Installation de transfert de chaleur
à fluide caloporteur La présente invention se rapporte à une installation de transfert de chaleur à fluide caloporteur.
Une des meilleures façons de transférer de la chaleur consiste à faire circuler un fluide caloporteur produit par évaporation d'un liquide dans un évaporateur et à recondenser ce fluide dans un condenseur situé au point d'utilisation de la chaleur. Pour faire circuler
ce fluide caloporteur il faut renvoyer le liquide reformé dans le condenseur vers l'évaporateur. Lorsque le condenseur est situé à un niveau plus élevé que l'évaporateur, le retour du liquide peut se faire par gravité. Lorsque
ce n'est pas le cas, il est nécessaire de prévoir une pompe de retour ou un dispositif à mèche dans lequel le liquide est aspiré par capillarité.
L'emploi d'une pompe mécanique rend l'installation complexe et relativement peu sûre. Lorsqu'un dispositif
à mèche est utilisé, l'installation n'offre qu'un rendement thermique relativement faible par suite de la faiblesse des forces de capillarité et par suite de la sensibilité de celles-ci aux accélérations.
L'invention a pour objet une installation à fluide caloporteur ayant une grande sûreté et un rendement thermique élevé.
L'installation suivant l'invention comprend un circuit de retour de liquide reliant la sortie du condenseur à l'entrée de l'évaporateur qui se caractérise en ce qu'il comprend un réservoir pour le liquide,
ce réservoir ayant une entrée et une sortie, une première
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entrée du réservoir afin d'admettre du liquide du condenseur dans le réservoir lorsque la pression dans
le condenseur est supérieure à la pression du liquide dans le réservoir, et une seconde soupape connectée entre la sortie du réservoir et l'entrée de l'évaporateur afin d'admettre du liquide du réservoir dans l'évaporateur lorsque la pression dans l'évaporateur est inférieure
à la pression du liquide dans le réservoir.
Deux modes de réalisation d'une installation suivant l'invention vont être décrits à titre d'exemple avec référence aux dessins joints sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un premier exemple de mode de réalisation suivant l'invention ;
- la figure 2 représente schématiquement un deuxième exemple de mode de réalisation.
L'installation de transfert de chaleur représentée schématiquement à la figure 1 comprend un évaporateur 1 situé au point chaud de l'installation et un condenseur 2 situé en un point froid, cet évaporateur 1 et ce condenseur 2 étant reliés entre eux par une conduite, de fluide caloporteur 3. L'évaporateur 1 contient un liquide 4 qui, sous l'action de la chaleur dont l'apport est
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constitue le fluide caloporteur. Celui-ci circule dans la conduite 3 qui débouche dans le condenseur 2 où la vapeur se trouve recondensée en libérant la chaleur latente qui se trouvait absorbée dans la vapeur. La
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liquide reformé à la base du condenseur 2 doit être renvoyé à l'évaporateur par une conduite de retour 6
pour que dans l'évaporateur 1 le liquide soit en équilibre avec la vapeur.
Suivant l'invention, la conduite de retour 6 comporte deux soupapes 7 et 8 entre lesquelles est connecté un réservoir 9.
Supposant initialement que la quantité de
vapeur produite par unité de temps est égale à la quantité de vapeur condensée pendant cette même unité de temps,
la production nette de vapeur est nulle et la pression reste constante dans l'installation. A partir de ce moment, la quantité de liquide tend à augmenter dans le condenseur 2 et à diminuer dans l'évaporateur. 1. Dans
le condenseur 2, le film de liquide sur les parois augmente l'épaisseur de celles-ci et diminue le coefficient d'échange thermique de ces parois, ce qui a pour effet
de réduire la quantité de vapeur qui se condense.
Dans l'évaporateur 1 la production de vapeur peut a) rester la même, b) augmenter, c) diminuer en une quantité moindre que la réduction de condensation dans le condenseur 2, d) diminuer en une quantité plus importante que la réduction de condensation dans le condenseur.
Dans les trois premiers cas, la production
nette de vapeur tend à augmenter, de sorte que la pression dans l'installation augmente par rapport à la pression
du liquide dans le réservoir 9. En conséquence, la soupape 7 s'ouvre et le liquide est pompé du condenseur 2 vers le réservoir 9.
Dans le quatrième cas, la production nette de vapeur tend à diminuer ainsi que la pression par rapport
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quence, la soupape 8 s'ouvre et le liquide est pompé
du réservoir 9 vers l'évaporateur 1.
L'installation décrite fonctionne en manière telle que la production nette de vapeur est maintenue pratiquement nulle. Dès qu'une différence se produit entre la quantité de vapeur produite et la quantité de vapeur condensée, la variation de pression qui se crée rétablit l'équilibre.
Le réservoir 9 et les conduites 3 et 6 sont isolées thermiquement afin que les échanges thermiques
se produisent uniquement dans l'échangeur 1 et dans le condenseur 2, et afin que, en régime permanent, le liquide et sa vapeur aient partout pratiquement la même température.
Le réservoir 9 peut être placé en un èndroit quelconque de l'installation : en un endroit isolé comme représenté à la figure 1, dans l'évaporateur 1 ou dans
le condenseur 2, ou encore dans la conduite de vapeur comme montré à la figure 2. Sur cette figure on a repris les mêmes références numériques que sur la figure 1. La conduite de liquide 6 est située à l'intérieur de la conduite de vapeur 3. Elle comprend un premier tronçon 6a qui s'étend depuis l'extrémité 2 de la conduite de vapeur 3 aménagée d'une manière connue en soi pour former condenseur, jusqu'à l'intérieur du réservoir 9 également contenu à l'intérieur de la conduite 3, et un second tronçon 6b qui s'étend depuis le réservoir 9 jusqu'à l'extrémité 1 de la conduite 3, aménagée pour former évaporateur. La partie de la conduite 3 où sont situés le réservoir 9 et les soupapes 7 et 8 est isolée thermiquement pour constituer une section adiabatique.
REVENDICATIONS
1.- Installation de transfert de chaleur à
fluide caloporteur comportant un évaporateur pour produire le fluide caloporteur à partir d'un liquide,
un condenseur pour recondenser le fluide caloporteur
en liquide et un circuit de retour de liquide reliant
la sortie du condenseur à l'entrée de l'évaporateur, caractérisée en ce que le circuit de retour de liquide comprend :
- un réservoir pour le liquide, ce réservoir ayant une entrée et une sortie,
- une première soupape connectée entre la sortie du condenseur et l'entrée du réservoir afin d'admettre du liquide du condenseur dans le réservoir lorsque la pression dans le condenseur est supérieure à la pression du liquide dans le réservoir, et
- une seconde soupape connectée entre la sortie du réservoir et l'entrée de l'évaporateur afin d'admettre du liquide du réservoir dans l'évaporateur lorsque la pression dans l'évaporateur est inférieure à la pression du liquide dans le réservoir.
Heat transfer plant
The present invention relates to a heat transfer installation using a heat transfer fluid.
One of the best ways to transfer heat is to circulate a coolant produced by evaporating a liquid through an evaporator and re-condense this fluid in a condenser at the point of use of the heat. To circulate
this coolant must be returned the reformed liquid in the condenser to the evaporator. When the condenser is located at a higher level than the evaporator, the return of the liquid can be done by gravity. When
this is not the case, it is necessary to provide a return pump or a wick device in which the liquid is sucked by capillary action.
The use of a mechanical pump makes the installation complex and relatively unsafe. When a device
wick is used, the installation only offers a relatively low thermal efficiency owing to the weakness of the capillary forces and owing to the sensitivity thereof to accelerations.
The subject of the invention is a heat transfer fluid installation having great safety and high thermal efficiency.
The installation according to the invention comprises a liquid return circuit connecting the outlet of the condenser to the inlet of the evaporator which is characterized in that it comprises a reservoir for the liquid,
this reservoir having an inlet and an outlet, a first
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inlet of the tank in order to admit liquid from the condenser into the tank when the pressure
the condenser is greater than the pressure of the liquid in the tank, and a second valve connected between the outlet of the tank and the inlet of the evaporator in order to admit liquid from the tank into the evaporator when the pressure in the evaporator is lower
to the liquid pressure in the tank.
Two embodiments of an installation according to the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings in which:
- Figure 1 schematically shows a first exemplary embodiment according to the invention;
- Figure 2 schematically shows a second exemplary embodiment.
The heat transfer installation shown schematically in Figure 1 comprises an evaporator 1 located at the hot point of the installation and a condenser 2 located at a cold point, this evaporator 1 and this condenser 2 being interconnected by a pipe, of coolant 3. The evaporator 1 contains a liquid 4 which, under the action of heat, the input of which is
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constitutes the heat transfer fluid. This circulates in line 3 which opens into condenser 2 where the steam is recondensed, releasing the latent heat which was absorbed in the steam. The
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liquid reformed at the base of condenser 2 must be returned to the evaporator through a return line 6
so that in evaporator 1 the liquid is in equilibrium with the vapor.
According to the invention, the return line 6 comprises two valves 7 and 8 between which a reservoir 9 is connected.
Assuming initially that the quantity of
steam produced per unit of time is equal to the quantity of steam condensed during this same unit of time,
the net production of steam is zero and the pressure remains constant in the installation. From this moment, the quantity of liquid tends to increase in the condenser 2 and to decrease in the evaporator. 1. In
the condenser 2, the film of liquid on the walls increases the thickness of the latter and reduces the heat exchange coefficient of these walls, which has the effect
reduce the amount of vapor that condenses.
In evaporator 1 the production of steam can a) remain the same, b) increase, c) decrease in an amount less than the reduction of condensation in the condenser 2, d) decrease in an amount greater than the reduction in condensation in the condenser.
In the first three cases, the production
net steam tends to increase, so that the pressure in the installation increases relative to the pressure
liquid in tank 9. As a result, valve 7 opens and liquid is pumped from condenser 2 to tank 9.
In the fourth case, the net steam production tends to decrease as well as the pressure relative to
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quence, valve 8 opens and the liquid is pumped
from tank 9 to evaporator 1.
The installation described operates in such a way that the net production of steam is kept practically zero. As soon as a difference occurs between the quantity of steam produced and the quantity of condensed steam, the pressure variation which is created restores the equilibrium.
The tank 9 and the pipes 3 and 6 are thermally insulated so that the thermal exchanges
occur only in exchanger 1 and in condenser 2, and so that, in steady state, the liquid and its vapor have practically the same temperature everywhere.
The tank 9 can be placed anywhere in the installation: in an isolated location as shown in figure 1, in the evaporator 1 or in
the condenser 2, or again in the steam line as shown in Figure 2. In this figure the same numerical references as in Figure 1 have been used. The liquid line 6 is located inside the steam line 3. It comprises a first section 6a which extends from the end 2 of the steam pipe 3 arranged in a manner known per se to form a condenser, to the interior of the tank 9 also contained inside. of the pipe 3, and a second section 6b which extends from the reservoir 9 to the end 1 of the pipe 3, arranged to form an evaporator. The part of the pipe 3 where the reservoir 9 and the valves 7 and 8 are located is thermally insulated to form an adiabatic section.
CLAIMS
1.- Heat transfer installation at
heat transfer fluid comprising an evaporator to produce the heat transfer fluid from a liquid,
a condenser to recondense the heat transfer fluid
in liquid and a liquid return circuit connecting
the condenser outlet at the evaporator inlet, characterized in that the liquid return circuit comprises:
- a reservoir for the liquid, this reservoir having an inlet and an outlet,
- a first valve connected between the outlet of the condenser and the inlet of the tank in order to admit liquid from the condenser into the tank when the pressure in the condenser is greater than the pressure of the liquid in the tank, and
a second valve connected between the outlet of the reservoir and the inlet of the evaporator in order to admit liquid from the reservoir into the evaporator when the pressure in the evaporator is lower than the pressure of the liquid in the reservoir.