FR2811916A1 - Spray nozzle for water desalination plant has cylindrical turbulence chamber with stepped upper inlet duct - Google Patents
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Abstract
Description
l 2811916l 2811916
BUSE D'ARROSAGE, NOTAMMENT POUR LES INSTALLATIONS DE SPRAY NOZZLE, ESPECIALLY FOR
DESSALEMENT DE L'EAU DE MER.DESALINATION OF SEA WATER.
L'invention concerne une buse d'arrosage, notamment pour les The invention relates to a sprinkler nozzle, in particular for
installations de dessalement de l'eau de mer. seawater desalination plants.
On sait que ce type de buse assure l'arrosage en eau de mer de faisceaux de tubes chauffés en vue de la production d'eau déminéralisée en enceinte sous vide partiel. Ces buses sont réparties de façon régulière au-dessus des ensembles de faisceaux de tubes et leur bon fonctionnement conditionne le rendement de l'installation de It is known that this type of nozzle ensures the sprinkling in seawater of bundles of heated tubes for the production of demineralized water in an enclosure under partial vacuum. These nozzles are evenly distributed over the bundles of tube bundles and their proper functioning conditions the efficiency of the installation of
dessalement.desalination.
Le non bouchage par des impuretés, l'homogénéité du cône d'arrosage de sortie, la faible perte de charge, un niveau de débit relativement constant et une haute fiabilité de fonctionnement sont des The non clogging by impurities, the homogeneity of the outlet watering cone, the low pressure drop, a relatively constant flow level and a high operating reliability are
paramètres essentiels pour ce type de buse. essential parameters for this type of nozzle.
L'invention vise à proposer une buse pour le dessalement de l'eau The invention aims to propose a nozzle for the desalination of water
de mer possédant les caractéristiques mentionnées ci-dessus. with the characteristics mentioned above.
La buse selon l'invention comporte essentiellement une chambre de turbulence cylindrique du liquide d'arrosage, un conduit d'arrivée du liquide disposé de façon tangentielle au corps de la chambre de turbulence au niveau de son extrémité amont, et un diffuseur, élément de sortie disposé à l'autre extrémité de la chambre pour l'arrosage en cône plein du liquide, et se caractérise en ce que la chambre de turbulence possède une conformation en gradins au niveau de son extrémité amont étagée en hauteur de l'intérieur vers l'extérieur The nozzle according to the invention essentially comprises a cylindrical turbulence chamber for the coolant, a liquid inlet duct arranged tangentially to the body of the turbulence chamber at its upstream end, and a diffuser, element of outlet arranged at the other end of the chamber for sprinkling in a full cone of the liquid, and is characterized in that the turbulence chamber has a stepped conformation at its upstream end stepped in height from the inside towards the 'outside
relativement au conduit d'arrivée.relative to the inlet duct.
Il résulte de cette disposition que la chambre de turbulence engendre une mise en rotation du fluide selon un écoulement tourbillonnaire principal et que la conformation en gradins étagée relativement à l'arrivée sous pression du liquide crée des turbulences selon une série de vortex secondaires, portés par le tourbillon principal, l'ensemble tourbillonnaire remplissant le flux de sortie dans la chambre It follows from this arrangement that the turbulence chamber generates a rotation of the fluid according to a main vortex flow and that the stepped conformation in stages relative to the arrival under pressure of the liquid creates turbulence according to a series of secondary vortices, carried by the main vortex, the vortex assembly filling the outlet flow into the chamber
de turbulence pour générer par le diffuseur un cône plein. turbulence to generate by the diffuser a full cone.
La conformation en gradins ne risque pas de boucher la buse contrairement aux buses classiques possédant un élément intérieur de type lame ou arête de séparation de l'écoulement et susceptible d'arrêter The stepped conformation does not risk clogging the nozzle unlike conventional nozzles having an inner element of the blade type or flow separation edge and capable of stopping
des impuretés filaires.wire impurities.
Les gradins ont la forme de marche d'escalier et sont de configuration variable sur leur longueur et leur hauteur. Ils sont avantageusement de configuration régulière avec chacun une, hauteur de marche constante sur la longueur. La hauteur de marche des gradins est décroissante de l'amont vers l'aval. Le rapport de la hauteur des gradins, du premier avec la plus grande hauteur au second et successivement de l'un à l'autre, est variable, avantageusement de 1 à 3. La configuration des gradins est de préférence arrondie s'élargissant de façon croissante vers le côté opposé au côté d'arrivée tangentielle du The bleachers have the shape of a staircase and are of variable configuration over their length and height. They are advantageously of regular configuration with each a constant step height along the length. The step height of the stands decreases from upstream to downstream. The ratio of the height of the steps, from the first with the greatest height to the second and successively from one to the other, is variable, advantageously from 1 to 3. The configuration of the steps is preferably rounded, widening so increasing towards the opposite side to the tangential arrival side of the
fluide, de l'amont vers l'aval.fluid, from upstream to downstream.
Certains des gradins, au moins les deux à trois premiers peuvent être découpés sensiblement selon un mêeme point de départ, voire zone de départ, côté arrivée tangentielle du fluide, et en un même point de Some of the steps, at least the first two to three can be cut substantially according to the same starting point, or even starting zone, on the tangential arrival side of the fluid, and at the same point of
retour, voire zone de retour de l'autre côté. return, or return area on the other side.
Au moins un gradin, en aval, peut être découpé avec des points de départ et de retour différents de ceux des autres gradins. Il peut en outre déborder vers l'extérieur sur sa surface de départ du côté arrivée At least one step, downstream, can be cut with start and return points different from those of the other steps. It can also overflow outwards on its starting surface on the arrival side.
tangentielle du fluide.tangential of the fluid.
Le dernier gradin en aval, de préférence de contour sensiblement circulaire, définit le contour cylindrique du corps ou chambre de The last step downstream, preferably of substantially circular contour, defines the cylindrical contour of the body or
turbulence de la buse.nozzle turbulence.
La tranche des gradins peut être plane, parallèle à l'axe de la buse ou inclinée, éventuellement à surface discontinue et partiellement courbe. L'élément de sortie de la buse ou diffuseur comporte une embouchure de préférence légérement excentrée relativement à l'axe du corps et se développant en trompette aval à même (le produire un jet de sortie à forme de cône régulier, palr exemple d'angle au sommet The edge of the steps can be flat, parallel to the axis of the nozzle or inclined, possibly with a discontinuous and partially curved surface. The outlet element of the nozzle or diffuser comprises a mouth preferably slightly eccentric relative to the axis of the body and developing in a downstream trumpet capable of producing an outlet jet in the form of a regular cone, for example an angle at the top
d'environ 120 .about 120.
L'invention est illustrée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation et en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective dlu développé de la surface intérieure d'une buse selon l'invention - la figure 2 est une vue de côté de cettc surface, face au conduit d'arrivée; - la figure 3 est une vue de côte de cette surface, à angle droit de la figure 2; et The invention is illustrated below with the aid of an exemplary embodiment and with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a perspective view dlu developed of the inner surface of a nozzle according to the invention - Figure 2 is a side view of this surface, facing the inlet duct; - Figure 3 is a side view of this surface, at right angles to Figure 2; and
- la figure 4 est une vue de dessus de cette surface. - Figure 4 is a top view of this surface.
3 28119163 2811916
Avec référence au dessin, une buse selon l'invention représentée selon le développé de sa surface intérieure, comprend essentiellement un corps de mise en rotation de fluide ou chambre de turbulence 1, un conduit d'arrivée de fluide 3 disposé perpenliculairement à la chambrec de turbulence et sensiblement tangentiel h celle-ci, et une partie (lde With reference to the drawing, a nozzle according to the invention represented according to the development of its internal surface, essentially comprises a body for rotating the fluid or turbulence chamber 1, a fluid inlet duct 3 disposed perpenliculary to the chamber of turbulence and substantially tangential thereto, and a part (lde
sortie du fluide 5 en aval ou diffuseur. outlet of the fluid 5 downstream or diffuser.
Le conduit d'arrivée 3 est relié à la chambre de turbulence 1 sur une partie d'extrémité amont 7 de celle-ci. Cette partie d'extrémité 7 est configurée à forme de gradins ou marches d'escalier 9 sensiblement The inlet duct 3 is connected to the turbulence chamber 1 on an upstream end portion 7 thereof. This end part 7 is configured in the form of steps or stair treads 9 substantially
découpés en spirale.spiral cut.
La partie de sortie 5, reliée à la partie de fond aval à l'autre extrémité de la chambre de turbulence 1, est c forme générale de tuyère et son embouchure 11 est légèrement excentrée relativement à la partie The outlet part 5, connected to the downstream bottom part at the other end of the turbulence chamber 1, is generally in the form of a nozzle and its mouth 11 is slightly eccentric relative to the part
d'extrémité ou de fond aval de la chambre de turbulence. downstream end or bottom of the turbulence chamber.
La chambre de turbulence 1 comporte un corps cylindrique sensiblement circulaire. La partie de fond aval est plane contrairement The turbulence chamber 1 comprises a substantially circular cylindrical body. The downstream bottom part is flat unlike
à la partie d'extrémité amont 7 formée en gradins. to the upstream end portion 7 formed in steps.
Le conduit d'arrivée 3 présente une section carrée dont le côté est The inlet duct 3 has a square section, the side of which is
de longueur sensiblement égale au rayon de la chambre de turbulence. of length substantially equal to the radius of the turbulence chamber.
Le côté inférieur est parallèle aux gradins. On note que cette section est importante et induit une faible perte de charge pour les débits considérés, d'environ 2 m à comparer à la valeur de 5 à 7 m des buses classiques de dessalement, possédant unc areête interne de séparation The lower side is parallel to the steps. It is noted that this section is large and induces a low pressure drop for the flow rates considered, of approximately 2 m compared to the value of 5 to 7 m of conventional desalination nozzles, having an internal separation head.
de flux.flow.
La partie d'extr0émité aimont 7 est formiée avec quatre gradins 9, trois gradins dont le contour part tangentiellelment au conduit d'arrivée 3 (figure 4 à gauche) et selon une même zone (le contour et reviennent sur le conduit d'arrivée 3 également selcon uneC méiic zone de contour, les zones de départ et de retour se trouvant scnsil)lement sur une même ligne perpendiculaire au conduit d'arrlivéec 3. ILe retour convergent vers le centre ramène une partie de l'écoulement et des tourbillons génerés vers le centre de la chambre. Un quatrième gradin, en aval, déborde (i l'extérieur à gauche et revient plus Cil amont des trois autres sur le The end portion aimont 7 is formed with four steps 9, three steps whose outline leaves tangentially to the inlet pipe 3 (FIG. 4 on the left) and according to the same zone (the outline and return to the inlet pipe 3 also selcon a C meiic contour zone, the zones of departure and return being scnsil) also on a same line perpendicular to the conduit of arrivalec 3. The return converge towards the center brings back a part of the flow and the vortices generated towards the center of the room. A fourth tier, downstream, overflows (outside on the left and returns more upstream from the other three on the
conduit d'arrivee du fluide.fluid inlet pipe.
La hauteur de marche est décroissante du premier gradin au troisième en aval, le quatrième définissant le contour périphérique du corps de la chambre de turbulence. Le rapport de hauteur d(le marche The step height decreases from the first step to the third downstream, the fourth defining the peripheral contour of the body of the turbulence chamber. The height ratio d (the market
4 28119164 2811916
varie ainsi proportionnellement aux nombres 3, 2 et 1 environ, thus varies in proportion to the numbers 3, 2 and 1 approximately,
respectivement pour les premier, second et troisième gradins. respectively for the first, second and third tiers.
Le corps de la chambre de turbulence permet de générer l'ecoulement tourbillonnaire principal de tlui(ide, les radins générant des vortex secondaires portés palr l'écoulement de fluide principal. Les vortex secondaires alimentent la partie centrale du flux tourbillonnant The body of the turbulence chamber makes it possible to generate the main vortex flow of it (ide, the stingrays generating secondary vortices carried by the flow of main fluid. The secondary vortexes feed the central part of the swirling flow
dans la chambre de turbulence.in the turbulence chamber.
Le contour des gradins, variable dc l'un à l'autre et dont la longueur s'amplifie de l'un au suivant cree eégalement une différentiation dans la courbe de mouvement des vortex, ce qui contribue également à les distinguer du plus fort au plus faible, respectivement de l'extérieur vers l'intéricur dans la chambre de turbulence, en épaississant en quelque sorte le flux turbulent tourbillonnant dans la chambre de turbulence. Ainsi, le contour du premier gradin est développé sur un arc réduit, sensiblement proche de l'axe de la chambre et relativement aplati. Le second gradin est développé sur un arc plus régulier et relativement circulaire, s'écartant largement de la partie de contour aplatie du premier gradin. Le contour du troisième gradin est commun au contour du second gradin sur une partie de sa longueur de départ et s'en écarte ensuite largement vers la droite se développant sur un arc relativement aplati proche de la périphérie de la chambre et revenant ensuite sur un rayon plus petit sensiblement au point de retour des premier et second gradins. Le quatrième gradin part vers la gauche et revient à droite en amont du conduit d'arrivéee, (tant developpé selon uin arc sIensib) lemlerit circulaire The outline of the steps, varying from one to the other and whose length increases from one to the next, also creates a differentiation in the vortex movement curve, which also helps to distinguish them from the strongest to the weaker, respectively from the outside towards the interior in the turbulence chamber, by somehow thickening the turbulent flow swirling in the turbulence chamber. Thus, the outline of the first step is developed on a reduced arc, substantially close to the axis of the chamber and relatively flattened. The second tier is developed on a more regular and relatively circular arc, deviating widely from the flattened contour part of the first tier. The outline of the third tier is common to the outline of the second tier over part of its starting length and then deviates widely to the right, developing on a relatively flattened arc close to the periphery of the chamber and then returning to a radius substantially smaller at the point of return of the first and second steps. The fourth tier goes to the left and returns to the right upstream of the inlet duct, (both developed along a sIensib arc) circular lemlerit
définissant la periphérie d(lu corps de la chambrc cde turbulence. defining the periphery d (the body of the turbulence chamber.
Enfin, le fluide tourbillonnant sort par l'embouchure de sortie 1l formant avec la (leflection de tuyère en trompette 13 un cône plein d'angle au sommet d'environ 120 . La répartition du fluide sur une section transversale du cône est relativcment homogène en surface (disque plein). La perte de charge est faible du fait surtout de la grande section du conduit d'arrivée et que le fluide ne rencontre pas d'élément formant arête transversale de séparation (d'(écoulement cornmme les buses classiques utilisées pour l'application en dessalement d'eau. De même, les particules filaires ne risquent pas (d'être arrêtées sur leur parcours et la buse selon l'invention n'est donc pas bouchable. Par voie de conséquence, pour un débit donné, la perte (l charge de la buse ne Finally, the swirling fluid exits through the outlet mouth 11, forming with the (the trumpet nozzle inflection 13 a cone full of angle at the apex of approximately 120. The distribution of the fluid over a cross section of the cone is relatively homogeneous in surface (full disc). The pressure drop is low, mainly due to the large cross-section of the inlet duct and the fluid does not meet any element forming a transverse separation edge (of flow like the conventional nozzles used for the application in desalination of water. Likewise, the wired particles do not run the risk of being stopped along their route and the nozzle according to the invention is therefore not blockable. Consequently, for a given flow rate, loss (the nozzle load does not
varie pas au cours de son exploitation. not vary during operation.
En outre, une buse choisie dans une famille de buses sensiblement homothétiquement similaires permet d'obtenir l'arrosage voulu, dans la In addition, a nozzle chosen from a family of substantially homothetically similar nozzles makes it possible to obtain the desired watering, in the
plage de débit de 0, 5 à 10nln/h.flow range from 0.5 to 10nln / h.
Ce qui précède montre que le type de buse selon l'invention convient particulièrement à l'application de dessalement de l'eau de mer o l'on a besoin d'un arrosage à cône plein, a répartition homogène, parfaitement contrôlé en débit et en perte de charge, et de grande permanence sur un faisceau de tubes de chauffage de cette eau à The above shows that the type of nozzle according to the invention is particularly suitable for the desalination application of sea water where there is a need for a full cone sprinkler, with homogeneous distribution, perfectly controlled in flow and in pressure drop, and very permanently on a bundle of tubes for heating this water to
dessaler.desalinate.
Naturellement et comme mentionné en préambule, la buse selon l'invention peut comporter des variantes de réalisation, par exemple quant à la direction de l'axe du cône de projection d'arrosage, non Naturally and as mentioned in the preamble, the nozzle according to the invention may include variant embodiments, for example as to the direction of the axis of the spraying cone, not
nécessairement perpendiculaire au jet d'arrivée comme dans l'exemple. necessarily perpendicular to the arrival jet as in the example.
D'autres variantes peuvent être obtenues, en modifiant les gradins de la chambre de turbulence, la forme de la tuyère, la forme des gradins et leur nombre, la section du conduit d'arrivée etc. La buse d'arrosage conforme à l'invention, bien que conçue plus spécialement pour les installations de dessallement d'eau de mer, n'est pas limitée à cette application et elle peut aussi être utilisée, par exemple, dans des procédés industriels de dépollution des fumées, de Other variants can be obtained by modifying the steps of the turbulence chamber, the shape of the nozzle, the shape of the steps and their number, the section of the inlet duct, etc. The watering nozzle according to the invention, although designed more specifically for seawater desalination plants, is not limited to this application and it can also be used, for example, in industrial processes of pollution control,
traitement des eaux ou autres.water treatment or other.
6 28119166 2811916
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2000-07-24 FR FR0009669A patent/FR2811916B1/en not_active Expired - Fee Related
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