Générateur de vapeur L'invention a pour objet un générateur de vapeur à haute pression et à haute température, comprenant une chambre de vaporisation et une chambre de com bustion, caractérisé en ce que ces deux chambres sont séparées l'une de l'autre par une paroi en une matière dont le coefficient d'absorption du rayonne ment de la flamme produite dans la chambre de com bustion est au plus égal à celui du quartz.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme de réalisation du générateur selon l'invention.
Sur ce dessin La fig. 1 est une coupe longitudinale de cette forme.
La fig. 2 est une coupe transversale par A-B de la fig. 1.
Le générateur représenté comprend un compres seur d'air comburant 1 ; un échangeur thermique 3 constitué par des canaux 4 pour l'air et des canaux 5 pour les gaz brûlés 17 provenant d'une chambre de combustion 8. Ces canaux ont leurs parois com munes, à travers lesquelles s'opère la transmission de la chaleur des gaz brûlés 17 à l'air sous pression pro venant du compresseur 1 par la canalisation 2.
La température, 15500 C environ, et la pression, 8 à 9 ata nécessaires à l'air comburant étant ainsi obtenues, ledit air est amené par le canal 6 au brû leur 7, alimenté en carburant (mazout) préchauffé et se trouvant à l'entrée de la chambre de combustion 8. Cette chambre est limitée par un tube 9 en quartz.
La flamme obtenue 12 dans ces conditions de température et de pression de l'air comburant peut atteindre une température très élevée, de l'ordre de 2000 à 30000, dans la chambre de combustion.
Le brûleur 7 est muni d'une pièce 10 comportant des ailettes hélicoïdales dans sa partie centrale créant ainsi un tourbillon et une perte de charge dans cette région du courant d'air, de sorte qu'une couche non troublée 11 d'air s'interpose entre la flamme 12 et le tube de quartz 9 alimentant ainsi progressivement la combustion et formant une première protection ther mique de ce tube.
Des anneaux 13 en matière haute ment réfractaire sont disposés dans la chambre de combustion pour empêcher le courant gazeux à haute température d'entrer au contact du quartz qui ainsi se trouve convenablement protégé par une nappe de gaz sans vitesse. Ces anneaux sont, par exemple, en magnésie électro-fondue, ou en tungstène.
En quittant l'échangeur 3 les gaz brûlés pénètrent dans le distributeur 18 d'une turbine 19 entraînant le compresseur 1. Cette turbine entraîne également les pompes d'alimentation 20 alimentant la chambre de combustion en combustible et la chambre de vaporisation en eau.
A la sortie de la turbine les gaz sont envoyés par un collecteur 21 dans un économiseur 24 afin de récupérer la plus grande partie de la chaleur restante pour préchauffer l'eau et le carburant à envoyer aux pompes d'alimentation.
L'eau ainsi préchauffée est refoulée par une des pompes 20 dans l'enceinte de section annulaire 16 constituant la chambre de vaporisation formée entre le tube de quartz 9 et un tube extérieur 22, la vitesse et l'orientation d'injection étant telles que l'eau entre en rotation à très grande vitesse et forme, par l'effet de la force centrifuge,
une couche extrêmement mince tapissant la surface interne du tube extérieur 22 du générateur dans la région correspondant à l'élévation à sa température de vaporisation et devenant plus épaisse ensuite dans la région correspondant à l'ab sorption de la chaleur latente de vaporisation ; la partie supérieure de la chambre de vaporisation fonc tionne comme un surchauffeur. Les sections annu laires sont établies pour donner à l'eau 14 et à la vapeur 15 des épaisseurs et des vitesses convenables permettant l'absorption totale du rayonnement. La vapeur surchauffée est évacuée par des orifices 23.
Dans ces conditions d'alimentation la vapeur ne se forme qu'à la surface intérieure du film liquide sans ébullition, donc sans entraînement d'eau, ce qui rend inutile l'adjonction d'un séparateur de vapeur.
Le tube extérieur 2.2 peut comprendre une âme tubulaire-en quartz servant d'enveloppe isolante ther mique ; cette âme étant frettée par une enveloppe métallique très résistante dont la surface interne est rendue réfléchissante à la chaleur rayonnée par l'ap position d'une couche de bronze poli.
Ce moyen, tout en protégeant l'enveloppe métal lique très résistante de la chaleur conduite et de celle rayonnée, permet de diminuer encore l'épaisseur du film d'eau et de vapeur qui se trouve traversé deux fois par le rayonnement.
La sécurité du générateur décrit s'en trouve-donc augmentée, la quantité d'eau ou de vapeur contenue dans son enceinte 16 pouvant être réduite de moitié.
Les principaux avantages du générateur décrit consistent dans une période de mise en pression réduite à quelques secondes et une vaporisation ins tantanée qui a comme corollaire la réduction du poids d'eau et de vapeur contenues dans la chambre de va porisation à une quantité qui peut être inférieure à son débit seconde de vapeur, d'où une sécurité gran dement accrue. La réduction de la surface de chauffe entraîne une réduction de poids considérable.
Steam generator The invention relates to a high pressure and high temperature steam generator, comprising a vaporization chamber and a combustion chamber, characterized in that these two chambers are separated from one another by a wall made of a material whose absorption coefficient of the radiation of the flame produced in the combustion chamber is at most equal to that of quartz.
The drawing shows, by way of example, an embodiment of the generator according to the invention.
In this drawing, FIG. 1 is a longitudinal section of this form.
Fig. 2 is a cross section through A-B of FIG. 1.
The generator shown comprises an combustion air compressor 1; a heat exchanger 3 consisting of channels 4 for the air and channels 5 for the burnt gases 17 coming from a combustion chamber 8. These channels have their common walls, through which the heat transmission takes place burnt gases 17 with pressurized air coming from compressor 1 through line 2.
The temperature, approximately 15,500 C, and the pressure, 8 to 9 ata necessary for the combustion air being thus obtained, said air is brought by channel 6 to the burner 7, supplied with fuel (oil) preheated and located at the 'inlet of the combustion chamber 8. This chamber is limited by a tube 9 made of quartz.
The flame obtained 12 under these conditions of temperature and pressure of the oxidizing air can reach a very high temperature, of the order of 2000 to 30,000, in the combustion chamber.
The burner 7 is provided with a part 10 having helical fins in its central part thus creating a vortex and a pressure drop in this region of the air stream, so that an unperturbed layer 11 of air s' interposed between the flame 12 and the quartz tube 9 thus gradually feeding the combustion and forming a first thermal protection of this tube.
Rings 13 of highly refractory material are arranged in the combustion chamber to prevent the high temperature gas stream from coming into contact with the quartz which thus is suitably protected by a sheet of gas without velocity. These rings are, for example, in electro-fused magnesia, or in tungsten.
On leaving the exchanger 3, the burnt gases enter the distributor 18 of a turbine 19 driving the compressor 1. This turbine also drives the feed pumps 20 supplying the combustion chamber with fuel and the vaporization chamber with water.
At the outlet of the turbine, the gases are sent by a manifold 21 into an economizer 24 in order to recover most of the remaining heat to preheat the water and the fuel to be sent to the feed pumps.
The water thus preheated is delivered by one of the pumps 20 into the enclosure of annular section 16 constituting the vaporization chamber formed between the quartz tube 9 and an outer tube 22, the speed and the injection orientation being such that the water rotates at very high speed and forms, by the effect of centrifugal force,
an extremely thin layer covering the internal surface of the outer tube 22 of the generator in the region corresponding to the rise in its vaporization temperature and then becoming thicker in the region corresponding to the absorption of the latent heat of vaporization; the upper part of the vaporization chamber functions as a superheater. The annular sections are set up to give the water 14 and steam 15 suitable thicknesses and velocities for complete absorption of the radiation. Superheated steam is discharged through ports 23.
Under these supply conditions, the vapor only forms on the inner surface of the liquid film without boiling, therefore without entrainment of water, which makes the addition of a vapor separator unnecessary.
The outer tube 2.2 may include a tubular quartz core serving as a thermal insulating envelope; this core being encircled by a very resistant metal envelope, the internal surface of which is made reflective of the heat radiated by the application of a layer of polished bronze.
This means, while protecting the highly resistant lique metal envelope from the conducted heat and from that radiated, makes it possible to further reduce the thickness of the water and vapor film which is crossed twice by the radiation.
The safety of the generator described is therefore increased, the quantity of water or steam contained in its enclosure 16 being able to be reduced by half.
The main advantages of the generator described consist in a pressurization period reduced to a few seconds and an instant vaporization which has as a corollary the reduction of the weight of water and vapor contained in the vaporization chamber to an amount which can be reduced. lower than its second steam flow, resulting in greatly increased safety. The reduction of the heating surface leads to a considerable reduction in weight.