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Elément de support.
La présente invention concerne un élément de support sur lequel un fluide peut s'écouler sous forme d'uno pellicule, est élément pouvait être utilise dans los tours de refroisissoment, les appareils de traitement d'effluents et les installations chimiques en général,
Il existe de nombreux types différente de tours de refroidissement mais deux types principaux prédominent, à savoir le type ouvert à !-'atmosphère dans lequel l'eau est pulvérisée au-dessus d'une structure communiquant avec 1-'atmosphère et le type;
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che;ia1è dans lequel le rcfroidisceaent est effectua dcnû un catace close l'8zent de refroidissement dtant débit6 par aspiration ou par tirage forad. Le tirage peut étre horizontal ou vert1l' cal.
On refroidit l'oau en la laissant descendre de manière quelle pr6Dcnte une surface spdcifiquo étendue au contact d'un contrecourant ou RL1.'1 fl8"t transversal d'un gaz 3'iâd,, 3.. s.'l.a?Zlk
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de l'air, L'air peut gJ81f;7Y'0x" au bas de la tour en vue d'un refroii ! d1:.H.nont à contre-courant ou il peut 8tre introduit 1-teraleMent j lorzque l'on préfère utiliser 'un refroidissement à CQUNm'tB croisé3.
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. Bien entendu, l'efficacité du refroidissement de l'eau àiagmente ,c la. surface spécifique d'nne masse doau donnée prêsentoe à l'air froid et on peut recourir à divers prosëdës pour obtsais' un rapport surface DpÓc1f"icue:volv.mc ,LSi',"Ai. fs=W8l! pour :. 4é1 '..i>, er:?1üt'.. 44N':Fi.'J 1:.1 éal1sation3 OOIDrI.1.!3Sp en pulvérise l"eau sur ..
\l'on ensesible de lattes étroitement espacées et inclinées par lapport à la verticale JI CI}S iattos 5e trouvait en dessous du point de débit de loau et à l'intérieur Ct.Ba"2 courant ca6.'22.é4a'3', ou trans- , versal dea5.,-. fo1dJ 11eu peut ruisseler sur la surface inclinée 1(1 i . ,'2>' F.**. de lattes et peut té8ttter sur ;me autre série de 1 lêtt$ qui , ôté placéo à 'une certaine distance en dessous de la. et ce processus' se répète jusqu'zxu bas de la tova, Ce sys" tm0 est connu sous le nom de rofroidissement en gouttelettes.
On est arriva récemment à augmenter les surfaces' spécifiques par unité de volume d'eau en permettant à 1>'euu due Fuis"' soley sous la form@ d#tl0 pellicule sur des éléments de support ,".dreb v $ pr6Dentt ."3' grande surface spécifique au courant d1n1r Los éléments da iJ't\ppor1. mont habituellement superposes ou empilés
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pour forcer ce que 1'or dénomme un garnissage à écoulement pelliculaire
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Pour en second procédé do refroidissement dénommés refroidissement par 1P;t pell.ct11':lire il est clair que l'efficacité du :
rfro1dtssemÇ\nt augmente avec la surface dont on -
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dispose comme support pour la pellicule d'eau dans un espace don
Ceci est également nécessaire dans un appareil servan à traiter un effluent liquide ou des eaux résiduaires dans les- quelles l'effluent est oxydé biologiquement par passage à trave. un filtre comprenant un empilage d'éléments de support.Afin d'e surer un taux d'oxydation biologique élevé, il faut présenter .
. surface spécifique élevée par unité de volume dans le filtre. F même temps, les micro-organismes qui croissent rapidement ne de vent pas pouvoir être détachés facilement des surfaces du filtr sinon ils colmateraient les interstices du filtre...
Dans les installations chimiques, par exemple dans laveurs et les tours à absorption, des éléments de support se? souvent nécessaires et permettent aux liquides de s'écouler sur leurs surfaces sous la forme d'une pellicule qui présente une gr, surface de contact spécifique pour les gaz qui doivent être, p. exemple, lavés ou absorbés.
L'invention concerne un élément de support sur leque: un fluide peut s'écouler sous la forme d'une pellicule, cet él ment étant fait d'une feuille de matière polymère organique. 1 matière polymère organique est de préférence une matière ther, plastique choisie par exemple parmi le poly(chlorure de vinyl poly(méthacrylate de méthyle), le polypropylène, le polyéthyl le chlorure de polyvinylidène., les copolymères du chlorure de vinyle et de l'acétate de vinyle, le polystyrène, les polymèr d'oxyméthylène et les polyesters tels que le téréphtalate de @ éthylène.
Selon l'invention, un élément de support comprend une feuille d'une matière polymère organique présentan un grand nombre de creux et de saillies ou protubérances mou@ par rapport à un plan médian de la feuille, certains creux e certaines saillies au moins ayant la forme d'un tronc do pyr.
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ou de cône.
Dans le présent mémoire, par le terme "tronc de pyra- mide" on entend également un corps qui, bien que ressemblant à un tronc normal,, comporte une face supérieure présentant trois côtés ou davantage ou, en variante,une face supérieure qui est circulaire, elliptique ou de toute autre forme appropriée, la forme de la face supérieure étant indépendante du nombre de c8t6s ¯ prévus sur la face inférieure. On comprendra que, lorsque la face supérieure ne comporte pas le même nombre de cotés que la face inférieure, les faces latérales ne sont pas dos trapèzes vrais, bien qu'ils puissent encore ressembler à des trapèzes malgré qu'ils ne soient pas plats.
Par le terme "cône" utilisé dans ce mémoire, on entend également des formes engendrées de manière générale par la rotation de lignes courbes ainsi que de lignes droites, par exemples des hyperboloïdes. On désire également inclure dans ces définitions un corps dont la ou les faces latérales ne sont pas lisses mais présentent une autre configuration superficielle déterminée.
Lorsqu'on construit des garnissages à écoulement pelli. culaire à partir des éléments de support suivant l'invention, on peut empiler ou superposer les éléments de.manière que les faces supérieures des creux et des saillies tronconiques coïncident avec des faces analogues prévues sur les éléments voisins soit directement, soit par l'intermédiaire d'une feuille plane intercalaire ou de moyens d'écartement formant entretoises.
Afin que les faces supérieures des éléments voisins puissent être amenées en contact superficiel, elles sont avantageusement disposées dans un plan parallèle au plan médian de la feuille. En variante, les faces supérieures des saillies et des creux peuvent être inclinées par rapport à un plan parallèle au plan médian de la feuille. Dans ce cas, afin que les faces supérieures correspondantes puissent être disposées en
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contact superficiel, il faut qu'elles soient 1ncl1n6o sxa 'en sens opposé.
. En. fonctionnement, 1o garnissage à. écoulemont pOl11c"lairo est habituellement place de reani re que le plan n6dinn do chaque élément de support se trouve dans un plan vertical.
Dans un c.a.m1ss8gQ proféré comprenant un oap.o (10r, éléments de support suivant '1nvention chaque dissent de support est attache à un' autre élément de suppprt scmblablo 'au moyen d'un adhésif à,au moins,certains endroitc où les 'coi:j supérieures des creux et des saillies tronques d'w:
1, çn,â eçuln- cident avec des faces analogues prévues sur un diront voisine Si on utilise un moule pour produire des éléments de support et si on dispose les creux et les saillies tronconiquos moulés, dent los faces supérieures sont utilisées pour le collage, d'une manière appropriée sur l'élément de support, on peut alors amener les faces supérieures correspondantes de feuilles voisines dans une position de contact simplement en retournant une feuille et en 1a posant contre l'autre feuille.
On peut former un empilage de feuilles en retournant une feuille sur deux. Un garnissage type est formé d'un empilage d'éléments de support rectangulaires fait '
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d'une feuille de 0,25 mm d²épaisseur d'un copolymère de chlorure de vinyle et d'acétate de vinyle musurant 61 cm sur 61 cm. Les dimensions finales du garnissage sont de 61 cm sur 61 cm sur 61 c: Une structure présentant environ ces dimensions est préférable parce que ces dimensions sont commodes et ou'un ouvrier peut enco manipuler cette structure sans trop de difficultés. Cependant, d'autres considérations telles que par exemple les distances enta . les supports peuvent conduire à l'utilisation de structures de dimensions plus ou moins grandes.
On construit un autre garnissage à écoulement pelliculaire en empilant en alternance un élément de support rectangulaire comme décrit plus haut et des feuilles planes rectan-
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claire s d-lune ;nat1èro polyzéro organique. Les éléments de support ot les feuilles planes sont collas les uns Rux autras aux endroits où. les faces supérieures des saillies tronconiquos viennent on contact avec les feuilles planes et de préférence aux endroits où
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elles oolncident avec los faces supérieures correspondantes pré- 'vues de le-ntitro coté de la.fJ;!ui11e plane. on peut .?-1.1'1.s1 fabriquer des garnissages dû n>lrlporte quelle dimension appropriée. mi :lutro càrnissago, les aliments de support sont eiapilcs ;1'1uii 1;:<inlôii Gupcrpos6o" d.e éléments voisins 6t:
.'1.t main...
%onv.x cspi-=4¯= par des moyens d"écartement appropriés. Dans ce cas-ci; les &o>*c31s d'écartement comprennent des entrotolses en \t."'l mD.t6riu. do construction .appropria qui sont cintre les éléments voisins et qui adhèrent à ceux-ci.. En variante;, les
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parties m8ainlGs d'un élément peuvent'fortaer des organes diêcar tement qui co!ncidont avec des organes d'écartement correspondants, prévus sur un élément voisin. Lorsque les moyens d'écartement comprennent des entretoises, celles-ci sont disposées à des inter-
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valles dôterminâs sur l'élément de support,, chaque entretoise ôtant avantaseusenent intercalée entre la face d'une saillie prévue sur un élément et la face d'une saillie prévue sur l'élé- . ment voisin.
Dans un autre garnissage, un empilage d'éléments de sup-' port, éventuellement muni de moyens d'écartement entre des éléments voisins et dans lequel les éléments voisins sont en contact, est suspendu une série de supports aciculaires qui sont disposés dans des plans horizontaux et qui traversent des trous ménages à des endroits correspondants dans chaque élément de support, Ce garnissage convient particulièrement bien pour une-usine chimique. De plus, il est particulièrement intéressant lorsque les éléments de support sont réalisés en une matière polymère or- ganique qui n'est pas compatible avec une matière adhésive) par exemple
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du polypropylène.
On comprendra'que les creux et les saillies moulés sur l'élément do support ne sont pas pleins.Dans 10 cas de creux et de saillies ayant une forme qui correspond à celle d'un tronc de cône ou de pyramide,ils comprennent simplement une face supérieur et une ou plusieurs facos latérales qui se terminent chacune donc le plan médian de la feuille. Pour la facilité, on se référera ci-après au bord d'une face latérale qui se trouve dans le plan médian de la feuille comme étant "le bord latéral" de cette face latérale.
De plus, on se réfère à la face inférieure du tronc de cône mais il est à remarquer que cette face inférieure n'existe pas dans l'élément suivant l'invention et on utilise simplement ce terme pour améliorer la clarté du présent mémoire.
. Dans un élément de support préféré, la majorité des saillies et des creux prévus sur l'élément de support ont le même volume et la même forme.
L'élément de support suivant l'invention peut être fabriqué à partir d'uno seule fouille ou il peut être, de préfé- rence mais pas nécessairement, formé do plusieurs couches super- posées éventuellement d'épaisseurs différentes, los couches dis- tinctes étant faites de la même matière polymère organique ou de matières différentes.
L'élément de support est de préférence fabriqué à part... d'une feuille d'une matière polymère organique ayant un module de Young de l'ordre de 7000 kg/cm2 ou plus. Cependant, lorsque l'élément de support est fait de plusieurs couches superposées, il est préférable qu'au moins une couche de l'élém soit une matière polymère organique ayant un module de Young de l'ordre de 7000 kg/cm2 ou plus, ceci étant avantageusement obtc. en utilisant des couches faites d'une matière polymère non plac tifiée ou faiblement plastifiée, c'est-à-dire une matière poly- mère ayant une teneur en plastifiant inférieure à 10%.
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On a constate qu'un ornent de support particulièrement utile pout être fabriqué à partir d'un copolymère de chlorure de vinyle et d'acétate de vinyle en une épaisseur comprise entre 0,2 ot 0,6 mm,
Dans Isolément de support suivant l'invention, bien qu'au moins certains et de préférence la majorité des creux et des saillies prévus sur la feuille soient des troncs de pyramides ou de canes comme décrit plus haut, les creux et les saillies res- tants peuvent présenter d'autres formes.
, Dans une forme d'écécution préférée do l'invention, les creux et/ou les saillies voisines ont un bord latéral commun situé dans le plan médian de la feuille.
Dans la forme d'exécution préférée mentionnée dans le paragraphe qui précède, la majorité des creux et des saillies pré- vus sur la feuille ont avantageusement la forme d'un tronc de oyramide dont la face inférieure comporte trois ou quatre côtés, Dans ce cas, les creux et les saillies qui affectent une telle forme peuvent être placés sur la feuille d'une manière telle que chaque bord latéral d'une saillie coïncide, dans le plan médian de la feuille, avec un bord latéral d'un creux. Un élément de support particulièrement approprié est un élément dans lequel une face latérale d'une saillie et une face latérale d'un creux voisin présentent une surface continue et de préférence sensiblement lisse à la pellicule de fluide.
Avec le type drôlement décrit dans le paragraphe qui précède, il est avantageux d'utiliser des saillies et des creux présentant des faces inférieures triangulaires et,dans ce casses saillies et les creux peuvent être disposés en uno série de ran- zées en travers do Isolément de telle façon qu'un bord, c'est-à- dire le bord de base de chaque face inférieure dune saillie soit disposé sur la même ligne qu'un bord, le bord de base, de la face inférieure de la saillie voisine de la même rangée.
De plus, les
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soaaets opposas aux bords de base dec fl--ces inférieures toeiéc%a lairos sont disposas sur la tsCnte ligne. i3a diroctlon do lel-1lrncment est do dans les doux caa,pcrQnd1clairc au sens dans lequel le fluide peut s'ôcoulcr sur 1616mont dû support.
Les éléments de support décrits p3uyont être f,z nr3,q.tr±g partir d'une feuille piano ou, en var1ante,par un procéda pmw exemple de moulage par injection, pay lequel 1& feuille n*xnilo ào creux et de saillies moulés peut être fabriquée sur place.. Lorsque Isolément de support est fabriqué à partir d'une feuille plane,
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los creux et les saillies peuvent être moulas sult la ±cuillo3ûr.
exemple par un procédé de façonnage sous vide qui ect bien sobre Comme mentionné plus haute en pratique, les garnissages
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z écoulement pelliculaire fabriques à partie des éléments décrits plus haut sont habituellement disposas de manière qua les plans
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médians des éléments se trouvent dans un plan vertlaal.
Dans ec cas, il est important qU'AU point d'entrée dans le carnîzzage et qu'au point de sortie du garnissage' dans le sens de 1"écoulel11on't du fluide, cet écoulement subisse un étranglement minimum. II cet également souhaitable qu'au point d'entréd et au point de sortie le fluide soit également réparti dans -toute la section du garnissage.' Compte tenu de cela, les parties marginales de l'élément do support, à des endroits correspondant au point d'entrée et au point de sortie, peuvent déterminer une répartition uniforme du fluide.
Un élément de support particulièrement intéressant est celui dans lequel les parties marginales de l'élément comportent plusieurs nervures et plusieurs chenaux moulas par rapport au pica médian de la feuille. Dans un tel élément, les nervures et les chenaux sont de préférence munis de bases planes qui occupent des plans parallèles au plan médian de la feuille.
La base de chaque nervure se termaine dans des conditions idéales dans une face supérieure d'une saillie ayant la forme spécifiée plus haut et la base de chaque chenal se termine dans un
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ac.> c%eu,i creux ayant la forme xpôuii*5,éa plus bst >r;Jqu';.a garnisses présente des nervures et dea chenaux ayant us ut#.nr dicnion3, 10 fluide qui poutre dans 10 gar4ilssa"e -1 qui cix sort est unifornement ydparti dans toute la section do a garnissage. sera décrito c1-aprè avec 9éTérence auli <3SSiôlâo o2flflQXo$±, dns lesquels :
la Fig. 1 est une vue en perspective fragmentaire d'un le ment de support suivant l'invention; la Fig. 2 est une vue en perspective fragmentaire d'un
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être é1,ômcixt ùe support suivant l'invention, et la Fixe. 3 est une photographie montrant en perapeetîce i gazrnixsqgéa à écoulement pelliculairo comprenant 'Lie empilage 'élô;nents <-iù support dans lesquels les saillies et les creux .>ù16s ont la forue deun hyperbololde, Les olenents de support représentés axxx< dessins compren**'' mt une feuillu de matière polymère organique dans laquelle sont .
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>iAôs grand nombro de saillies et de creux, Les saillies et 3D creux: ont les mimas dimensions de sorte quetiorsque l'on >toarne l'élément, les creux formés d'un côté de li feuille 3parzlssont sous la forme de saillies de I$autre côté et invar-" ?ment. Dans ce mémoire, les creux et les saillies sont moulas uns la fouilla par rapport à un plan médian de celle-ci. Pour @ lies Fig. 1 et 2, les lignes situées dans le plan dian ont été représentées par les pointillés 1.
Comme indiqua aux Fig. 1 et'2, les creux et les saillies
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ulds comprennent chacun une face supérieure plane qui peut être )ît tri.angulaire (Fig. I)o soit quadrilatérale (Fig. 2) et des ;cas latérales 2 qui se terminent chacune dans ce que l'on )pelle dans ce mémoire un "bord latéral" qui se trouve dans le .an médian de la feuille et qui est désigné par la référence 1. pur la clarté également, la face supérieure d'une saillie est
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désignée par la référence 3 et la face supérieure d'un creux par la référence 4.
Chaque bord latéral d'une saillie coïncide avec un bors latéral d'un creux voisin, les faces latérales impliquées présen- tant une surface plane continue à un fluide lorsque celui-ci est mis en écoulement sous la forme d'une pellicule sur la surface de Isolément.
Sur la Fig. 1, une partie marginale 5 correspondant au point d'entrée dans Isolément de support ou au point do sortie de celui-ci présente un grand nombre de nervures moulées 6 et de chenaux moulés 7 dont les axes sont parallèles les uns aux autre et dirigés dans le même sens que celui dans lequel le fluido est mis en écoulement. Les nervures et les chenaux présentent des parties planes 8 qui sont situées dans dos plans parallèles an plan médian de l'élément, les parties planes étant décalées du plan médian d'une distance qui leur permet de se terminer dans 1 face supérieure d'une saillie (dans le cas d'une nervure) ou d'u creux (dans le cas d'un chenal).
Dans l'élément représenté à la Fig. l, les trois bord.. latéraux de chaque saillie ou de chaque creux forment un triang dans le plan médian de la feuille. Dans ce mémoire, ce triangle est appelé "face inférieure". De plus, les saillies et les creu- sont disposés en une série de rangées en travers de l'élément d" support d'une manière telle que la base la du triangle formant .
. face intérieure d'une saillie soit disposée sur la même ligne c la base du triangle formant la face inférieure d'une autre sail de la mme rangée. Les sommets 9 des triangles formant les faces inférieures des saillies dans la môme rangée sont égaleme disposés sur la même ligne. Dans l'élément de support représen' à la Fig. l, les creux et les saillies moulés ont une forme qu correspond à celle d'un tronc de pyramide régulier, les faces supérieure et inférieure de cotte pyramide étant des triangl
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isocèles. Dans un élément type., le bord do base la de la face inférieure triangulaire % 10 cm de longueur et l'angle au sommet de cette faco inférieure est de 53 8'.
De plus, le bord de base de la face supérieure triangulaire qui se trouve dans un plan parallèle à la face inférieure a 2,5 cm de longueur et l'angle au sommet de cette face est de 53 8'. Si l'on considère une saillie ou un creux de cet élément en plan et que l'on trace une ligne entre le point médian du bord de base de la face inférieure et le sommet opposé à ce point médian, la ligne passe par le point médian du bord de base de la face triangulaire supérieure puis par le sommet de la face supérieure opposé au bord de base de la face supérieure.
La hauteur perpendiculaire du triangle formant la face inférieure est de 10 cm et la hauteur perpendiculaire du triangle formant la face supérieure est de 2,5 cm. Dans la vue en plan mentionnée plus haut, la distance entre le point médian du bord de base de la face supérieure et le point médian du bord de base de la face inférieure est de 2,5 cm.
Sur la Fig. 3, plusieurs éléments de support ont été empilés ou superposés pour former un garnissage à écoulement pel- liculaire. Les faces supérieures des saillies d'un élément de l'empilage coïncident avec les faces supérieures des saillies de Isolément voisin et les éléments voisins sont collés l'un à l'autre au moyen d'un adhésif approprié aux endroits où les faces coïncident.
En fonctionnement, le garnissage à écoulement pellicu- laire représenté est agencé de manière que le plan médian de chaque élément de support de l'empilage soit sensiblement vertical.