Chaudière pour le chauffage de liquides.
La présente invention a pour objet une chaudière convenant pour le chauffage de liquides, dans laquelle l'énergie thermique est transmise successivement par rayonnement de la flamme et des produits de combustion et ensuite par convection entre les produits de combustion et une partie des parois du foyer. Conformément à l'invention, la chaudière comporte d'une part une partie de paroi constituée de tubes parallèles, quasijointifs et pourvus de tôles assurant la continuité de cette partie de paroi, les extrémités des tubes étant reliées à deux boites à liquide dont l'une est traversée par le brûleur et dont l'autre comporte des ajutages servant d'entrée et de sortie du JL liquide.
D'autre part, la chaudière comporte un faisceau tubulaire qui jouxte les bords longitudinaux de la dite première partie de paroi pour former le foyer, est placé parallèlement aux tubes quasi-jointifs et constitué de tubes à ailettes disposés en quinconce. Les ailettes des différents tubes sont insérées les unes entre les autres, en vue de former des chicanes par lesquelles
les produits de combustion peuvent quitter le foyer latéralement
en cédant par convection leur énergie thermique au faisceau tubulaire
Avantageusement, le faisceau tubulaire est constitué par des tubes à ailettes hélicoïdales soudées de chant sur la
paroi des tubes.
En vue de réaliser une chaudière de faible hauteur de construction, se montant aisément dans des sous-sols à plafond bas, les tubes quasi-jointifs sont horizontaux et disposés soit au-dessus, soit au-dessous du faisceau tubulaire.
On a constaté que le rendement thermique de cette chaudière dépasse 90%, calculé sur le pouvoir thermique inférieur
du combustible. On peut aisément la combiner avec un dispositif connu de contact direct des produits de combustion avec un liquide et réaliser alors un rendement thermique de l'ordre de 95% par rapport au pouvoir thermique supérieur du gaz de combustion. Ce dispositif de contact direct des produits de combustion avec un liquide est disposé en amont de la cheminée d'évacuation des produits de combustion.
Comme on le sait, le liquide chauffé par contact direct avec les produits de combustion peut servir, soit directement, soit par l'entremise d'un échangeur de chaleur, au maintien de la température de l'eau de piscines, aux installations de douches ou au chauffage par le plafond de locaux d'habitation ou industriels, alors que le liquide chauffé dans la chaudière suivant l'invention, par rayonnement de la flamme et des gaz de combustion sur la partie de paroi formée de tubes quasi-jointifs et par convection dans la partie à faisceau tubulaire, sert normalement au chauffage central courant. Dans certains cas, le liquide chauffé par contact direct avec les produits de combustion peut être joint au courait de liquide devant traverser la chaudière faisant l'objet de l'invention.
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formes d'exécution de l'invention.
La Fig.l montre schématiquement une chaudière dans laquelle le faisceau tubulaire est au-dessus de la partie de paroi
à tubes quasi-jointifs;
la Fig.2 en est une coupe suivant la ligne II-II
de la Fig.l;
la Fig.3 montre une chaudière dans laquelle la partie de paroi à tubes quasi-jointifs est au-dessus du faisceau tubulaire;
la Fig.4 en est une coupe suivant la ligne IV-IV
de la Fig.3;
la Fig.5 représente une combinaison d'une chaudière suivant l'invention et d'un dispositif de contact direct des produits de combustion avec un liquide, et
la Fig.6 en est une coupe suivant la ligne VI-VI de
la Fig.5.
La chaudière comporte une partie de paroi 1 constituée de tubes 2 quasi-jointifs, lisses ou pourvus de nervures longitudinales, garnis extérieurement de tales 3 assurant l'étanchéité de cette partie de paroi. Les extrémités des tubes 2 sont reliées à des boites à liquide 4 et 5 de manière à subdiviser l'ensemble de ces tubes en plusieurs groupes parcourus en sens différents par
le liquide à chauffer. La botte à liquide 4 est traversée d'ajutages 6 et 7 dont le premier sert à l'entrée du liquide froid
et le second à la sortie du liquide chaud, comme indiqué par des flèches. La boite à liquide,5 est traversée par un brûleur 8 étalant sa flamme le long des tubes 2. Les bottes à liquide 4 et 5 ren-ferment des subdivisions 9 pour canaliser dans les tubes 2 le liquide en plusieurs courants, utilisant chacun un certain nombre de tubes 2 en parallèle.
La chaudière comporte en outre un faisceau tubulaire
10 qui est constitué de tubes parallèles à ailettes enchevêtrées et disposé pour fermer le foyer dans l'ouverture laissée par la partie de paroi 1. Les ailettes des tubes, de préférences des ailettes hélicoïdales soudées de chant sur les tubes, sont intercalées les unes entre les autres et forment des chicanes par lesquelles les produits de combustion peuvent s'échapper latéralement du foyer en cédant leur chaleur par convection à l'ensemble des tubes constituant le faisceau tubulaire. Les produits de combustion ayant traversé le faisceau tubulaire sont recueillis dans un conduit 11 s'é-
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minée.
Le faisceau tubulaire peut être disposé au-dessus de la partie de paroi à tubes quasi-jointifs (Figs.l et 2) ou au-dessous de cette dernière partie (Figs.3 et 4). Dans les deux cas, on obtient un excellent rendement thermique dû aux faits que les tubes quasi-jointifs présentent une grande surface apte à capter aisément la chaleur rayonnante de la flamme et des produits de combustion et que le faisceau tubulaire reçoit par convection la chaleur sensible des produits de combustion qui traversent ce faisceau. Une chaudière d'essai, calculée pour 16000 kcal/h, a produit plus de 20.000 kcal/h et ce avec un rendement de 91% du pouvoir calorifique inférieur d'un combustible gazeux.
En acceptant une hauteur de construction plus grande, la chaudière pourrait aussi être disposée verticalement. Elle peut être combinée facilement avec un dispositif connu de contact direct des produits de combustion avec un liquide caloporteur, quelle que
<EMI ID=3.1> ou même verticale. Les Figs. 5 et 6 montrent à titre d'exemple une combinaison de la chaudière suivant la Fig.l avec un dispositif comprenant un dôme 13 qui ferme l'ouverture de sortie des produits
do combustion de la chaudière et contient un bac 14 dans lequel plonge sur toute la longueur de ce dernier un récipient 15 contenant sur un fond en treillis un empilage de corps de remplissage
16, arrosés par un liquide froid qui entre par la conduite 17 et se répartit sur toute la surface des corps de remplissage par un système à douche 18. Les produits de combustion ayant traversé
le faisceau tubulaire 10 sont obligés de contourner les parois longitudinales du bac 14 et d'entrer par le dessous dans l'empilage
16 dans lequel ils rencontrent le liquide de ruissellement, en cédant à ce dernier la chaleur de condensation de l'eau se trouvant dans les produits de combustion. Le liquide de ruissellement ainsi chauffé se rassemble dans le fond du bac 14 et est évacué par
la conduite 19 vers le lieu d'utilisation de la chaleur qu'il a reçu. Eventuellement, il passe par un échangeur de chaleur, dans lequel il cède sa chaleur à un liquide de consommation.
La chaudière, ainsi que le dispositif de contact direct des produits dec combustion avec un liquide sont entourés d'une cou-
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et 6.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution qui ont été décrites et représentées à titre d'exemple et on ne, sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications
REVENDICATIONS
1.- Chaudière convenant pour le chauffage de liquides dans laquelle l'énergie thermique est transmise successivement par rayonnement de la flamme et des produits de combustion et par convection entre les produits de combustion et une partie des parois du foyer, caractérisée en ce qu'elle comporte, d'une part, une partie de paroi constituée de tubes parallèles, quasi-jointifs et pourvus de tôles assurant la continuité de cette partie de paroi, les extrémités des tubes étant reliées à deux boites à liquide
dont l'une est traversée par le brûleur et dont l'autre comporte des ajutages servant d'entrée et de sortie du liquide, et d'autre part, jouxtant les bords longitudinaux de la dite partie de paroi pour fermer le foyer, un faisceau tubulaire qui est placé parallèlement aux tubes quasi-jointifs et constitué de tubes à ailettes disposés en quinconce, les ailettes des différents tubes étant insérées les unes entre les autres, en vue de former des chicanes par lesquelles les produits de combustion peuvent quitter le foyer latéralement en cédant par convection leur énergie thermique au faisceau tubulaire.
Boiler for heating liquids.
The present invention relates to a boiler suitable for heating liquids, in which the thermal energy is transmitted successively by radiation of the flame and the combustion products and then by convection between the combustion products and part of the walls of the fireplace. . According to the invention, the boiler comprises on the one hand a wall part made up of parallel tubes, almost adjacent and provided with sheets ensuring the continuity of this wall part, the ends of the tubes being connected to two liquid boxes whose one is crossed by the burner and the other of which has nozzles serving as the inlet and outlet of the liquid JL.
On the other hand, the boiler comprises a tube bundle which adjoins the longitudinal edges of said first wall part to form the hearth, is placed parallel to the quasi-contiguous tubes and consists of finned tubes arranged in staggered rows. The fins of the various tubes are inserted between each other, in order to form baffles through which
combustion products can leave the fireplace sideways
by transferring their thermal energy to the tube bundle by convection
Advantageously, the tubular bundle is formed by tubes with helical fins welded to the edge of the
tube wall.
With a view to producing a boiler with a low construction height, fitting easily in basements with a low ceiling, the quasi-contiguous tubes are horizontal and arranged either above or below the tube bundle.
It has been found that the thermal efficiency of this boiler exceeds 90%, calculated on the lower thermal power
fuel. It can easily be combined with a known device for direct contact of the combustion products with a liquid and then achieve a thermal efficiency of the order of 95% with respect to the higher thermal power of the combustion gas. This device for direct contact of the combustion products with a liquid is arranged upstream of the combustion products discharge chimney.
As we know, the liquid heated by direct contact with the combustion products can be used, either directly or through a heat exchanger, to maintain the temperature of the water in swimming pools, in shower installations. or for heating by the ceiling of residential or industrial premises, while the liquid heated in the boiler according to the invention, by radiation of the flame and combustion gases on the part of the wall formed by quasi-contiguous tubes and by convection in the tube bundle part, normally used for current central heating. In certain cases, the liquid heated by direct contact with the combustion products can be joined to the flow of liquid which has to pass through the boiler forming the object of the invention.
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embodiments of the invention.
Fig.l shows schematically a boiler in which the tube bundle is above the wall part
with quasi-contiguous tubes;
Fig. 2 is a section along the line II-II
of Fig.l;
Fig.3 shows a boiler in which the wall part with quasi-contiguous tubes is above the tube bundle;
Fig. 4 is a section along the line IV-IV
of Fig.3;
FIG. 5 represents a combination of a boiler according to the invention and of a device for direct contact of the combustion products with a liquid, and
Fig. 6 is a section along the line VI-VI of
Fig. 5.
The boiler comprises a wall part 1 made up of almost contiguous tubes 2, smooth or provided with longitudinal ribs, lined on the outside with plates 3 ensuring the sealing of this wall part. The ends of the tubes 2 are connected to liquid boxes 4 and 5 so as to subdivide all of these tubes into several groups traversed in different directions by
the liquid to be heated. The liquid boot 4 is crossed by nozzles 6 and 7, the first of which is used to enter the cold liquid
and the second at the outlet of the hot liquid, as indicated by arrows. The liquid box, 5 is crossed by a burner 8 spreading its flame along the tubes 2. The liquid bundles 4 and 5 re-close subdivisions 9 to channel the liquid into the tubes 2 in several streams, each using a certain number of tubes 2 in parallel.
The boiler also has a tube bundle
10 which is made up of parallel tubes with entangled fins and arranged to close the hearth in the opening left by the wall part 1. The fins of the tubes, preferably helical fins welded edgewise to the tubes, are interposed one between the others and form baffles through which the combustion products can escape laterally from the hearth by releasing their heat by convection to all the tubes constituting the tube bundle. The combustion products which have passed through the tube bundle are collected in a duct 11
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mined.
The tube bundle can be arranged above the part of the wall with quasi-contiguous tubes (Figs.l and 2) or below the latter part (Figs.3 and 4). In both cases, excellent thermal efficiency is obtained due to the fact that the quasi-contiguous tubes have a large surface capable of easily capturing the radiant heat of the flame and of the combustion products and that the tube bundle receives the sensible heat by convection. combustion products passing through this bundle. A test boiler, calculated for 16,000 kcal / h, produced more than 20,000 kcal / h and this with an efficiency of 91% of the lower calorific value of a gaseous fuel.
By accepting a greater construction height, the boiler could also be arranged vertically. It can be easily combined with a known device for direct contact of the combustion products with a heat transfer liquid, whatever
<EMI ID = 3.1> or even vertical. Figs. 5 and 6 show by way of example a combination of the boiler according to Fig.l with a device comprising a dome 13 which closes the product outlet opening
of the boiler and contains a tank 14 in which immerses over the entire length of the latter a receptacle 15 containing on a lattice bottom a stack of filling bodies
16, sprayed with a cold liquid which enters through line 17 and is distributed over the entire surface of the filling bodies by a shower system 18. The combustion products having passed through
the tube bundle 10 are forced to bypass the longitudinal walls of the tank 14 and enter the stack from below
16 in which they meet the runoff liquid, transferring to the latter the heat of condensation of the water present in the combustion products. The runoff liquid thus heated collects in the bottom of the tank 14 and is discharged by
line 19 to the place of use of the heat it has received. Optionally, it passes through a heat exchanger, in which it transfers its heat to a liquid for consumption.
The boiler, as well as the device for direct contact of the combustion products with a liquid are surrounded by a
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and 6.
Of course, the invention is not limited to the embodiments which have been described and shown by way of example and one would not depart from its scope by making modifications thereto.
CLAIMS
1.- Boiler suitable for the heating of liquids in which thermal energy is transmitted successively by radiation of the flame and the combustion products and by convection between the combustion products and part of the walls of the hearth, characterized in that it comprises, on the one hand, a wall part made up of parallel tubes, almost contiguous and provided with plates ensuring the continuity of this wall part, the ends of the tubes being connected to two liquid boxes
one of which is crossed by the burner and the other of which has nozzles serving as the inlet and outlet of the liquid, and on the other hand, adjoining the longitudinal edges of said wall part to close the hearth, a beam tubular which is placed parallel to the quasi-contiguous tubes and consists of finned tubes arranged in staggered rows, the fins of the various tubes being inserted between each other, in order to form baffles through which the combustion products can leave the hearth laterally by transferring their thermal energy to the tube bundle by convection.