déterminé, par exemple une grille ou une fente appropriée de convergence convenable disposée dans la con- duite de retour 24 ou 24'.
Il va de soi que, sans sortir du cadre de la présente invention, on peut apporter des modifications aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits.
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The invention relates to a method and an apparatus for the automatic cleaning of tube heat exchangers in which heat is exchanged between two media, hereinafter referred to as fluids, one of which circulates in a battery of tubes. parallel while the other flows in the space between these tubes.
Since the invention more particularly has great advantages in vacuum condensers, the following description will relate mainly to such heat exchangers, but it should be understood that the invention is not limited to this. kind of exchangers and can also be used with advantage in other kinds of tube exchangers.
As we know, the efficiency of a tube heat exchanger inevitably decreases after some time of operation.This disadvantage is mainly due to deposits and chemical reactions on the walls of the tubes, especially on the inner walls o Deposits are increased by mechanical impurities caused by the flowing fluid,
for example when brackish water is used as cooling water or when dissolved matter in the cooling water precipitates by thermal or chemical actions. These deposits prevent the transmission of heat through the tubes and, consequently, considerably reduce the efficiency of the exchangers. When this yield is lowered to a certain fraction of the initial yield, the tubes have heretofore had to be cleaned mechanically or chemically to restore the initial yield.
There are many methods and apparatus for removing impurities and other harmful matter from the fluid passing through the tubes and periodically cleaning these tubes. For example, chlorine is added to fresh cooling water to prevent organic matter. to enter the tubes. On the other hand, mechanical impurities are removed by filtration. In addition, the increase by vaporization of the hardness of the water circulating in a closed circuit is combated by softening the water chemically. All these methods are expensive and can only be applied in a complicated way. In general, the tubes of the exchangers are cleaned only from time to time by removing by mechanical or chemical means the deposits formed on the walls of the tubes.
Unhardened sludge can be removed by increasing the air-circulation rate of the cold water by flushing or the like; hardened mud can be treated with a wire brush and very hard mud deposits can be removed by drilling. The solid stone formed for example by lime deposits can also be chemically dissolved. In all the known methods, it is not always easy to completely remove the deposits without damaging the walls of the tubes. On the other hand, such cleaning of the tube bank can only be carried out if the condenser is completely or partially taken out of service, or is operating at reduced load with corresponding reduction in vacuum.
Due to the fact that the condenser can only be cleaned after a certain period of operation, the average value of the heat transfer of the cooling tubes, that is, the average efficiency of the condenser, is considerably lower than its maximum value reached immediately after cleaning. For reasons depending on the particular mode of use of the installation, which cannot include a spare exchanger for each exchanger, the operating time of a condenser is often increased for reasons of economy, which further reduces more the average efficiency of the condenser, or in other words, the vacuum it produces.
With the usual cleaning methods currently in use, it is not possible to further improve the average efficiency of a condenser because of the high cost of pre-treatment of cooling water and known cleaning methods. For many years, attempts have been made to pass through the tubes hard balls, heavier than the coolant and smaller than the internal section.
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re tubes, between intermediate masses of mechanical impurities. This has the disadvantage that the heavy balls are not distributed well in the whole of the tubes so that the upper tubes are not cleaned, and that, on the other hand, the walls of the tubes are only cleaned on the top. raceway of these balls.
The main object of the invention is to provide a method and an installation which, by virtue of their nature and the simplicity of the means used, not only allow the costs of initial installation and operation to be considerably reduced, but also to considerably increase the average output of the condenser by means of automatic cleaning. Consequently, the object of the invention is to provide an automatic device for cleaning heat exchangers which is of simple construction, very efficient. in operation and inexpensive to manufacture and install.
Another object of the invention is to provide an automatic tube heat exchanger cleaning device which makes it possible to automatically clean the tubes at any time without stopping the operation of the condenser so as to keep the cooling surfaces clean. and thereby to obtain as high an average efficiency of the heat exchanger as possible.
The object of the invention is also to provide an automatic heat exchanger cleaning installation using cleaning balls made of elastic material and of determined specific weight and, in particular, a device, also with automatic cleaning. , interception of these rubbing bodies to separate them from the fluid which leaves and bring them back into the fluid which enters the exchanger.
The invention also relates to a device for intercepting the friction bodies which offers only a very reduced resistance to the flow of the cooling fluid and which can be brought into a position such that it is automatically cleaned by the current. coolant and also in a position in which a minimum resistance is opposed to the flow of the fluid when the automatic cleaning installation is not in use.
Finally, a subject of the invention is a device particularly suitable for the introduction of the friction bodies into the inlet pipe of the exchanger so as to obtain a uniform distribution of the friction bodies throughout the system. cooling of an exchange = or a group of exchangers.
The invention also relates to a prooédé implementation of an automatic cleaning installation in a manner as economical as possible, particularly with regard to the use of rubbing bodies.
The description which will follow with reference to the accompanying drawings by way of nonlimiting examples will make it clear how the invention can be implemented in practice.
FIG. 1 is a diagram of an automatic cleaning device according to the invention for a condensing installation.
Figures 2 and 3 show two other embodiments of the automatic cleaning device.
FIGS. 4 and 5 are respectively an axial section and a plan view of an apparatus for intercepting and cleaning the rubbing bodies.
Figures 6 and 7 are details on a larger scale of Figures 4 and 50
Figures 8 and 9 show a possible way of cleaning the apparatus of figures 4 and 50
Figures 10 and 11 are longitudinal sections showing two
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variant embodiments of the invention.
Figure 12 is a longitudinal section of another variant.
Figure 13 is a section of Figure 12 taken on line A-B.
FIG. 14 is a diagram of an axial acceleration pump usable in association with the method of the invention.
FIG. 15 is a schematic representation of a particularly advantageous device for the introduction of the friction bodies into the main inlet pipe of the exchanger.
Figure 16 is a section through line 16-16 of Figure 18, showing an interception device according to the invention.
Figure 17 is a section taken along line 17-17 of Figure 180
Figure 18 is a plan view of the device shown in Figures 16 and 17.
According to the invention, the tubes of a heat exchanger, for example a vacuum condenser exchanger, are automatically cleaned continuously or at intervals by friction bodies during operation, the friction bodies, of at least size equal to the passage section of the tubes of the exchanger, of specific weight allowing them to float in the exchange fluid = and of elastic material at least on their outer surface, being entrained along the surface of the tubes, by for example by a cooling liquid, such as water, in its passage through the condenser,
the cooling water serving both to support these friction bodies in the cross-section of the condenser and to entrain them by pressure in its flow in the tubes. Preferably, the friction bodies pass through the heat exchanger in a closed circuit by the fact that they are intercepted at the outlet of the exchanger by a suitable device and are returned to the fluid which arrives at the exchanger.
The used cooling water, that is to say the water heated in the exchanger and leaving the condenser can pass through an apparatus which will be described in more detail below and which allows the water to circulate without obstacle. in the outlet pipe, while the rubbing oor-ps are intercepted and can be introduced by a branch of the current of the heated water, in a return pipe which, for example by means of a pump, reintroduces them in the fresh cooling water arriving at the condenser via the supply line ;, to restart their circulation.
The invention also comprises a method and an apparatus for cleaning and regenerating the friction bodies after their use. According to this peculiarity of the invention, the friction bodiesg, after they have left the cooling tubes of the condenser or other similar exchanger, are fed continuously to a cascade apparatus or interception apparatus, which allows the current of water to pass rapidly without appreciable obstacle but which retains like a sieve the rubbing bodies and cleans them by making them pass over a series of projections and depressions producing an elastic deformation of the surface of these bodies, which are for example spherical, thus ridding them of foreign matter which adheres to them so as to regenerate them.
According to a variant of this method of cleaning the rubbing bodies, a part of the rubbing bodies which leave the cascade interception apparatus are removed. Preferably by means of a barrier or other suitable device, from the circuit, to be reintroduced after complete regeneration or replaced by other bodies. According to another variant, the friction bodies can be coated with a rough material that is easy to replace ,.
In the devices shown in Figures 1 to 3, the condenser tubes 19 are cleaned in turn at close intervals during operation of the condenser by rubbing balls 27, the cooling water-
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ment, for example, serving as it passes through the condenser, to support the friction bodies in a floating manner and to pass them, by exerting pressure on them, through the tubes 19.
During the cleaning period of the condenser tubes 19, the balls 27 move in a closed circuit, entrained through the condenser by the cooling water, captured, at their exit from the condenser by the pipe 21, by a device of Appropriate interception 23 and led back into the stream of cooling water delivered to the condenser by a water pump 16 through the inlet pipe 17.
The heated cooling water leaving the condenser passes through the interceptor 23 which allows it to pass quickly without obstacle from the outlet pipe 21 of the condenser to a discharge pipe 22, while the rubbing balls 27 captured in this apparatus are conducted by a branch of the stream of heated water to a return line 24 through which, by means of an auxiliary pump 25 (Fig. 1 and 2), they are returned to the fresh cooling water which flows into the condenser through the inlet pipe 17, so that they start their circulation again.
The apparatus for intercepting and circulating the cleaning balls can be constituted by a funnel-shaped screen or by a filter or grid arranged in the outlet pipe 21 or in the discharge pipe 22 of the condenser and connected to @ ball return device 27. This return device may consist of a pipe 24 provided with a pump 25, for example a centrifugal pump or the like.
In general, the friction balls can be passed through the condenser cooling water pump 16 without damage. In this case in Figures 2 and 3, the pipe 24 through which the balls 27 return opens into the suction pipe 15 of the pump 16.
As on the other hand, in most oas, there is between the outlet 21 or the discharge 22 of the condenser and the suction line 15 of the water pump 16 a large pressure difference, a pump return to bring the cleaning balls 27 back into the circuit is unnecessary. A particularly advantageous and simple device is then obtained for carrying out the method of the invention, since, apart from the special cleaning balls 27, it is sufficient , to complete the installation, the interception device 23 in the outlet pipe 21 or in the discharge pipe 22 of the condenser and of the return pipe 24 leading to the suction pipe 15 of the water pump 16 from the condenser.,
The floating balls 27 which collide with the interception apparatus 23 placed at the outlet of the condenser are cleaned by the heated water and then returned to the circuit in the regenerated state, that is to say clean.
The elasticity and size of the cleaning balls 27 are chosen such that as large a rubbing surface as possible is formed in the tubes, this is achieved by giving the bodies 27 an outside diameter at least equal to the inside diameter of the tubes. in which slide these bodies 27 and preferably, in practice, a larger diameter. The cleaning bodies are subjected in the cooling tubes to a maximum driving force corresponding to the pressure which develops in the condenser in operation between the inlet end and the outlet end of the cooling tubes. cooling 19 or water passages 20.
This pressure depends mainly on the resistance to the flow of the cooling water as it passes - normally through the tubes 19. In order to avoid the risk of blockage of the exchanger tubes, this pressure must be maintained. high enough so that the water can possibly push several bodies 27 at the same time through a cooling tube o This safety factor must also be taken into consideration when choosing the elasticity and size of the cleaning bodies 27 .
If the cooling water is only slightly soiled, it is generally unnecessary to give the friction bodies 27 a section much larger than that of the tubes 19, since the irregular movement of the bodies 27 in the tubes is sufficient to clean. these provided that the diameter of the cleaning bodies is at least equal
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to the inside diameter of the tubes 19.
The friction bodies will preferably be made of spongy rubber or of a porous elastic material. The cleaning action of these porous materials is so good that deposits, which are small due to the frequent cleaning of each tube, are completely removed with each cleaning.
While the friction bodies are pushed through the tubes by the cooling water, this also entrains the sediment and other impurities loosened by the friction bodies from the walls of the tubes, so that too much pressure is avoided. soiling of rubbing bodies
Normally it is very advantageous to give a spherical shape to the rubbers for tubes of circular cross-section and these bodies will be made entirely of elastic material, such as sponge rubber. The fact that the cleaning surface of a sphere is large relative to its volume ensures a long service life of bodies of this shape.
In addition, the resistance of a spherical body is substantially the same in all its positions, which is particularly important when the friction bodies enter a tube. On the other hand, the interception and reintroduction of the spherical bodies after their passage through the condenser is relatively easy thanks to the rolling movement of these bodies.
Although the apparatus described above relates in general to the cleaning of heat exchanger tubes with a round interior cross-section, in practice tubes having other dimensions can be used, for example in some installations. tions, cooling tubes with elliptical cross-section. The cleaning bodies made entirely of elastic material are all the less suitable as the diameters of the cross-section of the tubes differ more from each other. Solid spherical cleaning bodies, that is to say made entirely of cleaning material, substantially retain their circular section if they are compressed between two surfaces.
In the case of tubes with an elliptical cross-section, a solid spherical elastic carpus of diameter greater than the minor axis and inferior to the major axis of the elliptical section would not entirely occupy this section because it would be only slightly dilated in the direction of its free diameter by compression between the walls of the tube and the result would be that the inner surface of the tube would not be fully in contact with the cleaning body and therefore would not be fully cleaned, not to mention the fact that the cooling fluid would pass through the places where the cleaning body does not apply to the walls of the tube and thus there could be no pressure difference to push the cleaning body through the tube.
Cleaning bodies which, on the contrary, have a dimension greater than or equal to the greatest axis or the greatest diameter of the section of the tube should generally have such elasticity and be made of a material so soft that in parts of more small radius of curvature of the tubes they would not have the necessary cleaning force. This problem is solved according to the invention by using for the non-circular pipe sections, instead of solid spherical friction bodies, hollow spherical elastic bodies which, when compressed in one direction, expand greatly. in the other direction9 which allows them to entirely occupy the section of non-circular, for example elliptical, cooling tubes.
In this case, the bodies are preferably given a circumference greater than or at least not less than that of the internal section of the tube.
As the specific weight of the friction bodies 27 is chosen to be equal or almost equal to that of water, they float in the cooling water. By virtue of this flotation of the friction bodies and their agitation produced by the pump 16 or possibly also by a special stirrer 28 in the inlet pipe 17 and in the collector 18 of the condenser, a uniform distribution of the friction bodies 27 in the cooling tubes 19 is obtained and thus a
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uniform and satisfactory cleaning of all tubes over a period of time.
As already mentioned, a uniform distribution of the cleaning bodies in all the exchanger tubes is obtained mainly by the fact that the bodies 27 are substantially the same specific weight as the coolant and as a result of Due to the particular dimension of the bodies and the friction which results therefrom on the tubes, the successive cleaning bodies are directed into the free tubes which provide a greater flow velocity for the coolant than those in which a cleaning body is de- already passing.
While figure 1 shows the use of a special stirrer 28, which increases the cost of the installation, figure 15 shows a particularly simple, inexpensive and very efficient embodiment for the introduction of bodies. cleaning 27 in the inlet pipe 17. This embodiment can be easily used in any installation according to the invention.
The friction body introduction device shown in Fig. 15 further promotes the random uniform distribution of the cleaning bodies 27 and thus the uniform distribution of these bodies in all the tubes during a given time interval, and its effect. This essentially consists in ensuring an arbitrary distribution of these bodies throughout the section of the fluid inlet pipe 17 leading to the tubes 19 of the exchanger.
Once a random distribution in the inlet pipe 17 leading to the tubes 19 of the exchanger is obtained, the various cleaning bodies 27, due to their specific weight, which is related to that of the fluid of cooling, thus remain distributed in their respective threads of flow of the cooling fluid towards the various tubes 19.
To further improve this effect, the cleaning bodies-27 are introduced in counter-current into the cooling fluid of the tube exchanger as illustrated in figure 15. The two currents which meet each other therefore produce the deviation of their direction of flow, vortices accompanied by radial currents in the inlet pipe 17 of the cooling fluid, so that a distribution of the friction bodies 27 is obtained throughout the section of the pipe as with a deflection plate. ,
This is shown in Figure 15 which shows the inlet pipe 17 for the coolant of the exchanger provided with tubes not shown.
A line 24 'from the discharge of the auxiliary return pump 25 terminates at approximately the center of the fluid line 17. The bodies 27 are ejected from the inlet line 24' in the direction of the arrow. A. The coolant flows in the direction of the arrow B. If, for example, the flow rate of the coolant in the supply line 17 is 10,000 m3 while the flow rate in the line 24 'is 20 when the two streams meet, produces a radial stream 0 which ensures a uniform random distribution of the bodies 27 throughout the section of the supply pipe 17 and thus an equal distribution of these bodies in all the tubes of the exchanger.
In all the oas, aveo a suitable number of cleaning bodies 27 kept in circulation, one performs a perfect cleaning of the tubes 19.Les. impurities are removed from the tubes 19 in as short a time as possible which depends on the number of these bodies 27 without any practically appreciable risk of soiling of the cooling device. By choosing the number of cleaning bodies 27 according to the quality of the water and according to the cooling surface of the condenser, and thanks to the possibility of using at the same time friction bodies having, for example, different friction properties , the best possible heat transmission can be maintained in the tubes 19.
With the automatic cleaning process according to the invention, the cooling water capacity of the condenser is not practically influenced by the presence of the cleaning bodies.
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heated return with the cleaning bodies through line 24 or 24 'into the stream of fresh cooling water passing through the supply line 17 also has little effect in practice on the effect obtained in the con- trol. denser, especially if we consider the gain permanently obtained thanks to the relatively clean cooling surface of the condenser in the tubes 190
The interception device 23 intended to clean the friction bodies 27 after use can preferably be constructed in the form of a funnel.
A suitable embodiment of such a device 23 is described in more detail below with reference to Figures 4 to 8. The funnel-shaped apparatus 23 of Figures 4 and 5 is arranged in the outlet pipe. of cooling water 21, and the friction bodies 27 are intercepted and collected at the lowest point 3 of the funnel and then introduced into the return pipe 24 of the water circulation circuit. The separator 23 consists of coaxial rings 6 arranged in echelons and held together by spacers 5. As can be seen more clearly in FIGS. 6 and 7, the rings 6 are profiled, that is to say. say that their section may be drop-shaped or similar to that of the steam turbine blades.
The spacing a between the rings 6 is smaller than the diameter of the cleaning bodies 27. It is however advisable to reduce this interval to a value less than the radius r of the bodies 27, to avoid any risk of jamming and trapping. of a body 27 between the rings 6. This ensures that the bodies 27 will always roll down on the rings 60
The rings 6 of the interception device 23 are preferably staggered so that the flow of cooling water can only impact the cleaning bodies 27 on one ring 6 at a time and ensure thus a strong deformation pressure of the edge of the ring 6 on the body 27.
Thus, the cleaning bodies are alternately squeezed in a relatively strong manner and then relaxed, so that they are freed as much as possible from sediment particles or other impurities which they may have entrained. The resistance of the interception funnel 23 to the flow of water can be reduced to an extremely low degree by giving a smooth surface to the rings 6,
for example by enameling or coating them with a smooth film. The flow direction necessary for intercepting and guiding the friction bodies is obtained by the profiled rings of the funnel 23 or if necessary at by means of deflection plates arranged upstream of this funnel. The cooling water thus brings the bodies 27 to the middle of the funnel and into the return pipe 24 disposed at its end. For reasons which will be explained below. , the height of the funnel or interception device 23 is substantially equal to the radius of the cooling water pipe 21.
The interception device 23 can be swung during operation of the condenser around journals 8 or a shaft fixed to a support ring 9, (fig. 8 and 9) 9 so that the particles of impurities which have remained trapped between the rings are automatically entrained by the coolant.
It is easier to make the surfaces of the blades smooth, for example by enamelling in the case of insertable rings than in the case of rectilinear bars of a grid, because these are generally fixed to spacers and therefore are prone to warping at high temperatures of the mesh.
Figures 10 and 11 show a variant of the interception funnel in which this funnel is divided into two halves 123a and 123b which can swing apart as shown in figure 11.
In another variant shown in Figures 12 and 139, a rotary scraper 10 is disposed inside the funnel 23 'and can be rotated by means of a shaft 11 which rotates for example under the action. of a turbine blade 12 driven by the flow of water in a continuous or, if desired, intermittent manner. @
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It goes without saying that without departing from the scope of the present invention, other modifications can be made to the funnel or interception device 23 or 23; '.
As emerges from the foregoing, an important component necessary to ensure effective continuous cleaning of a tube heat exchanger during its operation is constituted by the apparatus for separating and intercepting the friction bodies in it. the coolant discharge line, as illustrated by the conical funnel-shaped screen shown in Figures 4 through 13.
Whether this apparatus is constituted, for example, in the form of a funnel with annular or spiral bars or in the form of a flat grid with reotilinear bars, the following basic conditions are necessary to obtain the desired results: a) This apparatus must allow virtually unimpeded passage of the coolant, as any additional resistance must be compensated or overcome by the main coolant pump.
In addition, the apparatus must be constructed in such a way that, if the cleaning operation is not carried out continuously, it can be taken out of service and then allow the passage of the cleaning fluid. cooling as free as possible. b) The device must also allow the elastic cleaning bodies, which have a specific weight approximately equal to that of the cooling fluid, to be brought back as quickly as possible in the suction line of the return pump under the action of the coolant stream.
o) The apparatus must be constructed in such a way that the cleaning bodies which meet the screen are compressed and thus deformed as strongly as possible so that the cooling fluid which is thus expressed from these bodies is removed and entrains the particles of dirt. d) The device must be constructed in such a way that the largest impurities in the cooling fluid accumulated in the installation are removed during operation, to avoid blocking the device which could endanger the entire system. heat exchange installation.
It will be observed in practice that a fully satisfactory and very regular interception of the cleaning bodies is obtained by means of an apparatus having the following features: a) it has the shape of a slotted grid; b) the cleaning bodies enter the suction line of the return pump in the direction of flow of the coolant; o) the flow velocity of the cleaning bodies in the direction of the suction line of the return pump is equal to or greater than the speed of the main stream of the coolant in its outlet line;
d) the slot width of the grid is substantially constant when viewed in the direction of the flow of the coolant or, as is possible, for example, in the case of spiral-shaped grid bars, widen- git to the suction line of the return pump as far as possible to prevent cleaning bodies or larger impurities from getting caught; e) all downstream edges of the grid bars terminate inside the coolant line or, as described in the case of a conical funnel grid, these bars are endless.
The preferred embodiment of an interception and security device
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The arrangement of the cleaning bodies shown in Figures 16, 17 and 18 is particularly suitable and advantageous since it satisfactorily fulfills all of the conditions indicated above. This embodiment consists essentially of a pipe segment 104 which can be inserted into the outlet pipe 21 or the discharge pipe 22 of the condenser by means of coupling flanges, and which is provided with two grid elements. semi-elliptical flat 101, a funnel 102 and the suction line 103 of the return pump not shown.
The flat grid elements 101 are more or less inclined according to the maximum flow velocities of the coolant in the pipe segment 104 which is itself properly inserted in the outlet or discharge pipe of the coolants. exchanger tubes as mentioned above in order to keep the surface or contact pressure of the cleaners 27 on the grid bars of the elements 101 within the allowable limits and to avoid binding or sticking cleaning bodies on the grid elements 101. The two lower sides of the grid elements 101 form with the walls of the pipe 104 a rectangular outlet section. The funnel 103 is connected by its larger opening to this rectangular outlet section.
Thus, the cleaning bodies entrained by the flow of coolant passing from the grid elements 101 into the funnel 102 and from the funnel outlet 105 into the return line 103.
The funnel 102 has a rectangular section in all the planes perpendicular to the axis of the pipe and this section decreases from the base of the grid elements 101 to the outlet of the funnel 105.
The funnel 102 is formed by triangular metal sheets 106 parallel to each other and to the direction of flow of the cooling fluid and by two rectangular flat grid elements 107 arranged opposite each other. The funnel sheet metal plates 106 are assembled. by flanges 108 (figo 18), spacing bolts 109 (fig. 16 and 17) and by the supports 110 of the tilting shafts 122 of the flat grid elements 107 (fig. 16 and 18). The coolant which enters the funnel can thus flow freely as through the grid elements 101, while the cleaning bodies are supplied by the rectangular elements 107 of the funnel 102 to the outlet 105 of the funnel. this funnel and from there to the return line 103.
As the grid elements 107 of the funnel are curved at its exit so as to become parallel to the axis of the pipe, the passage of the cooling bodies in the return pipe 103 is further facilitated.
The funnel 102 could also have the shape of a closed sheet metal container, the walls corresponding to the grids being however perforated in the manner of a screen. However, in this case, the interception device has an always relatively greater resistance to flow and therefore it is less advisable in an installation where pressure drops are important.
The main grid elements 101 and the rectangular grid elements 107 of the funnel are in the form of slotted grids and consist of thin profiled rectilinear bars 113 which provide particularly low resistance to the flow of water. cooling fluid, such as the bars shown for example in FIG. 6. They are wound at determined intervals around round bars 111 parallel to each other and supported by flat bars 112 or other similar elements o The bars 113 are spaced apart from each other. a fixed interval which depends first on the size of the cleaning bodies and then to some extent on the pressure of the fluid. In general, the bars will be spaced about one-third the diameter of a cleaning body.
The interception apparatus shown in Figures 16-18 is designed such that the semi-elliptical grid elements 101 and the elements
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of rectangular grates 107 of the funnel can pivot during operation to assume the position shown in phantom, so that the large particles of impurities which have remained fixed there, because they could not pass through the slots between the bars 113, are driven in countercurrent by the cooling fluid itself. For this, the main grid elements 101 pivot with the shafts 115 in the bearings 114 mounted on the walls of the pipe 104.
Levers 116 are articulated at one end by means of pins 117 on the corresponding grid elements 101 and at their other end on pins 118 disposed on the side of nuts 119 and 119 'screwed on a threaded rod. 120 having two threads of opposite pitches 120 'and 120 ". When this rod 120 is rotated using a crank 121, the nuts 119 and 119' move away from their position close to the center of the pipe segment. 104 to a position close to the walls of this pipe segment, so that it simultaneously moves the levers 116 and thus the main grid elements 101 to bring them into the position shown in phantom.
This pivoting mechanism can also be disposed outside of the pipe segment 104 if the shafts 115 pass through the walls of this pipe segment 104 through cable glands or other similar sealing means.
Funnel-shaped grid elements 107 are attached to the trees
122 which journal in the funnel plates 106. These grid elements 107 can also be brought by means of a crank 123 and shafts 122 into the position shown in phantom and be cleaned during countercurrent operation. by the coolant itself.
In the event that the automatic cleaning device according to the present invention has to be put out of service for an extended period of time, the flat grid elements 101 to 107 are placed in the manner described by means of the cranks 121 and 123. in a position such that the grid surfaces are substantially parallel to the direction of flow of the coolant.
In this position of the grid elements, the coolant outlet pipe offers the largest possible flow section and therefore the smallest possible resistance to flow.
To accelerate the flow of water through the return line 24, an acceleration pump as shown schematically in Figure 14 could be used. Reference numeral 13 denotes a rotor of generally cylindrical shape whose upper surface carries away water, aided by the adhesion of the boundary layer. A fixed screen 14 preventing direct passage and leaving a narrow clearance between it and the lateral surface of the rotor 13 makes it possible to obtain a determined flow rate in the pump. To reduce wear on the walls of the pump body, they can be coated in any way so that the cleaning bodies do not come into direct contact with these walls. This measure is particularly useful when using cleaning bodies provided with a stripper coating.
It also seems advantageous, to ensure a uniform distribution of the cleaning bodies in the coil of condenser tubes and to increase the speed of passage and thus the action of the cleaning bodies in these tubes, to conduct the cleaning bodies of the circuit. back to a gutter which by a slow rotation is placed successively in front of all the tube entries, so as to pass the bodies through all the tubes in turn.
The cooling tubes of old condensers are often covered with stony deposits after several years of use. Such deposits cannot be removed by elastic bodies, for example made of sponge rubber, as in the case of new condensers arranged since the beginning according to the invention. For initial cleaning and removal of scale or other hard deposits from cooling lines, other types of cleaning agents are more suitable.
Such bodies can also be of elastic material, but their surface is then provided with a coating containing abrasive substances.
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null. To reduce the wear of the pipes ;, it is necessary to use for these cleaning bodies a coating consisting of filings or dust of the same metal as the tubes. As such cleaning bodies would attack the tubes afterwards that the scale has been removed, they must after a certain time be removed from the circuit. For this purpose, it is recommended to have in the return pipe 24 a barrier or other suitable device allowing these cleaning bodies to be diverted.
In condensers which from the start have been operating according to the automatic cleaning process described above $ these same devices can be used to remove cleaning bodies which have become ineffective due to wear or which are fully charged with water. 'impurities by circulation, and replace them with others.
As the friction bodies are subject to wear during cleaning and thus gradually lose their effectiveness, it is necessary to replace them from time to time to constantly maintain a substantially clean cooling surface in the condenser. Experience shows that the initial size of the cleaning bodies and the manner in which they are replaced from time to time are very important from the point of view of economy in the cleaning process.
The magnitude of the frictional force of a cleaning body in the tube depends in particular on its cross section. If a cleaning body has a section equal to the free section of the tube, the frictional force and the cleaning efficiency are relatively low despite the relative high velocity in the tube.
If, on the contrary, the section of the cleaning body is increased above the free section of the tube, the speed of passage through the tube decreases, but at the same time the frictional force increases considerably as well as the efficiency in Due to the greater pressure in the tube, the cleaning body can be given a section larger than the free section of the tube and thus increase its frictional force, although the speed is thus reduced;
, up to the point where the frictional resistance which increases at the same time is approximately equal to the thrust acting on the cleaning body and which is produced by the pressure difference between the ends of the tube in operation At this point the force The friction resistance and thus the frictional resistance of the cleaning body reach their greatest value. However, as the diameter of the cleaning body increases, its speed in the tube decreases more and more, the cleaning efficiency of the body friction also decreased after reaching a maximum.
The theoretically largest possible section of the cleaning body is reached when the flexible elastic body has passed the free section of the tube to such an extent that the frictional resistance exerted by the walls of the tube on the cleaning body is in equilibrium. with the thrust exerted on it by the coolant. In practice, this thrust, that is to say the pressure difference between the ends of the tube is constantly subject to a slight fluctuation. Accordingly, the substantially largest possible cross section of the cleaning body is determined by the minimum pressure difference, so that the friction bodies cannot get stuck in the tubes.
If a friction body with the largest possible cross section determined in the manner described above is placed in the cleaning circuit, the cleaning efficiency is..initially low with the greatest possible friction force despite the passage speed. minimum..As the wear increases, i.e. the cross section of the cleaning body decreases, the friction force decreases slightly, while the speed increases, so that the cleaning effect also increases.
The maximum cleaning effect is only obtained as long as the section of the cleaning body remains greater than the free section of the tube. When the wear of the cleaning body is finally so advanced that the section of the body has become equal at the free section of the tube, there is virtually no resistance in the tube and the efficiency becomes insignificant.
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@ Setting. practical implementation of the cleaning method according to the present invention with a view to obtaining a constantly clean surface can in principle be carried out according to two operating modes: a) according to a first operating mode, all of the cleaning bodies are periodically replaced when their efficiency has become too weak; b) according to the second operating mode, the most worn cleaning bodies are continually replaced by new bodies having the largest possible dimension determined in the manner described above.
If it is assumed that the required cleaning action remains constant, and that with the first operating mode bodies of the largest possible size are chosen, a relatively large number of rubbers is required due to their size. low initial individual cleaning action. When these bodies reach their maximum individual efficiency, their total efficiency and thus also the wear and tear are greater than is necessary to maintain the desired cleanliness of the cooling surfaces.
If, however, with this periodic operating mode, bodies of maximum efficiency are used, the number of bodies required in circulation is less but the interval between two replacements is shorter, that is to say the amount of body to be used over a fixed period of time is relatively large.
Therefore, this first procedure requires a periodic replacement of all the cleaning bodies, and it should be pointed out that, as the cleaning bodies wear out on clean tube surfaces, their efficiency always remains higher. to the necessary efficiency.
If, on the contrary, bodies of the maximum possible size, determined as described above, are continuously added to the cleaning circuit, in an amount corresponding to the needs to maintain constant the cleanliness of the surface. At the same time as removing the most worn bodies, the best possible use of the bodies and the cleaning best suited to the existing operating conditions is obtained, as well as the lowest wear and consumption of the cleaning bodies . This second operating mode must therefore be considered as the economical method of replacing the cleaning bodies.
For example, to keep a heat exchanger with approximately 1000 m2 of cooling surface clean, approximately 100 cleaning bodies of maximum size per month will be used, with an average of 250 bodies still in circulation. an internal diameter of 21 mm., the cleaning bodies will have an initial diameter of 24 mm. which corresponds to the possible maximum mentioned above. The pressure difference between the ends of the tubes will then be 1.50 m of water column, ie 0.15 atmospheres.
Any suitable means may be used to remove cleaning bodies whose wear has exceeded a certain degree, for example a suitable grid or slot of suitable convergence disposed in the return duct 24 or 24 '.
It goes without saying that, without departing from the scope of the present invention, it is possible to make modifications to the embodiments which have just been described.