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: Il PROCEDE DE DISTRIBUTION DE CHALEUR ET
APPAREIL D'ECHANGES:THERMIQUES ENTRE
DEUX LIQUIDES."
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La présente invention est relative à un procédé de distribution de chaleur dans lequel or. fait circuler un li- quide transporteur de chaleur à une température supérieure à 150 C entre au moins une source de chaleur et au moins ur. appareil récepteur de chaleur.
On connaît des procédés de ce genre dans lesquels on fait usage d'un liquide et particulièrement de l'eau que l'on porte à des températures supérieures à 150 C en soumet- tant ce liquide à des pressions sensiblement pins élevées que la pression atmosphérique. A cause de ces pressions élevées auxquelles le liquide est soumis, ces procédés po- sent, pour leur application, des problèmes de résistance et de sécurité des installations, problème que l'on ne peut résoudre que d'une manière opéreuse. De ce fait, or. est limi- té à mettre en oeuvre ces procédés sur des distances relati- vement courtes.
Au surplus, d'autres problèmes se rosent également notamment celui du calorifugeage et celui de la corrosion et de l'entartrage particulièrement importants dans le cas de l'eau.
Le procédé selon l'invention permet de remédier dans une large mesure à ces inconvénients.
A cet effet, on fait usage d'un liquide dont la température d'ébullition à la pression atmosphérique est supérieure à 150 C, on chauffe ce liquide à une température inférieure à cette température d'ébullition et on fait reve- nir à la source de chaleur le liquide transporteur qui a cédé de la chaleur dans les appareils récepteurs.
Selon une particularités de l'invention, en utilise comme liquide transporteur, une huile pouvant être chauffée
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jusqu'à 250 C sans bouillir et sans raquer, en restant à la pression atmosphérique. Ainsi, dans le procède selon l'in- vention, on chauffe cette huile de façon que sa température atteigne de 200 à 2500 C et on fait circuler ladite huile dans le circuit de distribution de chaleur, sous une pres- sion qui n'est autre que celle transmise à l'huile par les moyens moteurs utilisés dans ce circuit.
Il en résulte que les pressions de l'huile dans le circuit de distribution de chaleur sont sensiblement moins élevées que dans les procé- dés connus et comme l'huile est portée à de telles tempéra- tures, elle peut emmagasiner spécifiquement des quantités plus importantes de calories que l'eau. Il s'en suit que l'on peut transporter cet huile et distribuer sa chaleur ' de,-; distances sensiblement plus grandes que dans le cas de l'eau et cela en conservant des rendements au moins Equivalents.
En outre, on utilise cet huile conditionnée pour être chimiquement stable dan la sone de ses températures d'utilisation; on peut ainsi faire revenir l'huile à la sour- ce de chaleur où on la réchauffe et d'où on la fait recircu- ler, sans craindre des altérations ou des dépôts Eventuels de cette huile.
Le procédé de distribution de chaleur utilisant l'huile susdite est encore avantageux en ce qu'on peut pré- voir des sources de chaleur auxiliaires branchées sur le circuit de distribution et propres à récupérer des calories autrement perdues, par exemple, des calories provenant de vapeurs excédentaires descentrales thermiques indépendantes ou de cokeries, à des moments où les chaudières de celles-ci doivent réduire l'alimentation en vapeur des turbines de production d'énergie électrique.
Le procédé de distribution de chaleur sPlon l'inven- tion permet en outre d'obtenir un rendement très élévé d'échan- ges thermiques entre l'huile utilisée et un autre liquide en
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particulier l'eau, par mise en contact direct de ces deux liquides du fait que ladite huile en étant à 200 C, par exemple, peut être refroidie jusqu'à 90 C, par exemple, cé- dant ainsi à une plus grande quantité d'eau, les calories nécessaires pour porter cette eau de 30 C à 90 C, par ex- emple avec des pertes calorifiques négligeables.
L'appareil propre à réaliser lesdits échanges ther- miques par contact direct des deux liquides précités fait également l'objet de la présente invention.
D'autres particularités et détails de cette inven- tion apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement deux formes d'exécution de l'invention.
La Fig. 1 est schématiquement une forme de réalisa- tion illustrant le procédé selon l'invention.
La Fig. 2 est une coupe frontale d'un appareil d'échanges thermiques selon l'invention.
La forme de réalisation considérée de l'installation capable d'appliquer le procédé de distribution de craleur selon l'invention est une des nombreuses combinaisons possi- bles d'au moins un générateur ou source de chaleur et d'au moins un appareil récepteur de chaleur reliés entre eux par des canalisations.
La combinaison montrée à la Fig. 1 montre deux sour- ces de chaleur, respectivement une chaudière à chauffage direct 1 avec pot d'extension 1' et un échangeur de chaleur 2,ainsi que six appareils récepteurs de chaleur, respectivement un boiler 3 pour la production de vapeurs, un jeu de panneaux radiants 4, un système aérotherme 5, un boiler 6 pour la production d'eau chaude, un appareil de stérilisation 7 et un échanger de chaleur 8 à contact direct. Ce dernier appa- reil faisant l'objet de l'invention sera décrit dans la suite du présent mémoire.
Cette énumération de sources de chaleur ,
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et d'appareils récepteurs de chaleur n'est limitative que pour autant que l'on envisage que la forme de réalisation considérée. Ces divers appareils sont reliés par des canali- sations de préférence des tuyaux tels que 9 et 10. Les appa- reils récepteurs de chaleur sont disposés tels que leur entrée' soit branchée sur le tuyau 9 et que leur sortie soit bran- chée sur le tuyau 10, ce qui n'exclut nullement le cas où, par exemple, un appareil récepteur aurait sont entrée et sa sortie branchées sur le tuyau 9 ou sur le tuyau 10.
L'échan- geur de chaleur 2 est disposé tel que son entrée et sa sortie soient branchées sur le tuyau 9, ce qui n'exclut nullement le cas où,, par exemple, son entrée et sa sortie soient bran- chies sur le tuyau 10, ou encore le cas où, par exemple, son entrée soit branchée sur l'un des tuyaux 9 ou 10 et sa sortie soit branchée sur l'autre de ces tuyaux. Les tuyaux 9 et/ou 10 peuvent, en outre, être composés de plusieurs tuyaux mon- tés en parallèle sur au moins une partie du circuit de l'ins- tallation.
Dans le circuit de l'installation ainsi décrite, on fait circuler un liquide que l'on chauffe danslachaudière 1,. que l'on réchauffe dans l'échangeur de chaleur 2 et que l'on amène à céder une -partie de sa chaleur quand on le fait pas- ser à travers l'un ou l'autre des appareils récepteurs 3 à 8.
Le liquide est déplacé sous l'action de moyens,de préférence des pompes 11.
Selon le procédé de l'invention, on fait usage d'un liquide sont la température d'ébullition à la pression atmos- phérique est supérieure à 150 C, on chauffe ce liquide à une température inférieure à cette température d'ébullition dans les sources de chaleur 1 et 2, on fait revenir la sour- ce de chaleur 1, le liquide qui a cédé de la chaleur lors de son passage à travers les appareils récepteurs 3 à 8.
De préférence, pour appliquer le procédé de distri-
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bution de chaleur selon l'invention, on emploie cornue liaui-
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de transporteur de chaleur, une huile dont la te"'!1!J/'rat'l!'e d'ébullition est supérieure à 250 C. Jusqu'à cet+e temr3ratl- re, cette huile n'est pas soumise au craking et présente, en outre, une excellente stabilité chimique empêchant son altération notamment son oxydation et évitant ainsi la forma- tion de dépôts à partir de cette huile. Le pH de ladite '.mile est au moinségal à 7.
Son point de congélation est compris ertre 20 et
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-22* C. Sa viscosité est de 1,129 E à 2000 C, 1,Q5 E 2 100 C, 8,6 E à 50 C et 105,3 E à 10 C. Sa densité à 15 C vaut 0,895 K/dm3. Sa conductibilité thermique à 0 C vaut
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0,112 Kcal/:nh C, à 100 C vaut 0,106 Kcal/mh c et à 20 C vaut 0,101 Kca1/mho C. Sa chaleur spécifique à 200 C vaut 0,632 Kea!/kE, OC, à 1000 C vaut 0,530 Kcal/k-:, C et à 50 C vaut O,l,.$0 Kcal/k, Ci Son point d'inflammation vaut 2 C.
Fit ôrard à ses caract4r<stinues, l'huile peut a; n s; Stre chauffée sans inconvénients à 200 C sous la ;,rf'.c:: C:1 atmosphérique et être véhiculée ensuite à travers le circa t do distribution de chaleur % une température 8?).')roxi:r.a<;i ve- ert 4'rale à 200 C et sous une pression égale à rail déve- Ipppéo par les nompesdl pour permettre ltécoulo>,7ent iP 1'lui- le dans c circuit. En outre, cette huile peut tre rprraidi? à";ne tP"""p4raure de 200 C environ jusqu'à une température de 90 C environ.
De ce fait, si on fait passer une certaine quantité d'huile dans un appareil récepteur de façon à rare- ner sa température de 200 C environ à 90 C environ, on li- bère dans cet appareil une quantité notable de calâtes pour une quantité d'huile prélevée au tuyau 9 relativement faible.
Cette possibilité permet d'exploiter économiquement le procé-
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dé geton l'invention en ce qu'on cède de la chaleur de l'bui- las -% un autre liquide, de préférence de 3'eau, non nuisible avec l'huile rar contact direct entre l'eau et I t:i le et an
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ce qu'on. sépare ensuite l'eau et ::"':1'i.lp après Ip'.1r m¯se en contact pour renvoyer l'huile dans le circuit de distribution, par exemple, dans le tuyau 10 et pour renvoyer lteau dans un circuit d'utilisation.
On peut ainsi avec une certaine quan- tité d'huile à 200 C environ réchauffer une beaucoup plus grande Quantité d'eau, par exemple de 30 à 90 C par contact direct avec un rendement très élevé et d'autant plus intéres-
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sant que l'huile peut céder sa chaleur jusqu'à des terr,4ra-,,i- rps suffisamment basses de l'ordre de 90 C par exe-;1.e.
L'échange thermique à contact direct entre 1 ':'l1ile ?*'. l'eau est r4alisé dans un échanaeur à contact direct t-1 1'e 8 qui est illustre plus en détails sur la Fiz. 2. Cet éc:-a;3eUr 8 comprend une enceinte 12 métallique su!, laquelle scnt branchées d'tr. part, un tuyau d'arrivée 13 d'eau à r4- cha"ffer et un tuyau d'évacuation Il+- de cette eau et, d'autre in tuyau d'arrivée 15 de l'huile et Ul'1 tuyau d''?t'3- tion 16 de cette huile. L'enceinte 12 est parcourue de haut en bas par l'eau et de bas en haut par l'huile. L'eau et l'hui-
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le sont ni-s directement en contact dans l'enceinte x2 et cette nise en contact entre l'eau et l 'hu11e est favoriséc rar d4- q tôles 17 placées l'une au-dessus d l'antre dans i '=#c 1="e 12.
Ces tôles 17 sont alternativement fixées respectivement -'eu,- parois 18 et 19 de l'enceinte 12, situées l'une vis-à- vis de l'autre. Ces tales 17 sont disposées dans l'enceinte 12 en étant inclinées vers la partie supérieure de celle-ci et forment dans cette enceinte des chicanes placées sur le trajet de l'huile et de l'eau. Dans l'erceinte 12, on a repré- senté par la ligne 22 le niveau aormal de séparation par gra-
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vit4 de l '!"-'1ile et de l'eau. Des moyens mécaniques de sépara- tion des deux liquides ne sont pas nécessaires dans ce cas.
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A ce niveau 22, il est prévu, attaché à une paroi de 1 tP::cPir.- te, un flotteur 23 propre à rester entre l'huila et l'eau.
Ce flotteur 23 est un appareil de sécurité au cas où le niveau de séparation de l'huile et de l'eau monte ou descend dans
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l'enceinte 12 au delà d'une limite correspondantà un désé- quilibre trop prononcé de la marche de l'échangeur. En outre, d'autres appareils de sécurité sont prévus pour empêcher que de l'eau soit introduite dans le circuit d'huile de distribu- tion de chaleur ou que de l'huile soit introduite dans le circuit d'eau. Ces derniers appareils ne sont pas représentés.
Ce sont des relais commandant des électrovalves placées sur les tuyaux 13 à 16 et qui permettent, suivant besoin, la fer- meture ou l'ouverture de ces électrovalves contrôlant le passade d'huile ou d'eau à travers l'enceinte 12. Ces relais sont commandés à partir de deux contacteurs 20 et 21, tous deux constitués de deux barres ou lames en cuivre voisines, disposées respectivement sur une paroi de l'enceinte 12,par exemple la paroi 19. Ces deux contacteurs sont situés de part et d'autre du niveau normal 22 de s4paration d'huile et d'eau.
Les deux barres ou lames constitutives de chaque contacteur sont électriquement reliées quand elles sont immergées dans l'eau et sont électriquement isolées quand elles sont immer- gées dans l'huile ou quand elles sont entourées d'air en sor- te qu'il est aisé de comprendre la fonction remplie par les contacteurs 20 et 21 lorsque le niveau de séparation de l'hui- le et d'eau atteint l'un ou l'autre de ces contacteurs. En fonction des températures d'entrée et de sortie de l'huile et de l'eau, des noyons d'automation peuvent être prévus dans l'échangeur à contact direct 8.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusive- ment limitée aux deux formes d'exécution représentées aux dessins, et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, sans sortir de la portée d la présente invention, à condition que ces modi- fications ne soient pas en contradiction avec chacune des revendications 5111 vantes.
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Il va de soi par exemple, que conjointement à un échangeur de chaleur tel que 2 constituant une source de cha- leur auxiliaire récupérant en un endroit du circuit de distri- bution des calories autrement perdues ou non utilisées de n'importe quelle provenance, on peut placer après cet échan- geur de chaleur, un appareil de chauffage d'appoint pour l'huile capable de fournir à l'huile les calories qui lui manqueraient pour être réchauffée de manière à être à 2000 C après passade et réchauffage de cette huile dans l'échangeur de chaleur tel que 2.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de distribution de chaleur dans leouel on fait circuler un liquide transporteur de chaleur à une tem- p4rature supérieure à 150 C entre au moins une source de chaleur et au moins un appareil récepteur de chaleur, carac- térisé en ce qu'on fait usage d'un liquide dont la tempéra- ture d'ébullition à la pression atmosphérique est supérieure à 1500 C, en ce qu'on chauffe ce liquide à une température inférieure cette température d'ébullition et en ce qu'on fait revenir à la source de chaleur le liquide transporteur qui a cédé de la chaleur dans l'appareil récepteur.
2.- Procédé de distribution de chaleur selon la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'on réchauffe le liquide transporteur de chaleur en au moins un endroit de son circuit de distribution par une autre source de chaleur récupérant de l'énergie calorifique non utilisée.
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