CA1195719A - Procede et appareil de chauffage de liquide dielectrique au pratiquement dielectrique caloporteur - Google Patents
Procede et appareil de chauffage de liquide dielectrique au pratiquement dielectrique caloporteurInfo
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Abstract
Procédé de chauffage d'un liquide diélectrique ou pratiquement diélectrique à l'aide diénergie électrique. Le procédé est caractérisé en ce que on immerge directement dans le liquide au moins une résistance en forme de plaque placée de façon telle que les vecteurs vitesses du mouvement général du liquide en écoulement naturel ou forcé, au voisinage de la ou des résistances soient tangents ou parallèles aux faces desdites plaques et on applique une différence de potentiel aux bornes de la ou desdites résistances. Et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
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
~.~
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 .
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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
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).
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).
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 , , .,
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 , , .,
Claims (20)
1. Procédé de chauffage d'un liquide diélectrique ou pratiquement diélectrique à l'aide d'énergie électrique, caractérisé en ce que on immerge directement dans ledit liquide au moins une résistance en forme de plaque placée de façon telle que les vecteurs vitesses du mouvement général du liquide en écoulement naturel ou forcé, au voisinage de la ou des résistances soient tangents ou parallèles aux faces desdites plaques et on appligue une différence de potentiel aux bornes de la ou desdites résistances.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que on applique aux bornes de la ou des résistances une différence de potentiel supérieure à 380 V.
en ce que on applique aux bornes de la ou des résistances une différence de potentiel supérieure à 380 V.
3. Appareil de chauffage d'un liquide diélectri-que ou pratiquement diélectrique à l'aide d'énergie électri-que comprenant - une enceinte contenant ledit liquide, - au moins une résistance en forme de plaque immergée dans ledit liquide, ladite ou lesdites résistances en forme de plaque étant placées de façon telle que les vec-teurs vitesses du mouvement général du liquide en écoulement naturel ou forcé au voisinage de la ou des résistances soient tangents ou parallèles aux faces desdites plaques, et - des moyens pour relier la ou lesdites résistances à un réseau de distribution électrique.
4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé
en ce qu'il comporte plusieurs résistances reliées électrique-ment en série et/ou en parallèle.
en ce qu'il comporte plusieurs résistances reliées électrique-ment en série et/ou en parallèle.
5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé
en ce qu'il comporte au moins trois résistances reliées électriquement en triangle ou en étoile.
en ce qu'il comporte au moins trois résistances reliées électriquement en triangle ou en étoile.
6. Appareil selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite enceinte est un tronçon de conduite balayé par le liquide à chauffer.
7. Appareil selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite enceinte est constituée par un récipient comprenant des moyens d'entrée du liquide à
chauffer et des moyens de sortie du liquide chaud.
chauffer et des moyens de sortie du liquide chaud.
8. Appareil selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite enceinte est constituée par un récipient comprenant des moyens d'entrée du liquide à chauf-fer et des moyens de sortie de la vapeur dudit liquide.
9. Appareil selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la ou les résistances sont en forme de plaque sensiblement plane, ou de plaque sensiblement cylin-drique.
10. Appareil selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la ou les résistances, en forme de plaque, sont de structure continue.
11. Appareil selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la ou les résistances, en forme de plaque, sont de structure discontinue.
12. Appareil selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que les surfaces de la ou des résistances sont d'aspect rugueux.
15.
15.
13. Appareil selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que les surfaces de la ou des résistances sont pourvues d'un revêtement.
14. Appareil selon la revendication 3, caracté-risé en ce que ladite enceinte est constituée par un réci-pient comprenant des moyens d'entrée du liquide à chauffer et des moyens de sortie de la vapeur dudit liquide.
15. Appareil selon la revendication 14, caracté-risé en ce que la ou les résistances sont en forme de plaque sensiblement plane, ou de plaque sensiblement cylindrique.
16. Appareil selon la revendication 15, caracté-risé en ce que la ou les résistances, en forme de plaque, sont de structure continue.
17. Appareil selon la revendication 15, caracté-risé en ce que la ou les résistances, en forme de plaque, sont de structure discontinue.
18. Appareil selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que les surfaces de la ou des résistances sont d'aspect rugueux.
19. Appareil selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que les surfaces de la ou des résistances sont pourvues d'un revêtement.
20. Appareil de chauffage selon la revendication 3, 14 ou 15, utilisé comme appareil de chauffage de liquide diélectrique ou pratiquement diélectrique notamment de fluide caloporteur.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8123790A FR2518351B1 (fr) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | Procede et appareil de chauffage de liquide dielectrique ou pratiquement dielectrique et emploi dudit appareil pour le chauffage notamment de fluide caloporteur |
| FR81/23790 | 1981-12-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1195719A true CA1195719A (fr) | 1985-10-22 |
Family
ID=9265213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000417786A Expired CA1195719A (fr) | 1981-12-16 | 1982-12-15 | Procede et appareil de chauffage de liquide dielectrique au pratiquement dielectrique caloporteur |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0082092B1 (fr) |
| AT (1) | ATE32643T1 (fr) |
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