CH214949A

CH214949A - Method for obtaining better utilization of the heat of heating fluid in a steam-fired heat exchanger.

Info

Publication number: CH214949A
Authority: CH
Inventors: Anonyme Manufacture Ge Societe
Original assignee: Manuf Generale Metallurg Socie
Priority date: 1938-12-31
Filing date: 1939-12-12
Publication date: 1941-05-31

Description

ProcAde pour obtenir une meilleure utilisation de la chaleur du fluide chauffant dans un echangeur thermique alimente ä la vapeur. Les echangeurs thermiques connus desti- nes au chauffage d'un autre fluide, par exemple une batterie pour 1e chauffage de Fair, formee de tubes ä ailettes entre lesquels un ventilateur souffle Fair ä chauffer, ne permettent pas d'epuiser aussi completement que possible les calories contenues dans la va- peur qui les alimente. Method for obtaining better utilization of the heat of the heating medium in a heat exchanger supplied with steam. Known heat exchangers intended for heating another fluid, for example a battery for heating air, formed of finned tubes between which a fan blows the air to be heated, do not make it possible to exhaust the heat as completely as possible. calories contained in the steam which feeds them.

En general, ces echangeurs thermiques comprennent, comme dans 1'exemple precite, une serie de tubes de chauffe remplis de va- peur et reunis ä deux collecteurs, 1'un pour Fentree de la vapeur, 1'autre dans lequel Feau de condensation se rassemble avant d'etre evacuee au moyen d'un purgeur. Dans les ins- tallations industrielles ä vapeur ä moyenne et ä haute Pression, generalement de 6 ä 12 kg/em2, Feau de cond -nsation se trouve ä 1'interieur du collecteur de sortie et du pur- geur ä une temperature depassant notable- ment 100 C, en sorte qu'au moment oü elle est evacuee par 1e purgeur ä 1'exterieur oü regne la Pression atmospherique, eile se vapo- rise soudainement pour revenir ä une tempe- rature voisine de 100 C. 11 en resulte divers inconvenients et surtout une peste notable de calories, dont 1'importance augmente avec la Pression de 1a vapeur d'alimentation. Par exemple, pour un echangeur dont la Pression d'alimentation de vapeur est de 7 kg/Cm=, avec une temperature de vapeur d'environ 170 C, correspondant ä cette Pression, la peste est d'environ 72 calories par kg de va- peur condensee evacuee ä 1'atmosphere. L'in- vention a pour Premier but de remedier ä ces inconvenients. In general, these heat exchangers comprise, as in the above example, a series of heating tubes filled with steam and joined to two collectors, one for the entry of the steam, the other in which the condensation water collects. collected before being evacuated by means of a steam trap. In industrial steam installations at medium and high pressure, generally 6 to 12 kg/cm2, the condensation water is inside the outlet manifold and the steam trap at a temperature significantly exceeding 100 C, so that when it is evacuated by the trap to the outside where the atmospheric pressure reigns, it suddenly vaporizes to return to a temperature close to 100 C. This results in various inconveniences and above all a significant calorie burden, the importance of which increases with the pressure of the feed steam. For example, for an exchanger whose steam supply pressure is 7 kg/Cm=, with a steam temperature of about 170 C, corresponding to this pressure, the load is about 72 calories per kg of steam. - condensed fear evacuated to the atmosphere. The primary object of the invention is to remedy these drawbacks.

Le procede pour obtenir une meilleure uti- lisation de la chaleur du fluide chauffant dans un echangeur thermique ä alimentation de vapeur et evacuation d'eau de condensa- tion, objet de 1'invention, consiste ä realer cette evacuation de maniere qu'il s'etablisse à l'intérieur de l'échangeur un niveau d'eau de condensation tel que cette eau participe, conjointement avec la vapeur, au chauffage du fluide circulant à l'extérieur et que sa température s'abaisse par ce moyen, avant l'évacuation, notablement en dessous de la température de la vapeur dans l'échangeur. The process for obtaining better use of the heat of the heating fluid in a heat exchanger with steam supply and evacuation of condensation water, object of the invention, consists in carrying out this evacuation in such a way that it is establish inside the exchanger a level of condensation water such that this water participates, together with the steam, in the heating of the fluid circulating outside and that its temperature is lowered by this means, before the evacuation, significantly below the temperature of the steam in the exchanger.

L'invention a, en outre, pour objet un échangeur thermique pour la mise en couvre du procédé. Cet échangeur comporte un pur geur commandé par un dispositif thermosta tique logé à l'intérieur du collecteur d'eau de condensation de l'échangeur. The invention further relates to a heat exchanger for the implementation covers the process. This exchanger comprises a purger controlled by a thermostatic device housed inside the condensation water collector of the exchanger.

Le dessin annexé donne, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un échangeur ther mique pour la mise en couvre du procédé selon l'invention. The appended drawing gives, by way of example, an embodiment of a heat exchanger for the implementation of the method according to the invention.

La fig. 1 est une vue en coupe longitudi nale de l'échangeur; La fig. `? montre, à plus grande échelle, en coupe longitudinale, le purgeur à canne thermostatique, et La fig. 3 est une coupe transversale du purgeur suivant la ligne III-III de la fia. `?. Suivant le procédé, objet de l'invention, au lieu d'évacuer l'eau de condensation aussitôt qu'elle s'est rassemblée dans le collecteur de sortie de l'échangeur, on règle son évacuation de façon que l'eau de condensation monte ïi l'intérieur des tubes de chauffe et s'y main tienne à un niveau approprié de telle sorte que par échange de chaleur avec le fluide à, chauffer passant à l'extérieur des tubes, la température de l'eau soit abaissée, avant son évacuation, notablement en dessous de la. tem pérature de la vapeur de l'échangeur. Ainsi, l'échangeur fonctionne partie à la vapeur et partie à l'eau chaude, le niveau de l'eau dans les tubes de chauffe variant suivant les con ditions de marche et le réglage de l'évacua tion de l'eau de condensation. Ce réglage peut s'opérer avantageusement au moyen d'un pur geur dont le fonctionnement est commandé par un dispositif thermostatique directement influencé par la température de l'eau. La présente invention permet donc de récupé rer une grande partie des calories contenues dans l'eau de condensation avant son évacua- lion. Le gain de chaleur ainsi récupérée peut s 'élever à prés de 25 ia . fig. 1 is a longitudi nal sectional view of the exchanger; fig. `? shows, on a larger scale, in longitudinal section, the thermostatic rod trap, and fig. 3 is a cross section of the trap along the line III-III of the fia. `?. According to the method, object of the invention, instead of evacuating the condensation water as soon as it has collected in the outlet manifold of the exchanger, its evacuation is adjusted so that the condensation water rises inside the heating tubes and remains there at an appropriate level so that by heat exchange with the fluid to be heated passing outside the tubes, the temperature of the water is lowered, before its evacuation, notably below the. exchanger steam temperature. Thus, the exchanger works partly with steam and partly with hot water, the water level in the heating tubes varying according to the operating conditions and the adjustment of the evacuation of the condensed water. . This adjustment can advantageously take place by means of a bleeder whose operation is controlled by a thermostatic device directly influenced by the temperature of the water. The present invention therefore makes it possible to recover a large part of the calories contained in the condensation water before it is evacuated. The heat gain thus recovered can amount to nearly 25 ia.

Pour obtenir ces résultats, on monte, par exemple, un purgeur à commande thermosta- tique directement sur le collecteur d'eau de condensation de l'échangeur, de manière que le dispositif thermostatique de commande du purgeur s'étende à l'intérieur du collecteur, de préférence sur toute la longueur de ce dernier, afin d'être baigné directement par l'eau de condensation sortant des tubes de chauffe qui débouchent dans le collecteur. To obtain these results, a thermostatically controlled steam trap is mounted, for example, directly on the condensation water collector of the exchanger, so that the thermostatic steam trap control device extends inside the heat exchanger. collector, preferably over the entire length of the latter, in order to be bathed directly by the condensation water coming out of the heating tubes which open into the collector.

L'éeha.ngeur thermique est composé de tubes verticaux 1 garnis d'ailettes 2 et rac cordés à un collecteur d'entrée de vapeur 3 et à un collecteur d'eau de condensation 4, et comprend en outre un ventilateur soufflant de l'air à travers l'échangeur. The heat exchanger is made up of vertical tubes 1 lined with fins 2 and connected to a steam inlet manifold 3 and to a condensate water manifold 4, and further comprises a fan blowing the air through the exchanger.

La sortie d'eau de condensation du collec teur 4 est coinniand6e par un purgeur 6 réglé de manière à ne laisser sortir l'eau qu'à une température inférieure à la température de la vapeur d'alimentation, par exemple 60 C. Pour qu'il y ait évacuation, il faut donc que la température de l'eau soit abaissée depuis la. température de condensation supérieure à 100 C correspondant à la. pression de la va peur d'alimentation, jusqu'à la température pour laquelle le purgeur est réglé. Ceci s'obtient en laissant s'établir dans les tubes 1 un niveau d'eau de condensation x tel que l'eau dans les tubes participe, conjointement avec la vapeur remplissant la partie supé rieure des tubes, à l'échange de chaleur avec l'air à chauffer qui traverse l'échangeur. L'eau refroidie descend continuellement des tubes 1. dans le collecteur 4 où elle agit, directement à la sortie des tubes, sur la canne thermostatique 7 qui commande la soupape 8 du purgeur 6. The condensation water outlet from collector 4 is coinniand6e by a trap 6 adjusted so as to let the water out only at a temperature lower than the temperature of the feed steam, for example 60 C. there is evacuation, it is therefore necessary that the temperature of the water is lowered from there. condensation temperature greater than 100 C corresponding to the. supply pressure, up to the temperature for which the trap is set. This is obtained by allowing a level of condensation water x to settle in the tubes 1 such that the water in the tubes participates, together with the steam filling the upper part of the tubes, in the exchange of heat with the air to be heated which passes through the exchanger. The cooled water descends continuously from the tubes 1. into the collector 4 where it acts, directly at the outlet of the tubes, on the thermostatic rod 7 which controls the valve 8 of the trap 6.

La, fi-. ? montre la construction du pur geur. Au corps 6 du purgeur qui forme un , siège 9 pour la soupape 3, est fixé l'élément extérieur 7 de la canne thermosta.tique, cons titué par un tube en métal à coefficient de dilatation élevé, dans lequel est logé l'élément intérieur 10. Celui-ci, constitué par une tige , en métal à faible coefficient de dilatation, est figé par son extrémité libre à celle de l'élément 7 et se termine dans le corps 6 par une extrémité filetée traversant le siège 9 et sur laquelle est vissée la soupape 8. The, fi-. ? shows the construction of the trap. To the body 6 of the trap which forms a seat 9 for the valve 3, is fixed the external element 7 of the thermosta.tique rod, constituted by a metal tube with a high coefficient of expansion, in which is housed the element interior 10. This, consisting of a rod, made of metal with a low coefficient of expansion, is fixed by its free end to that of the element 7 and ends in the body 6 by a threaded end passing through the seat 9 and on which the valve 8 is screwed on.

Le purgeur se raccorde au collecteur 4 de l'échangeur par une bride 11; l'eau de con densation pénètre à travers une crépine 12 dans le corps 6 d'où sa sortie est commandée par la soupape 8 vers la conduite de dé part 13. The trap is connected to the collector 4 of the exchanger by a flange 11; the condensation water enters through a strainer 12 into the body 6 from where its exit is controlled by the valve 8 towards the departure pipe 13.

Il est clair que les variations de 'longueur de la canne thermostatique font varier la levée de la soupape 8 et que, lorsque l'échan geur est en régime, la soupape prend une position d'équilibre entre l'ouverture et la fermeture totales qui correspond à une cer taine température de l'eau de condensation. D'autre part, selon que la soupape est initia lement plus ou moins rapprochée de son siège, le niveau de l'eau dans les tubes sera situé plus ou moins haut et la température de l'eau de condensation sera plus ou moins basse. Ce réglage initial s'opère en vissant plus ou moins la soupape 8 sur la tige 1.0, au moyen d'un tournevis engagé dans la. queue fendue d'une broche 14 traversant la paroi du corps 6 et dont la tête 15 est en prise par rainure et languette avec la soupape 8. La tête 15 est appliquée par un ressort 16 contre la paroi du corps 6 pour obturer l'ouverture de passage de la broche 14 à travers la paroi. It is clear that the variations in the length of the thermostatic rod vary the lift of the valve 8 and that, when the exchanger is in operation, the valve assumes a position of equilibrium between the total opening and closing which corresponds to a certain temperature of the condensing water. On the other hand, depending on whether the valve is initially more or less close to its seat, the level of the water in the tubes will be located more or less high and the temperature of the condensation water will be more or less low. This initial adjustment takes place by screwing more or less the valve 8 on the rod 1.0, by means of a screwdriver engaged in the. split tail of a pin 14 passing through the wall of the body 6 and whose head 15 is engaged by tongue and groove with the valve 8. The head 15 is applied by a spring 16 against the wall of the body 6 to close the opening passage of pin 14 through the wall.

Claims

CLAIMS I. Process for obtaining better use of the heat of the heating fluid in a heat exchanger with steam supply and evacuation of condensation water, characterized in that this evacuation is adjusted so that it a level of condensation water is established inside the exchanger such that this water participates, together with the steam, in the heating of the fluid circulating outside and that its temperature is lowered by this means, before evacuation, notably below the temperature of the steam in the exchanger. II. Heat exchanger for implementing the process according to Claim I, characterized in that it is equipped with a purger controlled by a thermostatic device housed inside the condensation water collector of the exchanger. 1. Process according to claim I, characterized in that the evacuation of the condensation water is regulated by means of a thermostatically controlled drain valve arranged to evacuate the water at a temperature significantly lower than 100' C.

2. Heat exchanger according to re vendication II, characterized in that the positive thermostatic device controlling the purger extends inside the condensate collector over substantially the entire length of the collector.

3. Heat exchanger according to claim II, characterized in that the trap is controlled by a thermostatic rod whose elements with different coefficients of expansion are secured respectively to the valve of the trap and to the seat of this valve.

4. Heat exchanger according to sub-claim 3, characterized in that the purger is adjustable for different tem peratures of evacuation of the water of condensation, by a relative axial displacement of the valve and of its seat.

5. Heat exchanger according to sub-claim 3, characterized in that the penny pope of the trap is screwed, so as to be able to be moved agially, to the free end of the inner element of the thermostatic rod.