CA1195719A

CA1195719A - Methode and device for heating a dielectric or quasi-dielectric liquid

Info

Publication number: CA1195719A
Application number: CA000417786A
Authority: CA
Inventors: Francois Giolito; Francois Vachet
Original assignee: Rhone Poulenc Specialites Chimiques
Current assignee: Rhone Poulenc Specialites Chimiques
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1985-10-22
Also published as: EP0082092A1; FR2518351A1; EP0082092B1; BR8207165A; FR2518351B1; DE3278148D1; ATE32643T1

Abstract

1. Process for heating a dielectric liquid consisting in immersing at least one bare resistor, to the terminals of which a potential difference is applied, directly in the said liquid contained in an enclosure, characterized in that for heating a liquid with a resistivity higher than 10**8 OMEGA /cm the liquid is conducted along plate-shaped resistors so that the velocity vectors of the general motion of the liquid under natural or forced flow, in the vicinity of the resistor or resistors are tangent or parallel to the faces of the said plates.

Description

}~-30~4 ~ ~ ~5'7'~
~.~

05 La présent~ invention concerne un procédé de chaut`fage d'un produit diélectrique ou pratiquement diélectrique à l'aide d'énergie électrique. Elle concerne également un appareil de chauft`aye mettant en ceuvre iedit procédé, et l'emploi d'un tel appareil.
Dans le présent texte le terme "produit" désignera au sens chimique du terme aussi bien un produit chimique unique qu'un mélange de deux ou plusieurs produits chimiques.
Le "probuit" tel que défini ci-avant peut se présenter avant chauffage aussi bien à i'é~at liquibe qu'à l'état solibeS un produit se présentant à l'état solide pouvant passer à i'état liquide sous l'effet 1~ d'un apport de chaleur.
Le "produit" peut bien sûr ê~re constitué d'une seule phase ou de plusieurs phases, il peut par exemple se présenter sous former d'un mélange ~az/solide, liquide/liquide ou encore solideJliquide.
Le procéaé et l'appareil, obJets be la présente invention, sont plus particulièrement destinés au chauffage de fluioes caioporteurs.
Les tecnniques de chauffage de probuits à l'aide d'énergie électrique au moyen de l'effet Joule, actuellement utilisées industri~llement, sont ibentiques que le produit à chauffer soit diélectrique ou conducteur. Ainsi par exemple, les liquides sont r,abituellement, chauft`és au moyen de dispositif de chauffage comportant au moins une résistance électrique située dans une gaine métallique, un moyen o'isolation électrique tel que air, magnésie, nitrure de bore, ..~
étant prévu entre ia résistance et la surface intérieure de la ~aine~ le dispositif étant immergé au sein du liquide à chauffer.
.Le plus souvent, afin de pouvoir disposer d'une puissance suffisante, le dispositif de chauffage comporte un faisceau de résistances gainées en forme de U fixées par leurs bras libres à une plaque à travers laquelle les connexions électriques de chaque résistance en U sont assurées. La plaque permet également la t`ixation du dispositif de chaut`fage à une bride entourant une ouver';ure de l'enceinte contenant .
~..

le liquide à chauffer, cette ouverture permet aussi d'intro-duire le faisceau à l'intérieur de l'enceinte.
Bien que ce mode de chauffage donne satisfaction, il presente de nombreux inconvénients.
En effet, comme des mo~ens d'isolation electrique sont necessairement places entre la rsistance et la gaine metallique, ces moyens etant aussi, generalement, des iso-lants thermiques, il apparalt une difference de temperature importante entre la resistance elle même et la surface de la gaine participant aux echanges thermiques avec le liquide à chauffer.
De plus, la geometrie du faisceau de resistances est cause de pertes de charges importantes, de zones de stagnation-du liquide dv~c de surchauffes et de risques de degradations de celui-ci. En ou~re, cette geome~trie favorise aussi l'encrassement du faisceau.
De-par leur conception,-les faisceaux sont lourds et encombrants et de plus, chaque resistance en U implique d'ê-tre connectee ~lectri~uement a chacune de s~s extrmites~
Ceci est un inconvenient important de ce mode de chauffage, car on ne dispose pratiquement pas sur le marche de faisceaux d'une puissance unitaire disponible superieure à 200 kw, ce qui implique de pourvoir l'enceinte contenant le liquide a chauffer d'un grand nombre de faisceaux pour disposer de la puissance necessaire. Ainsi, lorsque des volumes ou des debits importants de liquide sont à chauffer, à das tempera-tures de l'ordre de 300C par exemple, dans des installations de produits chimiques, ce mode de chauffage implique un materiel encombrant et co~teux.
Pour pallier ces inconvenients pour le chauffage de produits dielectriques ou prati~uement di1ectriques à
l'aide d'ënergie electrique on a maintenant mis au point un procedé de chauffage et realise un appareil mettant en oeuvre ledit procédé.
Selon la presente invention, il est prevu un ~5'7~

procédé de chauffage d'un liquide diélectrique ou pratique-ment diélectrique a l'aide d'énergie electrique, caractérisé
en ce que on immerye directement dans ledit li~uide au moins une resistance en forme de plaque placée de façon telle ~ue les vecteurs vitesses du mouvement général du liquide en écoulement naturel ou forcé, au voisinage de la ou des résistances soient tangents ou paralleles aux faces desdites plaques et on applique une di~érence de potentiel aux bornes de la ou desdites résistances.
Par produit pratiquement diélectrique>~ on entend, dans le present texte, un produit dont ~a résistivité est supérieure à 108 ~/cm a la temperature dlutilisation.
Par directement~ o~ entend que la resistance est nue, c'est-a-dire qu'entre la resistance et le produit il n'existe pas de moyens substantiels d'isolation electri~ue, ceci n'exclut pas, que dans certains cas, et pour certaines applications, la résistance comporte un mince revêtement.
Le procédé, objet de l'invention, est tel que l'on peut appliquer aux bornes de la ou des résistances une difference de potentiel superieure à 380 V.
On peut notamment appliquer aux bornes de la resis-tance des différences de potentiel allant jusqu'a 10 000 V, des differences de potentiel de l'ordre de 5 500 V etant couramment disponibles en usin~. Bien sûr, dans ce cas, lors de la mise en oeuvre du procédé, l'homme de l'art se confor-mera aux règles en vigueur et aux spécifications particu-lieres de conception et d'utilisation des installations haute tension.
Dans le présent texte par résistance on entend un conducteur dans lequel toute l'énergie électrique recue est transformée en chaleur par effet Joule.
Il a également été trouvé un appareil de chauffage de produit diélectrique ou pratiquèment dielectrique qui met en oeuvre le procédé de chauffage, objet de l'invention.
Selon ll.invention, un tel appareil de chauffage ~ ~r, ~

S'7~

- 3a -d'un liquide diélectrique ou pratiquement dielectrique à
l'aide d'energie electrique comprend une enceinte contenant ledit liquide, au moins une resistance en forme de plaque immergee dans ledit liquide, ladite ou lesdites resistances en forme de plaque etant placees de fa~on telle que les vecteurs vitesses du mouvement genéral du liquide en écoule-ment naturel ou force au voisinage de la ou des résistances soient tangents ou paralleles aux faces desdites plaques, et des moyens pour relier la ou lesdites resistances ~ un reseau de distribution electri~ue.
L'appareil, selon l'invention, peut comporter 9 bien sûr, dans la paroi de l'enceinte des ouvertures permettant le passage de ces moyens pour relier la ou les resistances à
un reseau de distribution electrique. L'homme de l'art etablira les connexions entre les resistances et le réseau par les techniques habituelles en prevoyant les mo~ens d'i~o-lation electrique necessaires.
~vantageusement~ l'appareil de chauffage, objet de llinvention, comporte plusieurs resistances reliees electri Z quement en ~erie et/ou en ~ 7 parallèle.
Selon un moce de réalisation, l'appareil, selon l'invention, peut comporter au moins trois résistances reliées électriquement en ~rian~le ou en étoile. Ce mode de réalisation permet de relier les 05 resistances à un réseau de distribution electrique triphasé.
Le terme "résistance" dans le présent texte désigne aussi bien une résistance unique qu'~lne réslstance formée de plusieurs résistances élementaires, identiques ou non, reliées en série et/ou en parallèle.
L'homme de l'art déterminera le schéma électrique de Iiaison des résistances, selon la puissance de chaur`rage nécessaire, le matériel disponible, les impératifs de construction L'appareil de chauffage d'un produit diélectrique ou pratiquement diélectrique, objet de l'invention, peut être tel que l'enceinte contenant le produit est balayée par le produit à chauffer.
L'enceinte be l'appareil peut etre un troncon de con~uite balayé par le produit à chau~fer. Un tel appareil est plus particulièrement destiné à maintenir la température d'un produit en mouvement par compensation des pertes thermiques survenues par exemple lors du transport du produit chaud sur de longues distances.
L'enceinte, balayée par le produit à chauf~er, d'un tel appareil peut aussi être par exemple la zone de réaction d'un réacteur chimique, la chaleur nécessaire à la réaction étant directement apportée au mélange réactionnel par une ou plusieurs résistances immergées dans celui-ci. Ainsi l'enceinte balayée par le proouit peut être la zone de réaction d'un réacteur à lit fluidisé, les résistances étant immergées directement dans le mélange gaz/solide.
Par "enceinte balayée par le produit" on entend ci-avant que le débit du produit par courant l'enceinte est relativement important par rapport au volulne de produit present dans l'enceinte.
Au contraire, si après q~and l'enceinte est un "récipient comportant des moyens d'entrée et des moyens de sortie" on entend que celle-ci contient un certain volume de produit et que le débit de produit parcourant l'enceinte est faible vis à-vis du produit présent dans celle-ci.
- Selon un autre mode de réalisation, l'enceinte d'un appareil de S~7~

chauffage selon l'invention peut être constituee par un récipient comportant des moyens d'entree du produit à
chauffer et des moyens de sortie du produit chaud. Un tel appareil peut comporter un recipient d'un volume suffisant pour constituer un stockage de produit chaud.
Les chaudieres sont des appareils de chauffage selon ce mode de realisation. De tels appareils de chauf-fage sont plus particulierement destines au chauffage de fluides caloporteurs oxganiques, naturels ou synthetiques, utilisés dans les installations industrielles. On peut aussi utiliser comme fluide caloporteur des produits ou des melanges de produits mineraux fondu~ pratiquement dielectri-ques.
Selon un autre mode de realisation, l'enceinte peut être constituee par un recipient ferme qui comporte des moyens de remplissage et de vidange du produit au moins une résistance etant immexgee dans le produit. Un tel appa-reil permet de recevoir de la chaleur; de la stocker et de la restituer.
Selon encore un autre mode de realisation, l'en-ceinte d'un appareil de chauffage obiet de l'invention peut être constituee par un recipient comportant des moyens d'en-tree du produit a chauffer et des moyens de sortie de la vapeur dudit produit. De preference un appareil selon ce mode de realisation est destine à chauffer un liquiAe, le li~uida etant chauffe jusqu'a son point d'ebullition dans le recipient.
Les bouilleurs sont des appareils de chauffage selon cet autre mode de realisation.
L'appareil de chauffage objet de l'invention peut comporter des resistances formees par exemple d'un fil metal-lique enroule en helice et non supporte par un mandrin.
De preference l'appareil selon l'invention est tel que la ou lesdites resistances sont sensiblement en forme de plaque.

'7~

Le mouvement general du produit est le mouvement du produit correspondant au déplacement de celui-ci, sans tenir compte de mouvements locaux, tels que les tourbillons, au voisinage des faces des plaques.
Cette disposition a pour but de diminuer autan-t que possible les pertes de charges dues aux résistances et ainsi de favoriser les échanges thermiques avec le produit en conservant des vitesses de balayage des faces des resis~
tances par le produit, élevées.
Bien que le terme ~plaque~ désigne plus précisé-ment une feuille dlune matière rigide, plane et peu épaisse, on etendra dans le present texte la signification de ce terme à des feuilles peu épaisses non planes, par exemple cylindriques ou gauches.
Les résistances peuvent être en forme de plaques gauches et seront placees de façon telle que les vecteurs vitesses du mouvement general du produit, en ecoulement natuxel ou forc~, au voisinage des résistances, soient tangents aux faces desdites plaques.
Les résistances peuvent egalement être en forme de plaques sensiblement planes et seront placees de facon telle ~ue les vecteurs vitesses du mouvement general du pro-duit en ecoulement naturel ou force, au voisinage desdites surfaces, soient paralleles aux faces des plaques.
Dans des appareils de chauffage selon l'invention, présentan~ un ecoulement naturel ou force du produit, de direction genérale parallèle a une direction donnée "~n peut utiliser des xésistances en forme de plaque sensiblement plane placées parallelement a la direction generale du mouve-ment du produit.
Des resistances en forme de plaque plane rectangu-laire allongee peuvent être pliées, par exemple en zigzag, selon leur longueur et placées de façon telle que leur lar-geur soit parallele à la direction generale du mouvement du 3S produit.
~' 5~
- 6a -On peut aussi utiliser des resistances en forme de plaque de forme générale cylindrique, le cylindre etant engendre par une génératrice se deplaçant parallèlement à la direction generale du mouvement du produit en s'appuyant sur une directrice, ouverte ou fermee, de forme courbe, par exemple circulaire, ou de forme polygonale, plusieurs resis-tances cylindriques peuvent etre placees de façon concentri-que.
Les résistances peuvent etre en forme de plaque de structure continue ou de structure discontinueL
Par structure continue des résistances en forme de plaque on entend que la slructure des résistances ne comporte pas de trou, ainsi d~s résistances de structure continue sont semblables à des tôles.
~ ar "structure discontinue" bes résistances en forme de plaque on entend que la structure des résistances comporte des trous, ainsi des û5 resistances de structure discontinue peuvent être constituées d'un tissu obtenu par tissa~e, tricotage, tressaQe ou torsadage. Elles peuvent aussi être constituees d~ne tôle ajourée obtenue par découpa~e avec enlèvement de matière, par exernple par poinçonnage.
De préférence des résistances en forme de plaque de structure discontinue sont obtenues par découpage d'une pluralité de fentes dans une tôle et étirage dans une direction perpendiculaire aux fentes.
Pour les résistances de structure discontinue formées à'un tissu ou obtenues par découpage et étirage ûn considère que la face des plaques est la surface qui enveloppe les reliefs des plaques.
Les résistances sont réalisées en oes matériaux, résistant à la corrosion. Ainsi, les résistances peuvent être en aciers inoxydables de nuances habituellement utilisées pour ce type de matériel, en aciers inoxydables réfractaires, on peut aussi utiliser des aciers spéciaux après qu'ils aient subi un traitement anticorrosion;
Les surfaces des résistances peuvent être d'aspect sensiblement lisse, de préférence elles sont d'aspect rugueux. Cet aspect rugueux peut être obtenu par exemple par sablage.
Des résistances dont les surfaces sont d'aspect rugueux sont plus particulièrement destinées à la réalisation d'appareils de chauffage objets de l'invention qui comportent des moyens d'entree d'un liquide à
chauffer et des moyens de sortie de la vapeur dudit liquide. En effet la rugosité des résis~ances favorise l'éoullition nucléée du liquide.
Eventuellement, les surfaces des résistances peuvent être pourvues d'un revetement, ce revêtement peut être poreux, afin de favoriser l'ébullition nucléée, il peut aussi être un revêtenent anticorrosion de faible épaisseur par exemple en émail silicone ou en thermostable.
L'appareil de chauffage de produit diélectrique ou pratiquement diélectrique, selon l'invention, est utilisable notamment pour chauffer ~5 des produits chimiques peu ou pas conducteurs de l'électricité, mis en 57~

jeu cans des procedés industriels.
L'invention sera décrite ci-apres en se reférant plus particulierement à un appareil ae chauffage d'un produit liquide.
Cet appareil de chauffage est p~rticulierement destiné au 05 chauffage des fluibes caloporteurs utilisés dans les installations chimiques.
La compréhension de l'invention sera facilitée par les ~lgures ci-jointes, qui illustrent à titre d'exemple, schématiquement et sans échelle déterminée, un mode de réalisation d'un appareil de chauffag~
selon la présente invention et un mode de réalisatlon de la structure b'une résistance.
La figu-e i est une vue en coupe par un plan axial d'un mode de réalisation d'un ap?areil de chauffaoe selon l'invention.
La figure 2 est une vue partielle d'un mode de réalisation d'une résistance de structure discontinue.
La figure 3 est une vue partielle en coupe par le plan III-III
de la ~ésistance selon la flgure 2.
L'appareil de chauffage (1), objet de l'invention, représenté
schémati~uement 'igure 1, est plus particulièrement un appareil de chauffage de fluide caloporteur utilisé dans une installation industrielle.
Cet appareil de chauffage (1) comporte une enceinte (2) contenant le fluide caloporteur (3), dans le fluide caloporteur (3) sont immergées six résistances (4) et des moyens (5) pour relier les } ~ -30 ~ 4 ~ ~ ~ 5'7 '~
~. ~

05 The present invention relates to a method of heating a dielectric or substantially dielectric product using energy electric. It also relates to a heating appliance putting in ceuvre iedit process, and the use of such a device.
In this text the term "product" will mean in the sense term chemical as well a single chemical as a mixture of two or more chemicals.
The "probuit" as defined above can arise before heating both i'é ~ at liquibe and solibeS state a product having a solid state which can pass to the liquid state under the effect 1 ~ of a heat supply.
The "product" can of course be a single phase or of several phases, it can for example be in the form of a ~ az / solid, liquid / liquid or even solidJliquid mixture.
The process and the apparatus, objects of the present invention, are more particularly intended for the heating of heat transfer fluids.
Energy-based heating techniques electric by means of the Joule effect, currently used industri ~ llement, are ibentiques that the product to be heated is dielectric or conductive. So for example, liquids are r, usually heated by means of a heating device comprising at least one electrical resistance located in a metal sheath, a means of electrical insulation such as air, magnesia, boron nitride, .. ~
being provided between resistance ia and the inner surface of the groin ~ the device being immersed in the liquid to be heated.
Most often, in order to have a power sufficient, the heater has a bundle of sheathed U-shaped resistors fixed by their free arms to a plate through which the electrical connections of each resistor in U are insured. The plate also allows the device to be fixed of heating to a flange surrounding an opening of the enclosure containing .
~ ..

the liquid to be heated, this opening also allows intro duire the beam inside the enclosure.
Although this heating method is satisfactory, it has many drawbacks.
Indeed, like mo ~ ens of electrical insulation are necessarily placed between the resistance and the sheath metallic, these means being also, generally, iso-thermal gloves, there is a difference in temperature important between the resistance itself and the surface of the sheath participating in the heat exchanges with the liquid to heat.
In addition, the geometry of the resistance beam is the cause of significant pressure losses, areas of stagnation-of the liquid dv ~ c overheating and risk of degradations of it. In or ~ re, this geome ~ trie favors also fouling of the beam.
By design, -beams are heavy and bulky and moreover, each resistance in U implies to be connected ~ lectri ~ uely to each of its ~ s ends ~
This is a major drawback of this heating mode, because there are hardly any bundles on the market with an available unit power greater than 200 kw, this which involves providing the enclosure containing the liquid a heat a large number of bundles to have the power required. So when volumes or large flows of liquid are to be heated, at tempera-tures of the order of 300C for example, in installations of chemicals, this heating method involves a bulky and expensive material.
To overcome these disadvantages for heating of dielectric products or practi ~ uement di1ectriques à
using electrical energy we have now developed a heating process and realizes an apparatus using said process.
According to the present invention, there is provided a ~ 5'7 ~

method of heating a dielectric or practical liquid-dielectric using electrical energy, characterized in that one immerses directly in said li ~ uide at least a plate-shaped resistor placed in such a way the velocity vectors of the general movement of the liquid in natural or forced flow, in the vicinity of the resistances are tangent or parallel to the faces of said plates and a potential difference is applied to terminals of said resistance (s).
By practically dielectric product> ~ means, in the present text, a product whose ~ a resistivity is greater than 108 ~ / cm at the operating temperature.
By directly ~ o ~ means that the resistance is naked, that is to say that between the resistance and the product there there are no substantial means of electrical insulation, this does not exclude, that in certain cases, and for certain applications, the resistance has a thin coating.
The process which is the subject of the invention is such that can apply across the resistor (s) a potential difference greater than 380 V.
One can in particular apply to the terminals of the resis-potential differences up to 10,000 V, potential differences of the order of 5,500 V being commonly available in the factory. Of course, in this case, when of the implementation of the process, those skilled in the art comply will follow the rules in force and the specific specifications design and use of facilities high tension.
In the present text by resistance is meant a conductor in which all electrical energy is received is transformed into heat by the Joule effect.
A heater was also found dielectric or practically dielectric product which implement the heating process, object of the invention.
According to ll.invention, such a heater ~ ~ r, ~

S'7 ~

- 3a -from a dielectric or practically dielectric liquid to the electrical energy aid includes an enclosure containing said liquid, at least one plate-shaped resistor immersed in said liquid, said resistance (s) in the form of a plate being placed in a way such that the velocity vectors of the general movement of the flowing liquid natural or force in the vicinity of the resistance (s) are tangent or parallel to the faces of said plates, and means for connecting the said resistance (s) to a electrical distribution network.
The device according to the invention can have 9 well safe, in the wall of the enclosure of the openings allowing the passage of these means to connect the resistance (s) to an electrical distribution network. The man of art establish the connections between the resistors and the network by the usual techniques by providing the mo ~ ens of i ~ o-electrical lation required.
~ advantageously ~ the heater, object of llinvention, includes several resistances connected electri Z only in ~ erie and / or in ~ 7 parallel.
According to one embodiment, the apparatus according to the invention, may include at least three resistors electrically connected in ~ rian ~ le or star. This embodiment makes it possible to connect the 05 resistances to a three-phase electrical distribution network.
The term "resistance" in this text denotes both a single resistor that ~ lne reslstance formed of several resistors elements, identical or not, connected in series and / or in parallel.
Those skilled in the art will determine the electrical diagram of the connection resistors, depending on the required heating power, the material available, construction requirements The heater of a dielectric product or practically dielectric, object of the invention, can be such that the enclosure containing the product is swept by the product to be heated.
The enclosure to the device can be a cone of con ~ uite swept by the hot product. Such a device is more particularly intended to maintain the temperature of a product in movement by compensation for thermal losses occurring for example when transporting hot product over long distances.
The enclosure, swept by the heating product, such device can also be for example the reaction zone of a reactor chemical, the heat necessary for the reaction being directly supplied to the reaction mixture by one or more resistances immersed in this one. Thus the enclosure swept by the product may be the area of reaction of a fluidized bed reactor, the resistances being immersed directly in the gas / solid mixture.
By "enclosure swept by the product" is meant above that the product flow by current the enclosure is relatively large by compared to the volume of product present in the enclosure.
On the contrary, if after q ~ and the enclosure is a "container comprising input means and output means "means that this contains a certain volume of product and that the product flow traversing the enclosure is weak vis-à-vis the product present in this one.
- According to another embodiment, the enclosure of a S ~ 7 ~

heating according to the invention can be constituted by a container comprising means for entering the product to heating and hot product outlet means. Such device may include a container of sufficient volume to constitute a storage of hot product.
Boilers are heaters according to this embodiment. Such heating devices fage are more particularly intended for the heating of organic, natural or synthetic heat transfer fluids, used in industrial installations. We can also use as heat transfer fluid products or mixtures of molten mineral products ~ practically dielectri-ques.
According to another embodiment, the enclosure may be constituted by a closed container which includes means for filling and emptying the product at least resistance being immexgee in the product. Such a device reil allows you to receive heat; to store it and restore it.
According to yet another embodiment, the girdle of an obiet heater of the invention can be constituted by a container comprising means of tree of the product to be heated and means of exit from the vapor of said product. Preferably a device according to this embodiment is intended to heat a liquid, the li ~ uida being heated to its boiling point in the container.
Boilers are heaters according to this other embodiment.
The heater object of the invention can include resistors formed for example of a metal wire lique wound in a helix and not supported by a mandrel.
Preferably the device according to the invention is such that the said resistance (s) are substantially in the form of plate.

'7 ~

The general movement of the product is the movement of the product corresponding to the displacement thereof, without take into account local movements, such as vortices, in the vicinity of the faces of the plates.
The purpose of this provision is to decrease autan-t as possible the pressure losses due to the resistances and thus promoting thermal exchanges with the product retaining scanning speeds of the faces of the resis ~
tances by product, high.
Although the term ~ plate ~ means more precise-a sheet of rigid material, flat and not very thick, we will extend in the present text the meaning of this term to thin non-planar sheets, for example cylindrical or left.
The resistors can be in the form of plates left and will be placed so that the vectors velocities of the general movement of the product, in flow natuxel or forc ~, in the vicinity of the resistors, tangent to the faces of said plates.
The resistors can also be shaped of substantially flat plates and will be placed so such as the velocity vectors of the general movement of the pro-due to natural or force flow, in the vicinity of said surfaces, are parallel to the faces of the plates.
In heating devices according to the invention, presentan ~ a natural flow or force of the product, general direction parallel to a given direction "~ n can use substantially x-shaped plate resistors plane placed parallel to the general direction of movement ment of the product.
Resistors in the form of a rectangular flat plate the elongated area can be folded, for example in a zigzag, according to their length and placed in such a way that their be parallel to the general direction of movement of the 3S product.
~ ' 5 ~
- 6a -You can also use shaped resistors of generally cylindrical plate, the cylinder being generated by a generator moving parallel to the general direction of product movement based on a director, open or closed, of curved shape, by circular example, or polygonal, several resis-cylindrical cylinders can be placed concentrically than.
Resistors can be plate-shaped continuous or discontinuous structure By continuous structure of shaped resistances of plate on hear that the resistance structure does not have a hole, so d ~ s resistors of continuous structure are similar to sheets.
~ ar "discontinuous structure" bes plate-shaped resistors it is understood that the structure of the resistors has holes, thus û5 resistors of discontinuous structure can consist of a fabric obtained by tissa ~ e, knitting, tressaQe or twisting. They can also be made of ~ perforated sheet obtained by cutting ~ e with removal material, for example by punching.
Preferably resistors in the form of a structure plate discontinuous are obtained by cutting a plurality of slits in sheet metal and drawing in a direction perpendicular to the slots.
For discontinuous structure resistors formed at a fabric or obtained by cutting and stretching ûn considered that the face of plates is the surface which envelops the reliefs of the plates.
The resistors are made of these materials, resistant to corrosion. Thus, the resistors can be made of stainless steels of grades usually used for this type of material, in steels stainless refractories, special steels can also be used after they have undergone anticorrosion treatment;
The surfaces of the resistors can be of substantially appearance smooth, preferably they are rough. This rough appearance can be obtained for example by sandblasting.
Resistors with rough surfaces are more particularly intended for the production of heating appliances objects of the invention which include means for entering a liquid to heating and means for leaving the vapor of said liquid. Indeed the roughness of the resis ~ ances promotes the nucleated flow of the liquid.
Optionally, the surfaces of the resistors can be provided with a coating, this coating can be porous, in order to promote nucleated boiling, it can also be a coating thin anticorrosion for example in silicone enamel or thermostable.
The dielectric product heater or substantially dielectric, according to the invention, can be used in particular for heating ~ 5 chemicals with little or no electrical conductivity, 57 ~

game cans of industrial processes.
The invention will be described below with more reference particularly to an apparatus for heating a liquid product.
This heater is p ~ rticulierement intended for 05 heating of heat transfer fluids used in installations chemicals.
The understanding of the invention will be facilitated by ~ lgures attached, which illustrate by way of example, schematically and without determined scale, an embodiment of a heating apparatus ~
according to the present invention and an embodiment of the structure b resistance.
The figu-e i is a sectional view through an axial plane of a mode of production of a heating appliance according to the invention.
Figure 2 is a partial view of an embodiment of a discontinuous structure resistance.
Figure 3 is a partial sectional view through the plane III-III
of ~ resistance according to the figure 2.
The heater (1), object of the invention, shown schémati ~ uement 'igure 1, is more particularly an apparatus of heating of heat transfer fluid used in an installation industrial.
This heater (1) has an enclosure (2) containing the heat transfer fluid (3), in the heat transfer fluid (3) are immersed six resistors (4) and means (5) to connect the

2~ résistances (4) à un réseau de àistribution électrique (6) L'enceinte (2) est, selon le présent mode de réalisation, un récipient fo~mé d'un corps (7) ~ensiblement cylindrique, fermé à ses extrémités par un couvercle (8) et un fond (9).
L'encèinte (2) comporte a sa partie basse des moyens d'entrée (10) du fluioe caloporteur à chauffer et au voisinage de sa partie haute des moyens oe sortie (11) bu fluide caloporteur chaud, ces m~yens sont constitués par des conduites;
L8 conduite o'entrée (10) est de préf`érence pourvue d'une vanne trois voies (12) permetlant la vidange de l'appareil de chauffage (1). 2 ~ resistors (4) to an electrical distribution network (6) The enclosure (2) is, according to the present embodiment, a container fo ~ mé of a body (7) ~ substantially cylindrical, closed to its ends by a cover (8) and a bottom (9).
The enclosure (2) has, at its lower part, input means (10) of the heat transfer fluid to be heated and in the vicinity of its upper part oe outlet means (11) bu hot heat transfer fluid, these m ~ yen are formed by pipes;
L8 inlet pipe (10) is preferably provided with a valve three ways (12) allowing the emptying of the heater (1).

3~ Les résistances (4), selon ie mode de réalisation représenté

figure 1, sont en forme de plaques planes sensiblement r~ctangulaires, leurs faces sont placées parallèlement à la direction du mouvement général du fluioe dans l'appareil de c~aùffage, mouvement ascendant représenté par ia Tlèche F. Elles sont maintenues en place à l'aide de 05 supports isolants (14) fixés au corps (7) de l'enceinte (2).
Les six résistances (4) sont reliées l'une à l'autre en série par des barrettes conductrices (15), les deux résistances extrêmes comportént les moyens (5) pour relier l'ensemble au réseau de aistribution électrique (6). Les connexions entre les resistances (4) et ie réseau électrique (6) traversent le fond (9) de l'enceinte (2) par une ouverture (16) pourvue de moyens d'isolation électrique (17) et d'étanchéité.
Les résistances (~) et leur mode de liaison électrique n'ont été décrits ci-avant qu'à Titre d'exemple et l'on ne sort pas du cadre de l'invention en remplaçant au moins une résistance (4) par plusieurs résistances élémentaires et/ou en établissant les liaisons électriques entre elles différenlment.
Avantageusement l'enceinte (2) n'est pas totalement remplie de fluide caloporteur (3), dans l'espace li~re (18) entre la surface du 2û fluibe caloporteur (3) et le couvercle (8) de l'enceinte on maintient une pression d'azote, le couvercle (8) étant pourvu d'une tubulure (l9) à cet effet.
Les connexions entre les résistances (4) et le réseau electrique (6) peuvent aussi être réalisées à travers une ouverture du couvercle (8), dans la zone du couvercle (8) non baignée par le fluide caloporteur.
Les conbuites d'entrée (10) du fluide caloporteur à chauffer et de sortie (11) du fluide caloporteur chaud peuvent être reliées directement au circuit de mise en oeuvre du fluide chaud c'est-à-dire au circuit de chauffage de l'installation industrielle.
Les conduites d'entrée (10) du fluide caloporteur à chauffer et de sortie (11) du fluide caloporteur chaud peuvent être reliées à un échangeur de chaleur dans lequel est chauffé un autre fluide caloporteur, celui-ci étant mis en oeuvre dans le circuit de chauffa~e de l'installation industrielle. Une telle réalisation permet de mieux sauvegarder la propreté, et par voie de consequence, les propriétés diélectri4ues bu flui~e caloporteur chauffé dans l'appareil de chauffage objet de la presente invention.
Les resistances (~) peuvent être réalisées en forme de plaques 05 sensiblement pianes de structure discontinue telle que représentée en vues partielles figures 2 et 3.
La résistance en forme de plaque de structure discontinue, dont un fragment est représenté figure 2, comporte des trous (19) sensiblement en forme de losange ootenus par découpage dans une tôle d'une pluralité
de fentes alignées selon ieur longueur et placées en quinconce, puis étirage dans une airection perpendiculaire aux fen.es, c'est-à-dire parallèle aux petites diayonales des losanges. Cet étirage provoque une rotation des rubans (20) séparant les losanges (cf. fiyurè 3)~ Selon ce rnode de réaiisation des résistances on considère que les faces des plaques sont les surfaces, matérialisées par les deux lignes discontinues (21, 22)~ qui enveloppent tous les reliefs aes plaques.
Sur la figure 3 on a représenté les vecteurs vitesses V du mouvement genéral du fluide caloporteur en écoulement, les vecteurs vitesses V sont ici parallèles aux faces be la plaque, ce mouvement général ne tient pas compte des mouvements locaux, tels que les tourbillons T, crées par les reliefs de ia plaque de structure discontinue. Ces tourbillons T, favorisent le transfert de chaleur entre la résistance et le fluide caloporteur.
Le procédé et l'appareil, objets de l'invention, présentent de nombreux avantayes vis-à-vis des appareils selon l'art antérieur.
En et`fet, la ou les résistances électriques étant immergées directement dans le produit diélectrique ou pratiquement diélectri~ue permettent un meilleur échange thermique car, avec le procédé de chauffsge selon l'invention, la surface qui participe à l'échange thermique avec le produit à chauffer est la surface même par laquelle se dissipe lieffet ~oule né dans la résistance. Ainsi, toute la surface de la résistance participe à l'éci~ange avec le produit et l'écart de température entre la résistance et le produit est faible, ce qui limi~e les ris4ues de degradation thermique du produit qui est directement en contact avec la résistance.

57~

Le procé~é et l'appareil de chauffage selon l'invention présentent aussi l'avantage de permettre la construction d'appareils de chauffa~e, notamment de chaudières, compac~s. En effet, selon l'invention on peut disposer, pour des chaudières, d'une puissance électrique d'au 05 moins 1 kW par litr~ d'encomDrement be la zone d'échange de chaudière.
La diminution du nombre et de l'encombrement des connexions électriques, par rapport aux dispositifs de chauffage comportant un faisceau de résistances électriques pourvues de yaines, favorise également la compacité des appareiis de chauf~age selon l'in~ention.
Un autre avantage des appareils de chauffage objets de l'invention, est que, de par la forme de plaque des résistances et de par leur positionnement de fa~con telle que les vecteurs vitesses du mouvement géneral du produit au voisinage des résistances soient tangents ou parallèles aux faces des plaques, les pertes de charges du produit dans l'appareil ûe chauffage sont relativement faibles. Ces pertes de charges relativement faibles pour un appareil destiné à chauffer un produit liquibe permettent souvent un fonctionnement en thermosiphon de l'appareil ou à défaut une circulation assistée du liquiae, sans nécessiter l'utilisation de moyens de pompages puissants. De plus, lorsqu'un te1 appareil de chauffage est utilisé comme bouillèur, il permet une section iibre de passage des bulles importante, contrairement aux bouilleurs selon l'art antérieur.
En outre, les appareils de chauffaye selon l'invention sont de constructions et d'entretien aisés, les problèmes d'étanchéité au niveau ~5 des gaines oes résistances étant tr~s limités.
Les avantages du procédé et de l'appareil de chauf~age selon l'invention sont particulièrement intéressants à utiliser pour le chauffage de iiquides diélectriques tels que les fluides caloporteurs.
Les exemples ci-après mettent en évidence les avantages du procédé et de l'appareil de chauffage mettant en oeuvre le procédé, objets de la présente invention, lors de diverses utilisations de i'appareil.

Exemple I
On a réalisé une chaudière sensiblement parallélépipédique.

, ,. . i ~a5~

Elle est constituée d'un récipient surmonté d'un échangeur à air. Le recipient est en tôle partiellement calorifugé pour assurer, compte-tenu du système de régulation, un fonctionnement quasi permanent du chauffage.
Elle comporte trois resistances, reliées en série, en forme de plaque û5 rectangulaire allongée, pliée en zigza~ selon leur longueur, et situées à
des niveaux bifférents parallèlement au fonb de la chaudière.
Les résistances sont des plaques de structure discontinue telles que représentées figure 2, elles bissipent une puissance de 2 kW.
La chaudière est équipée de sondes de mesures de températures placées au-dessus et au-dessous des résistances.
La chaubière, contient 30 litres de fluide caloporteur constitué be polyphényles partiellement hydrogénés, commercialise sous le nom de GILOTHERM TH par la Société RHONE-POULENC SPECIALITES CHIMIQUES.
Les essais ont été conduits par cnaurt`age du GILûTHERM TH
successivement : 1 000 heures à ~00 C
500 heures à 340 C
650 heurrs à 350 C.
A 300 C la chauriière fonctionnait en thermosiphon, en convection naturelle.
A 350 C on a noté la formation progressive de produits légers et la convection est devenue plus énergique : la chaudière fonctionnait en bouilleur thermosiphon. Le coef~icient d'échange moyen était de 700 W/m2 C et l'écart oe ~empérature entre la surface de la résistance et le GILOTHERM TH en ébullition de l'ordre de 24 C.
Entre chaque séquence d'essais, les résistances ont été sorties et observées : elles ne présentent aucune trace d'encrassement.
Les analyses et les mesures des propriét.és du fluide caloporteur mis en oeuvre dans la chauaière montrent que celui-ci n'a subi aucune déyradation.
3~
Exernple II :
~ans la même chaubière, en utilisant une résistance de 2 kW
dissipant 40 kW/m2, on a chau~fé pendant 288 heures à 255 C, un fluide caloporteur constitué de 26,5 ~ en poids de diphényle et 73,5 ~ en poids d'oxyde de phényie, commerciaiisé sous le nom de GILûTHERM DO par la 57~9 Société RHONE-POULENC S~ECIALITES CHIMI4UES. Le coefficient d'échange etait ae 2 000 KW/m C, l'écart ae température entre la résistance et le fluiûe en ébullition était de 2û C.
ApIès cet essai la résistance a été démontée et examinée, 05 aucune trace d'encrasse!nenl n'a éte observée.

Exemple III :
On a réalisé une chaudière parallélipipédique possédant une résistance susceptible de dissiper 25û W. On a introduit dans le recipient de la chauaière un mélange be terphényies constitué de 12 %
d'orthoterphényle, 60 æ de métaterphényie, 28 % de paraterphényle, ayant un p~ini be fusion firlale de 150 C, commercialisé sous le nom de terphényles OMP par la Société RHO~E-POULENC SPECIALITES CHIMIQUES.
Après solibification et refroidissement à la température ambiante on a réchauffé plusieurs fois le m~lange de terphenyles OMP
jusqu'à 20û C.
La fusion du mélange oe terphbnyles s'est effectuée sans aifficulté, la résistance n'a pas été encrassée.

Exemple IV :
Gans le même aispositif on a réchauffé aisement de la température ambiante à 240 C un mélange de polyisobutènes visqueux oe masse molaire moyenne environ 900, commercialisé par la Société
NAPHTACHIMIE sous le nom de NAPVIS lû.
~5 ~5 , , ., 3 ~ Resistors (4), according to the embodiment shown FIG. 1, are in the form of substantially r ~ ctangular flat plates, their faces are placed parallel to the direction of movement general fluioe in the cuffing apparatus, upward movement represented by ia Tlèche F. They are held in place with 05 insulating supports (14) fixed to the body (7) of the enclosure (2).
The six resistors (4) are connected to each other in series by conductive bars (15), the two extreme resistances include the means (5) for connecting the assembly to the network of electrical distribution (6). The connections between the resistors (4) and ie electrical network (6) cross the bottom (9) of the enclosure (2) by a opening (16) provided with electrical insulation means (17) and sealing.
The resistors (~) and their mode of electrical connection have have been described above as an example and we do not go outside the scope of the invention by replacing at least one resistor (4) with several elementary resistances and / or by establishing electrical connections between them differently.
Advantageously, the enclosure (2) is not completely filled with heat transfer fluid (3), in the li ~ re space (18) between the surface of the 2û heat transfer fluid (3) and the cover (8) of the enclosure a nitrogen pressure, the cover (8) being provided with a tube (l9) at this effect.
The connections between the resistors (4) and the network electric (6) can also be made through an opening in the cover (8), in the area of the cover (8) not bathed by the fluid coolant.
The inlet conduits (10) of the heat transfer fluid to be heated and outlet (11) of the hot heat transfer fluid can be connected directly to the hot fluid implementation circuit, i.e. to the industrial installation heating circuit.
The inlet pipes (10) of the heat transfer fluid to be heated and outlet (11) of the hot heat transfer fluid can be connected to a heat exchanger in which another heat transfer fluid is heated, this being implemented in the heating circuit ~ e of industrial installation. Such an achievement allows better safeguard the cleanliness, and consequently the properties dielectri4ues bu flui ~ e heat transfer fluid heated in the heater subject of the present invention.
The resistors (~) can be made in the form of plates 05 substantially pianos of discontinuous structure as shown in partial views figures 2 and 3.
The plate-shaped resistance of discontinuous structure, of which a fragment is shown in Figure 2, has holes (19) substantially diamond-shaped ootenus by cutting from a sheet of a plurality slots aligned along their length and staggered, then stretching in an airection perpendicular to the windows, i.e.
parallel to the small diayonal diamonds. This stretching causes rotation of the ribbons (20) separating the diamonds (cf. fiyurè 3) ~ According to this resistor realization method we consider that the faces of plates are the surfaces, materialized by the two broken lines (21, 22) ~ which surround all the reliefs on the plates.
In FIG. 3, the velocity vectors V of the general movement of the heat transfer fluid in flow, the vectors speeds V are here parallel to the faces be the plate, this movement general ignores local movements, such as swirls T, created by the reliefs of the structure plate discontinuous. These T vortices favor the transfer of heat between resistance and heat transfer fluid.
The method and the apparatus, objects of the invention, present numerous advantages with respect to devices according to the prior art.
In fact, the electrical resistance (s) being immersed directly into the dielectric or substantially dielectric product ~ ue allow a better heat exchange because, with the process of heater according to the invention, the surface which participates in the exchange thermal with the product to be heated is the very surface through which dissipates the effect ~ oule born in resistance. So the whole area of resistance participates in the eci ~ angel with the product and the deviation of temperature between the resistance and the product is low, which limits ~ e the risks of thermal degradation of the product which is directly contact with resistance.

57 ~

The process and the heating device according to the invention also have the advantage of allowing the construction of chauffa ~ e, including boilers, compac ~ s. Indeed, according to the invention for boilers, an electrical power of at least 05 minus 1 kW per liter of space in the boiler exchange zone.
Reducing the number and size of connections electric, compared to heaters with a bundle of electrical resistors provided with yaines, favors also the compactness of the heating devices ~ age according to in ~ ention.
Another benefit of object heaters the invention is that, by the shape of the resistors and by their positioning in fa ~ con such that the motion velocity vectors general of the product in the vicinity of the resistances are tangent or parallel to the faces of the plates, the pressure drops of the product in the heaters are relatively weak. These pressure losses relatively weak for a device intended to heat a product liquibe often allow thermosyphon operation of the device or, failing that, an assisted circulation of the liquid, without require the use of powerful pumping means. Furthermore, when such a heater is used as a boiler, it allows a large free bubble passage section, unlike to boilers according to the prior art.
In addition, the heating appliances according to the invention are of easy construction and maintenance, sealing problems at the level ~ 5 sheaths oes resistors being very limited.
The advantages of the heating process and apparatus according to age the invention are particularly interesting to use for the heating of dielectric liquids such as heat transfer fluids.
The following examples demonstrate the benefits of heating method and apparatus implementing the method, objects of the present invention, in various uses of the device.

Example I
A substantially parallelepipedal boiler was produced.

, ,. . i ~ a5 ~

It consists of a container surmounted by an air exchanger. The container is partially insulated sheet to ensure, given of the regulation system, almost permanent heating operation.
It has three resistors, connected in series, in the form of a plate û5 rectangular elongated, zigzagged ~ according to their length, and located at different levels parallel to the bottom of the boiler.
The resistors are plates of discontinuous structure as shown in Figure 2, they bisect a power of 2 kW.
The boiler is equipped with temperature measurement probes placed above and below the resistors.
The chaubière contains 30 liters of heat transfer fluid consisting of partially hydrogenated polyphenyls, sold under the name of GILOTHERM TH by the company RHONE-POULENC SPECIALITES CHEMIQUES.
The tests were conducted by setting up the GILûTHERM TH
successively: 1000 hours at ~ 00 C
500 hours at 340 C
650 hours at 350 C.
At 300 C the boiler operated in thermosyphon, in natural convection.
At 350 ° C., the progressive formation of light products has been noted.
and convection became more energetic: the boiler was working in thermosyphon boiler. The average exchange coefficient was 700 W / m2 C and the difference oe ~ temperature between the surface of the resistor and the GILOTHERM TH boiling around 24 C.
Between each test sequence, the resistors were removed and observed: they show no trace of fouling.
Fluid properties analyzes and measurements coolant used in the boiler show that it has undergone no degradation.
3 ~
Exernple II:
~ in the same stove, using a 2 kW resistor dissipating 40 kW / m2, we have heated for 288 hours at 255 C, a fluid coolant consisting of 26.5 ~ by weight of diphenyl and 73.5 ~ by weight of phenyl oxide, marketed under the name of GILûTHERM DO by the 57 ~ 9 RHONE-POULENC S ~ ECIALITES CHIMI4UES. The exchange coefficient was 2000 KW / m C, the temperature difference between the resistance and the boiling flue was 2û C.
After this test the resistance was dismantled and examined, 05 no trace of fouling! Nenl was observed.

Example III:
We built a rectangular boiler with a resistance capable of dissipating 25û W. We introduced into the container of the boaière a mixture be terphenyies made up of 12%
orthoterphenyl, 60 a metaterpheny, 28% paraterphenyl, having a p ~ ini be firlale fusion of 150 C, marketed under the name of OMP terphenyls by RHO ~ E-POULENC CHEMICAL SPECIALTIES.
After solibification and cooling to temperature ambient we warmed several times the mixture of OMP terphenyls up to 20û C.
The mixture of oe terphbnyles was carried out without difficulty, the resistance was not fouled.

Example IV:
With the same device, we easily reheated room temperature at 240 C a mixture of viscous polyisobutenes oe average molar mass around 900, marketed by the Company NAPHTACHIMIE under the name of NAPVIS lû.
~ 5 ~ 5 , ,.,

Claims

The embodiments of the invention, concerning the-what an exclusive property right or lien is claimed, are defined as follows:

1. Method of heating a dielectric liquid or practically dielectric using electrical energy, characterized in that one immerses directly in said liquid at least one plate-shaped resistor placed so that the velocities vectors of the general movement liquid in natural or forced flow, near the or resistances are tangent or parallel to the faces of said plates and a potential difference is applied across the said resistor (s).

2. Method according to claim 1, characterized in that we apply across the resistor (s) a potential difference greater than 380 V.

3. Apparatus for heating a dielectric liquid or practically dielectric using electrical energy that including - an enclosure containing said liquid, - at least one plate-shaped resistor immersed in said liquid, said resistance (s) in the form of a plate being placed in such a way that the vectors velocities of the general movement of the flowing liquid natural or forced in the vicinity of the resistance (s) are tangent or parallel to the faces of said plates, and - Means for connecting the one or more resistors to an electrical distribution network.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that it has several electrically connected resistors in series and / or in parallel.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that it comprises at least three connected resistors electrically in a triangle or a star.

6. Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that said enclosure is a section of line swept by the liquid to be heated.

7. Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that said enclosure is constituted by a container comprising means for entering the liquid to heating and hot liquid outlet means.

8. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that said enclosure is constituted by a container comprising means for entering the heating liquid iron and means for leaving the vapor of said liquid.

9. Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the resistance (s) are in the form of substantially flat plate, or substantially cylindrical plate drique.

10. Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the resistor (s), in the form of plate, are of continuous structure.

11. Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the resistor (s), in the form of plate, are of discontinuous structure.

12. Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the surfaces of the resistor (s) are rough.

15.

13. Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the surfaces of the resistor (s) are provided with a coating.

14. Apparatus according to claim 3, character-laughed in that said enclosure is constituted by a reci-pient comprising means for entering the liquid to be heated and means for leaving the vapor of said liquid.

15. Apparatus according to claim 14, character-laughed in that the resistor (s) are plate-shaped substantially planar, or substantially cylindrical plate.

16. Apparatus according to claim 15, character-laughed at in that the plate-shaped resistor (s), are of continuous structure.

17. Apparatus according to claim 15, character-laughed at in that the plate-shaped resistor (s), are of discontinuous structure.

18. Apparatus according to claim 16 or 17, characterized in that the surfaces of the resistor (s) are rough.

19. Apparatus according to claim 16 or 17, characterized in that the surfaces of the resistor (s) are provided with a coating.

20. A heater according to claim 3, 14 or 15, used as a liquid heater dielectric or practically dielectric, in particular of fluid coolant.