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Eohangeur de tempéraure à grande cirouation antrell Inventeur : Monsieur Charles Dehaisn.
La présente invention * pour objet un échanguer de température, ou évaeporteur, dans lequel une gronde homgénéité du produit traité est requise, lorsque l'on traite, par exemple, plusieurs phases que l'on désire bien mélangées.
Cet appariel pourra être utilisé notamment comme appareil à cuire dans les sucreries.
Les chaudières à cuire actuellement utilisées peu- vent se grouper en deux grandes catégories 1) - Les appareils les plus aniemens/
Dits encore à faiscen incorporé, ils sont composée d'une virole cylindrique verticale munie de deux fonds.
. faible distance du fond de la chaudièrs, on trouve un foin- cau de chauffagr disposé le long de la paroi interne de le virole et présentant un puits central, Pondant le ouisson,la masse cuite monte dasn les tubes du faissces et redescen dons le puits.
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Ces pp"re11B sont peu rationnels ou point de vue circulation. En offet, h 0-use de 1" diminution de le circon- 1'úronce d'un cercle "'Il fonction de son r"yon, on ce-notate qu'oe (ibueuu du 1'r..1oCQftu, }J111U on ne rapprocha du puits centra plus le r,iéb1t Pubmeitte et plus 1ft section diminue. Il s'ensuit un "coroîseement de vitesse qui ne peut es foire qu'mu dépend d'une hnutour de liquide, d'où pente, tr<'nsform*'tion d'énergie potentielle en nerie cinétique, ce qui ne v pos sono pertes de charge et tourbillon. De plus, dons le puits oentral, 18 ch{'tte 1'1 lieu if section const"nte ce qui crée encore des tout' 'billons eupplRent<'iren et diminue le débit.
Sous le fpisceplue on retrouve un :ohúnomène ftn",106u6, n<'is il se produit ici une tr1sïormntion d'énergie cinétique en énergie potentielle.
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D'autres inconvénients sont encore à signaler :
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L14miilLJon mont"'nte et le fmiscenu chaud sont en contpct '"veo 1" pnroi froide de ln chaudière, ce qui entrine des pertes thermiques et nuit à lm circulation rationnelle des
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produits.
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b) L'existence démontrée d'une pente à 1 surface du liquide augmente In huteur de messe-cuite u-dessus du faisceau,
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déjà très gronde dons ce genre d'appareils.
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Eu égprd à cette grande hauteur, on risque d'avoir
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des surchauffes locales entre les éléments de chauffage et,
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près de lu surface libre, des surenturntïons élevées, d'où risque de grfinnge;
enfin, cet é4l-oot de choses accroît le
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pproours du liquide.
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II) - Les chud.éres c faisceau flottant.
On désigne sous ce vocable des appareils d"ui8 lesquels le fpisoopu ne possède ppe de puits centra mnia est rmm"saé outour de l'xe de lt chrudibre. lim montée de la mmuee-ciiite s'effectue ppe le contre de l'appareil et Ion retour ppr l'espAoe libre én"7é entre 1" virole et le 1''')i(30e''u. Lm circulation est ici meilleure que dons le cas
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précédent; néanmoins, on retrouve toujours les inconvénients de chute libre à scion constane et les grendes h ;uatreurs de liquide au-dessus du faisceau. De plus, bien qu'au-dessus et Ru-dessous du faisceau les sections varient dons le même sens que les débits, on ne peut per dire que les variations de ces deux quantités soient adaptées l'une à l'autre pour obtenir les pertes de charge minime.
Parmi ces appareils, il en existe certains dont le faisceau est à tubas et d'autres dont le faisceau est à plaques. Dans les premiers, la vapeur de chauffage suit un trajet court, mais rencontre de nombreux obstalces. Dans les r seconds, les obstacles n'existent plus, mais la vapeur doit parcourir un chemin long et coudé. Dons les deux Cas les pertes de oharges subies par le fluide de chauffage diminuent l'homogénéité de la pression, et donc le la température de condensation. Il s'ensuit un chpuffpge irrégulier, nuisible aussi bien ay point de vue échange thermique et circulation qu'au point de vue de l'homogénéité de la misse traitée.
Enfin, que ce soit dans les p.ppreils à fpisce-u incorporé ou à faisseau flottent, el masse-cuite rencontre Ru cours de se circulation de nombreux coudes brusques, qui nuisent à celle-ci. la présente invention permet de remédier à ces inconvénients de la façon suivante : a) On donne ux sections de passage des dimensions et des formes contrôlées s'dptnt à la forme de la veine liquide.
Ceci conduit à réaliser le schéma d'un appareil dons lequel les plans de circulation ne sont plus diamétraux mais parallès entra aux. Ds lors, on n'est plus gêné par des élargissements et des rétrdciosoments imposés par la forme des appareils; cette condition est réalisée dans un appareil symétrique ppr rapport à un plan vertical, limité à chaque
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extrémité par des surfaces planes, ou sensiblement plumes (emboutis par exemple), verticales et perpendiculaires au plan de symétrie. b) Toujours pour améliorer la circulation, on effectue sur le faisceau des prises de vapeur aux points d'accumulation
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des inoondensAbles;
ces prises débouchent sous le fpisceau, de préférence aux points où la. circulation de la masse-cuite est la moins intense.
On '! Alors les deux avantages suivants !
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- la mAsse-oui te est agitée aux points où elle pourrait stagner, - l'injection de gpz (vapeur et inoondens-bles) sous le '3.aoeau, diminue lp densité de l'émulsion montante, donc sccrott 1 force motrice du système. c) Compte tenu des remarques précédemment faites, le f leo su Ber A immergé sous une faible hauteur de mpsae-ouite, Ceci est obtenu aisément, même lorsque le rapport du volume final pu volume initial de la niasse-cuite est élevé, grâce
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à In vAriAtion naturelle de la section de l'"ppnreil en fonction de sa hauteur.
d) Les surfaces chauffantes peuvent être des tubes ou des plaques, mais on réaliser de préférence une température
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de chauffe homogène en utilisant un fpiscenu à plaques dans lequel la vapeur effectuera un trajet court et reotiligne.
On disposera dpns les plaques, conformément à la théorie de Nuesselt, des gouttières destinées à cesser le film de condensation; ces gouttières présenteront la particularité
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de ne pno f lre obatole "lux trajets nocendnnta ou desoen- d-nts deo Incondenanblea légers ou lourds. e) Le faisceau et 1.' pz111;
e "uxilipire (tubulures de purge d'incondenopblent d'élimination d'eaux condensées, etc.), devront être disposée de fpçon à gêner le moins
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possible In circulation de ln m-mone-ouite.
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Conformément aux pr"grAphe8 a) et c), 10 cuve (1) des figures 1 et 2, sera approximativement cylindrique et horizontal . On définir* *ou axe xx' comme la perpendiculaire
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élevée à une section droite de 1* cuve (1), en son centre ou mu voisinage de oe dernier. Dna la présente description, deux parois plftneo prftl1leH (2) sont roccorddon à un fond oy11ndqu\ (3) muni de goulottes inclinées (4)t débouchât dons les orifices de vidange (5).
Le tout est surmonté d'un d6me (6), 1. vapeur eat vpauée pmr lu conduite (7)# Deux px.nneux d'extrémité (8) ferment ist oheudire.
Une vanat constructive est représentée sur la figure 5; dons ce cas particulier, la virole est réellement cylindrique, ce qui représente des aventages u point de vue réalisation pratique et résistance.
Le f"iscepu (9) peut être- formé de plques, (10), remplissant les conditions revendiquées ux pointe (4) et (5), disposées verticalement, soit parallèlement u plan de symétrie de 18 chaudière, comme elles sont tracées sur les figures 1 et 2, soit perpendiculairement à ce plan. Dans ce dernier cas, le faiscen sernit fermé latéralement par deux parois, de forme et d'orientation telles que les conditions d'écoule-
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ment mentionnées AUX pnr-grophes zur) et e) soient 8J1ttisff8itos.
L'"'limantption en vapeur est effectuée ici p r des tubulures (11) débouchnnt des deux côtés des plaques (10); on peut également concevoir une Alimentation centrale. Dans le faiseau décrit à la figure 1, le collecteur (12) d'eaux
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condensées, celui (13) dtincondensftblea, sont situés d"na un pl *n vertical et perpendiculaire ou plan de symétrie de IR chaudière. L'élimination de ces produits s'effectue respectivement par les tubulures (14) et (15).
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Le sirop est introduit dnne l' mppre.. en différent* points, situés de préférence sous le fn!ecef8u de 1* chaudière de façon à obtenir très rapidement un mélftnge homogène. D'ma
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le même ordre d'idée, il est judicieux d'alimenter au voisin-. ge des pointa où l'on injecte des inconensbles.
Le forme du faisceau est profilée pour tenir compte des conditions d'écoulement.
On dipsosé des formes (16) destinées à méliorer les conditions de circulation du liquide traité dont le trajet est indiqua par le pointillé (17). Les tubulures (15) débou- chent, conformément nu point (2), en M et N, pointe bas de la chaudière? la vapeur du purge des incondensebles peut être recyclée noua le faiaceau, soit en totalité, soit en partie suivit la nature du produit. Les plaques chauffantes (10) des figuras 3 et 4 peuvent pvoir leurs borde supérieurs (18) et inférieurs (19)t légèrmetn inclines pour faciliter l'ûvemtaion des enux et des incondensables.
Les plaques (20) qui réplisent le panneau (10) sont soudées et munies d'entre- toises(21). D'Autre par,t des gouttières (22) destinées à cesser le film de Nusselt et à évacuer les eaux condensées, sont caractérisées par le falit qu'elles sont de largeur inférieure à la largeur intérieure des plaques (10) ce qui permet ux incondensnbles de suivre le trajet (23). Les plaques chauffantes (10) peuvent être fixées ou suspendues aux parois (8) par des pattes (24). la réalisation de plaques toiles que (10) permet de satisfaire nu point (4).
Dasn l'espace "a" (figure 2) on créé un rétrécisse- ment de section pour tenir compte de l'accélération de la matière das si chute,
Le rétrécissement de la partie inférieure "b" est due surtout à al division du débit dont une partie remonte entre les surfaces chauffantes et dont loutre continue sa progression vers les points bas de la chaudière.
L/'appareil a en outre, les avatates suivants ! - son encombrement en hauteur est plus faible que celui des @
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appareils, ordinaires du mêne genre, ce uqifailet son implantation, - il est aisé de concevoir une fabirc8on Stantderdis d'appareils de différentes capectiésm et que l'on peut construire par simple vription de le dimension longitudinale.
L'agrandissemt d'un appariil donne'peut s'effectuer selon le même principe.
.11 est évidente que ces varinatnese de construction, ne pourront, en aucey caw, permettre de prétendre sortir de l'esprit de l'invention,
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High temperature exchanger antrell Inventor: Mr. Charles Dehaisn.
The present invention * relates to a temperature exchanger, or evaeporter, in which a great homogeneity of the treated product is required, when treating, for example, several phases which are desired to be well mixed.
This device can be used in particular as a cooking appliance in sweets.
The cooking boilers currently in use can be grouped into two broad categories 1) - The most common appliances /
Also known as incorporated beam, they are composed of a vertical cylindrical shell provided with two ends.
. short distance from the bottom of the boiler, there is a heating hay placed along the internal wall of the shell and presenting a central well, Laying the ouisson, the massecuite rises in the tubes of the tank and goes down in the well .
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These pp "re11B are not very rational or from a circulation point of view. On the other hand, it uses the reduction of the circumference of a circle". It depends on its r "yon, we note that 'oe (ibueuu du 1'r..1oCQftu,} J111U one did not approach the well centered more the r, iéb1t Pubmeitte and more the section decreases. of a lack of liquid, hence the slope, tr <'nsformation *' tion of potential energy in kinetic nery, which does not add any pressure drop and vortex. In addition, in the central well, 18 ch { 'tte 1'1 place if section const "nte which still creates all' 'eupplRent <' iren ridges and decreases the flow.
Under the fpisceplue one finds a: ohúnomène ftn ", 106u6, n <'is there occurs here a tr1sïormntion of kinetic energy in potential energy.
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Other disadvantages are still to be noted:
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The mounting and the hot menu are in direct contact with the cold water supply to the boiler, which leads to heat losses and harms the rational circulation of
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products.
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b) The demonstrated existence of a slope at 1 surface of the liquid increases the height of the mass-cooked above the beam,
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already very booming gifts this kind of devices.
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Having grown up at this great height, we risk having
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local overheating between the heating elements and,
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near the free surface, high overenturntions, from which risk of grfinnge;
finally, this flow of things increases the
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pproours liquid.
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II) - The floating beam chud.éres.
Under this term we designate devices of which the fpisoopu does not have a well centra mnia ppe is rmm "saé around the axis of lt chrudibre. The rise of the mmuee-ciiite is carried out ppe against the device and Ion return ppr the free space en "7é between 1" ferrule and the 1 "") i (30e "u. The circulation is here better than the case
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previous; nevertheless, one always finds the drawbacks of free fall at constant scion and the great heats up of liquid above the beam. Moreover, although above and Ru below the beam the sections vary in the same direction as the flow rates, it cannot be said that the variations of these two quantities are adapted to one another to obtain the minimal pressure losses.
Among these devices, there are some with a snorkel beam and others with a plate beam. In the former, the heating vapor follows a short path, but meets many obstacles. In the r seconds, the obstacles no longer exist, but the steam must travel a long and bent path. In both cases, the load losses undergone by the heating fluid reduce the homogeneity of the pressure, and therefore the condensation temperature. This results in an irregular chpuffpge, which is harmful both from the point of view of heat exchange and circulation and from the point of view of the homogeneity of the waste treated.
Finally, whether it is in the p.ppreils with incorporated fpisce-u or with a float vessel, the massecuite encounters Ru during the circulation of numerous abrupt elbows, which adversely affect this movement. the present invention overcomes these drawbacks in the following way: a) ux passage sections of controlled dimensions and shapes are given which match the shape of the liquid stream.
This leads to realize the diagram of a donation apparatus which the circulation planes are no longer diametrical but parallel entered. From then on, one is no longer bothered by enlargements and retreatsoments imposed by the shape of the devices; this condition is realized in a symmetrical apparatus ppr relative to a vertical plane, limited to each
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end by flat surfaces, or substantially feathers (stamped for example), vertical and perpendicular to the plane of symmetry. b) Still to improve circulation, vapor intakes are taken from the bundle at the accumulation points.
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inoondensAbles;
these plugs open under the fpisceau, preferably at the points where the. circulation of the massecuite is the least intense.
We '! So the following two advantages!
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- the mass is agitated at the points where it could stagnate, - the injection of gpz (vapor and inoondens-bles) under the water, decreases the density of the rising emulsion, therefore sccrott 1 driving force of the system. c) Taking into account the remarks previously made, the f leo su Ber A submerged under a low height of mpsae-ouite, This is easily obtained, even when the ratio of the final volume to the initial volume of the mass-cooked is high, thanks to
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to natural In vAriAtion of the section of the "ppnreil according to its height.
d) The heating surfaces can be tubes or plates, but preferably a temperature
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of homogeneous heating by using a plate fpiscenu in which the vapor will carry out a short and reotilinear path.
In accordance with Nuesselt's theory, gutters intended to stop the condensation film will be placed in the plates; these gutters will have the particularity
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de ne pno f lre obatole "lux nocendnnta or desen- d-nts deo Incondenanblea light or heavy. e) The beam and 1. ' pz111;
e "uxilipire (non-condensate drain pipes for the elimination of condensed water, etc.), must be arranged in such a way as to interfere with the least
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possible In circulation of ln m-mon-ouite.
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In accordance with pr "grAphe8 a) and c), 10 tank (1) of figures 1 and 2, will be approximately cylindrical and horizontal. We define * * or axis xx 'as the perpendicular
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raised to a cross section of 1 * tank (1), at its center or near the last oe. Dna the present description, two walls plftneo prftl1leH (2) are roccorddon to a bottom oy11ndqu \ (3) provided with inclined chutes (4) t emerge donate the drain holes (5).
The whole is surmounted by a dome (6), 1. steam is vpauée pmr lu pipe (7) # Two end points (8) close ist oheudire.
A constructive vanat is shown in Figure 5; in this particular case, the ferrule is really cylindrical, which represents advantages from the practical point of view and resistance.
The f "iscepu (9) can be formed of plates, (10), fulfilling the conditions claimed at the tip (4) and (5), arranged vertically, or parallel to the plane of symmetry of the boiler, as they are drawn on Figures 1 and 2, is perpendicular to this plane. In the latter case, the bundle is closed laterally by two walls, of shape and orientation such as the flow conditions.
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mentioned in the pnr-grophes zur) and e) are 8J1ttisff8itos.
The vapor removal is carried out here by the pipes (11) opening on both sides of the plates (10); it is also possible to design a central supply. In the bundle described in figure 1, the manifold (12) of waters
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condensed, that (13) dtincondensftblea, are located d "na a vertical and perpendicular pl * n or plane of symmetry of IR boiler. The elimination of these products is carried out respectively by the pipes (14) and (15).
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The syrup is introduced into the mppre .. at different * points, preferably located under the end of the boiler so as to obtain a homogeneous mixture very quickly. From my
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the same idea, it makes sense to feed the neighbor-. ge of pointa where we inject inconensibles.
The shape of the beam is contoured to account for flow conditions.
Shapes (16) intended to improve the circulation conditions of the treated liquid, the path of which is indicated by the dotted line (17), are dipsosed. The pipes (15) open, in accordance with point (2), at M and N, the bottom point of the boiler? the vapor from the incondensebles purge can be recycled through the water, either in full or in part depending on the nature of the product. The heating plates (10) of the figures 3 and 4 can pvoir their upper (18) and lower (19) edges slightly inclined to facilitate the ûvemtaion of enux and incondensables.
The plates (20) which replicate the panel (10) are welded and provided with spacers (21). On the other hand, t gutters (22) intended to stop the Nusselt film and to evacuate the condensed water, are characterized by the fact that they are of width less than the internal width of the plates (10) which allows ux incondensnbles to follow the path (23). The heating plates (10) can be fixed or suspended from the walls (8) by legs (24). the production of canvas plates that (10) makes it possible to satisfy point (4).
In the space "a" (figure 2) a section narrowing is created to take account of the acceleration of the material das si fall,
The narrowing of the lower part "b" is mainly due to the division of the flow, part of which rises between the heating surfaces and of which the otter continues its progression towards the low points of the boiler.
In addition, the device has the following features! - its height is smaller than that of @
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ordinary devices of the same kind, this uqifailet its implantation, - it is easy to design a fabirc8on Stantderdis of devices of different sizes and which can be built by simple variation of the longitudinal dimension.
The enlargement of a given device can be carried out according to the same principle.
.11 is obvious that these construction varinatnese, will not, aucey caw, allow to claim to go beyond the spirit of the invention,