FR2894016A1 - Dispositif de reaction thermohydraulique vortex totalement ecologique, sans combustions, ni additifs - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de réaction thennohydraulique vortex totalement écologique, sans combustions ni additifs permettant de chauffer ou réchauffer des liquides, de traiter l'eau, de mélanger et/ou faire réagir des combinaisons d'un ou plusieurs liquides, gaz, ou solides ajoutés, en créant les conditions optimales de la cavitation des liquides au coeur d'un vortex. Il est constitué d'un accélérateur de circulation du liquide (7) en forme de buse conique branchée à une pompe (1) par son côté refoulant. L'extrémité la plus étroite de l'accélérateur est connectée à une spirale d'Archimède (2) branchée à un tube cylindrique (3) à la sortie duquel est installé un frein (6). Le tube cylindrique (3) est coaxial à la spirale d'Archimède (2) et au frein (6) qui a une forme en cylindre creux borgne et est fixé à l'aide d'ailettes. Un diffuseur échelonné dont le diamètre du grand échelon est égal au diamètre intérieur du tube est disposé en sortie du frein.Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné au domaine de la thermotechnique, dans la production d'eau chaude telles que machines de lavage, piscines, à la potabilisation de l'eau, dans les applications agroalimentaires (glucose, soupe, lait, etc...), dans l'industrie pétrochimique pour fluidification, cracking du pétrole, dans l'industrie chimique, pharmaceutique.

Description

La présente invention concerne un dispositif de réaction thermohydraulique

vortex totalement écologique, sans combustions ni additifs, destiné en premier à chauffer, ou réchauffer des liquides, en second à traiter l'eau, en troisième à mélanger et/ou à faire réagir des combinaisons d'un ou plusieurs liquides, gaz, ou solides ajoutés, en particulier en créant les conditions pour utiliser toutes les propriétés de la cavitation des liquides et en concentrant se phénomène au coeur d'un vortex. L'invention se rapporte à la thermodynamique des fluides. On connaît en premier un procédé pour chauffer le milieu liquide en transformant successivement l'énergie mécanique engendrée par la rotation d'une roue à ailettes en énergie hydraulique puis en énergie thermique. Dans ce procédé, l'élévation de température du milieu liquide se produit lors de la circulation d'un liquide dans un tube. L'énergie hydraulique employée pour crée un tourbillon dans le tube, permet d'obtenir de l'énergie thermique libérée par un phénomène de cavitation des liquides dans les courants circulants (voir par exemple le brevet SU 1703924, F24H3/02, publié le 01/07/1992). Ce procédé tel que décrit a un coefficient de rendement bas et un niveau de bruit assez élevé durant son fonctionnement. Le générateur thermohydraulique le plus proche de l'invention d'après la construction les résultats obtenus pour ce qui est du chauffage des liquides est un générateur muni d'une pompe branché par son côté refoulant sur un dispositif de d'accélération de la circulation du liquide, lequel est branché à un tube cylindrique à la sortie duquel est installé un dispositif de freinage (voir par exemple le brevet RU2132517, F24H3/02, publié le 27/06/1999). Le générateur mentionné permet de transformer de façon plus efficace l'énergie hydraulique d'un liquide circulant en énergie thermique, pourtant ce générateur reste de construction complexe, encombrante, et connaît encore des pertes d'énergies notables.

En second le traitement de l'eau consiste à appliquer des procédés de traitement physiques, chimiques et biologiques, ces trois types de procédés étant nécessaires pour produire une eau de haute qualité et sans danger à partir de certaines sources. Le procédé de traitement de l'eau le plus répandu est le procédé physique de filtration. Par exemple, les filtres au sable permettent d'enlever les grosses particules présentes dans l'eau. Les filtres au charbon actif granulaire (CAG) filtrent les particules de l'eau et absorbent les matières organiques dissoutes et autres contaminants. La capacité d'absorption d'un filtre au CAG est limitée; celui-ci est " usé " ou " épuisé " lorsque le charbon ne peut plus absorber les contaminants. Le charbon favorise également la croissance des bactéries et insectes, ce qui risque de compromettre le fonctionnement du filtre et la qualité de l'eau. Pour ces raisons, il est recommandé de remplacer le charbon dès que sa capacité d'absorption est épuisée. Ces techniques de filtration sont communément utilisées pour les sources d'eau de surface, et elles doivent être suivies d'une stérilisation afin de fournir une eau potable sans danger. En complément à la filtration primaire on utilise des membranes pour affiner l'eau. Les membranes sont des matériaux synthétiques qui servent de tamis très fin pour produire une petite quantité d'eau traitée en rejetant un grand volume d'eau de mauvaise qualité. Le procédé utilisant la membrane la plus dense est l'osmose inverse, dont le seuil de rétention des molécules (SRM) va de 50 à 200; ce processus est capable de rejeter même les plus petits ions inorganiques comme l'aluminium, ainsi que les bactéries, les virus, les parasites et les protozoaires. Vient ensuite la nanofiltration, légèrement moins dense, dont le SRM s'échelonne de 200 à 1 000. Une membrane de nanofiltration est également capable d'éliminer les bactéries, virus. parasites et protozoaires; si son SRM est inférieur ou égal à 300, elle peut également écarter une grande quantité de matières organiques. L'ultrafiltration recourt à des membranes encore moins denses; son SRM permet de rejeter des particules de 1 000 à 0,1 microns de diamètre. Enfin. la microfiltration filtre quant à elle des particules de 0,1 à 2 microns. En général, la membrane d'une unité simple rejette environ 10 litres d'eau pour chaque litre produit. Cette proportion peut augmenter avec plusieurs facteurs : baisse de température, inadéquation du traitement préalable, salissure de la membrane. Pour que le procédé fonctionne efficacement, il faut une pression adéquate pour contraindre l'eau à traverser la membrane; cela nécessite parfois l'ajout d'une pompe de surpression. Par ailleurs, on recourt fréquemment à un procédé chimique de traitement de l'eau, la coagulation, pour éliminer les particules en suspension ou dissoutes dans l'eau. Actuellement, la coagulation n'est pas pratiquée dans les exploitations agricoles en raison de la complexité de la détermination et du réglage des dosages chimiques. Enfin, les procédés biologiques de traitement de l'eau. Les procédés biologiques reposent sur la vie biologique existante dans l'eau. Ils consistent à optimiser dans l'eau les conditions propices au développement de l'activité biologique souhaitable dans le groupe de filtration. Ce procédé est conçu pour éliminer par biodégradation les éléments indésirables, comme les matières organiques dissoutes, le fer ou l'arsenic. Cependant ce procédé est réservé à des stations d'épuration collectives comme celles de villes ou de communauté d'agglomération. Tout procédé de traitement de l'eau doit comporter comme dernière étape la stérilisation, qui permet de garantir que l'eau ne présente aucun danger microbiologique(qu'elle est exempte de bactéries, de virus et de protozoaires parasites). L'objectif est de veiller à ce que le procédé de stérilisation ait une concentration et un temps de contact suffisants pour tuer la contamination microbienne avant que l'eau ne soit distribuée. Même après le traitement, l'eau peut être recontaminée dans les canalisations (p. ex., par une couche de dépôts organiques accumulée sur la paroi des tuyaux). Il est donc important que l'eau traitée contienne encore suffisamment de stérilisant chimique (résidu) pour éviter toute revivification microbienne ou recontamination lorsque l'eau circulera dans les canalisations. Le procédé de stérilisation le plus répandu, le plus économique et le plus fiable est la chloration, qui a l'avantage de maintenir et de mesurer le taux de chlore résiduel dans le système de canalisations et les robinets afin d'assurer la poursuite du processus de stérilisation pendant la distribution de l'eau. Plus récemment sont apparues l'ozonation et la désinfection par rayonnement ultraviolet, mais l'efficacité de ces procédés est plus difficile à mesurer. Plus précisément on peut lister de manière non exhaustive les problèmes des méthodes traditionnelles de traitement d'eau et de stérilisation comme tel : - perte d'efficace rapide des systèmes de filtration par les bactéries filamenteuses et le foisonnement des boues -présence de résidus chimiques après stérilisation pouvant se révéler être toxique voir cancérigène et créer une mauvaise odeur à l'eau (chlore, phosphate, etc...) - efficacité limitée sur certains micro-organismes (bactéries, virus, kystes, protozoaires, etc...) - procédés coûteux et complexes de mise en oeuvre Une méthode efficace et peu onéreuse de purification consiste à faire circuler l'eau au travers d'un réacteur à cavitation spécialisé (voir par exemple le brevet US 20002/0096456 Al, publié le 25/07/2002). En troisième, il existe des méthodes pour mélanger et/ou à faire réagir des combinaisons d'un ou plusieurs liquides, gaz, ou solides ajoutés grâce aux propriétés de la cavitation. La cavitation est un phénomène d'une extrême puissance et peut être utilisé afin de créer des modifications physico-chimiques dans les solutions. La cavitation est caractérisée par la formation de micro-bulles ou micro-cavités au sein d'un liquide soumis une traction maximum pendant la phase de dépression et par leur implosion suite à la compression. Cette implosion peut produire, localement et à l'échelle microscopique, des températures qui peuvent dépasser largement 5000 C créant un micro plasma, des pressions de plusieurs centaines d'atmosphères, des chocs sphériques divergents dans le voisinage proche des micro-bulles, et des jets liquides au voisinage des parois solides. Le procédé s"emploie à utiliser les actions mécaniques et chimiques de la cavitation pour réaliser des transformations chimiques. Nous distinguons principalement deux types de chimie: la cavitation en milieu (i) homogène et la cavitation en milieu (ii) hétérogène. (i) La cavitation en milieu homogène met en évidence l'activité en phase liquide, des radicaux et espèces excitées formées dans les bulles (OH , H , X , OH*, C2*, ...) durant le collapse, et l'éventuel relargage de ces espèces au sein du liquide. (ii) La cavitation en milieu hétérogène concerne plutôt les effets mécaniques de la cavitation. Ces actions mécaniques sont (a) l'érosion de surfaces par la formation de microjets durant le collapse asymétrique de la bulle au voisinage de l'interface solide-liquide ou liquide-liquide, (b) l'émulsion intense, due à la présence d'obstacles dans le champ et qui augmente les échanges de matières. Un exemple de méthode efficace mais complexe pour créer la cavitation des fluides avec effet vortex pour mélanger et/ou à faire réagir des combinaisons d'un ou plusieurs liquides, gaz, ou solides ajoutés est celle décrite dans le brevet US2005/0237855 Al , publié le 27 octobre 2005. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Le but de l'invention est d'augmenter les performances de chauffage ou de réchauffage des liquides et d'étendre les applications du réacteur thermohydraulique vortex au traitement d'eau, et au mélange et/ou à faire réagir des combinaisons d'un ou plusieurs liquides, gaz, ou solides ajoutés. Il comporte en effet selon une première caractéristique, un accélérateur de circulation du liquide branché à une pompe par son côté refoulant. Cet accélérateur de liquide est réalisé en forme de buse conique. L'extrémité la plus étroite de l'accélérateur est connectée à une spirale d'Archimède branché à un tube cylindrique à la sortie duquel est installé un frein. L'accélérateur de circulation des liquides est fait en forme de buse. Le tube cylindrique est coaxial à la spirale d'Archimède et le frein est coaxial au tube cylindrique. Le frein est caractéristique par sa forme en cylindre creux borgne de petit diamètre dont la partie ouverte est orientée dans le sens de circulation du liquide. Le frein est fixé à son emplacement à l'aide d'ailettes au nombre de 4, installées de part et d'autre du frein face à face, à un angle de 90 les unes par rapport aux autres. A la sortie du frein il y un diffuseur échelonné dont le diamètre du grand échelon est égal au diamètre intérieur du tube. L'angle du cône d'injection de l'accélérateur dans la spirale d'Archimède varie entre l0 et 15 . Le diamètre d'ouverture de l'accélérateur est lié avec la puissance de la pompe dans un rapport de 0,8 à 1,0 mm/kW. Le réglage du diamètre d'ouverture d'entrée de l'injecteur est effectué à l'aide d'une bague conique interchangeable dont la valeur de la surface est liée avec la surface de l'accélérateur à l'endroit de connexion. Le rapport de longueur de l'accélérateur avec la bague de réglage conique est supérieur ou égale à 2. La longueur du tube cylindrique varie dans un rapport de 6 à 13 avec le diamètre extérieur du petit cylindre creux borgne (frein). Le rapport de la surface du diamètre du tuyau à l'endroit d'installation de l'élément de freinage et la surface du diamètre d'entrée dans la spirale d'Archimède varie dans un rapport de 1 à 1,5. Le diamètre intérieur du tube cylindrique varie dans un rapport de 1,2 à 1,8 par rapport au diamètre extérieur du petit cylindre creux borgne (frein). Outre cela, la longueur des ailettes peut varier dans un rapport de 0,7 à 1,6 du diamètre intérieur du tube cylindrique. Les ailettes peuvent être installées radialement. La longueur du grand échelon du diffuseur varie dans un rapport de 0,1 à 2,0 du diamètre intérieur du tube cylindrique. Au cours des recherches on a démontré que l'efficacité de fonctionnement du réacteur thermohydraulique vortex dépend de la disposition des éléments de construction mais aussi des dimensions relatives de ces éléments de construction. Le réacteur thermohydraulique vortex tel que caractérisé précédemment permet de transformer un mouvement rectiligne d'un liquide à en un vortex qui épouse en sortie de la spirale d'Archimède la forme du tube cylindrique de grand diamètre avec de très faibles pertes hydrauliques. Au coeur du vortex ainsi créé une zone d'accélération et donc de faible pression se forme pour créer la cavitation hydrodynamique. Il est à noter que la problématique essentielle du dispositif pour assurer son efficacité est le freinage du liquide en fin de circulation du tube cylindrique tout en transformant le courant tourbillonnant du Iiquide en un courant rectiligne. Ce problème se résout par l'interaction du courant liquide avec les ailettes qui forment avec le petit cylindre creux borgne des canaux longitudinaux à 'intérieur du tube cylindrique et par le freinage efficace du courant dans le diffuseur échelonné à la sortie des canaux mentionnés plus haut. La valeur du degré de l'élargissement du canal lors du freinage du courant liquide est très important. On a trouvé que le résultat le plus optimal est obtenu dans un rapport au diamètre intérieur du tube cylindrique au diamètre extérieur du petit cylindre creux borgne variant de 1,2 à 1,8. De plus, il est utile que la longueur du canal après le petit cylindre creux borgne (la Iongueur du grand échelon du diffuseur) soit dans un rapport de valeurs comprises entre 0,1 et 2,0 du diamètre intérieur du tube cylindrique. Si on fait le canal à moins de 0,1 du diamètre intérieur du tube le courant n'arrive pas à s'élargir et remplir la section transversale du tube cylindrique. L'exécution du canal supérieur à 2,0 du diamètre intérieur du tube cylindrique n'est pas utile puisque le courant s'est déjà refonné, l'augmentation de la longueur du canal n'a aucune influence sur le régime du courant du liquide. L'installation coaxiale de la spirale d'Archimède, du tube cylindrique, et du petit cylindre creux borgne, ainsi que l'exécution des ailettes avec la longueur égale à la hauteur du petit cylindre creux borgne permet : de diminuer les pertes d'énergie lors des transformations hydrodynamiques du courant du liquide, de concentrer la zone de cavitation au coeur du vortex pour intensifier en intensifier les réactions sans causer des dommages au dispositif, ce qui ajoute à l'efficacité et à la fiabilité du fonctionnement du réacteur thermohydraulique vortex et étend ses applications non seulement au chauffage ou au réchauffage des liquides mais également au traitement d'eau, au mélange et/ou réagir des combinaisons d'un ou plusieurs liquides, gaz, ou solides ajoutés. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure l représente en coupe longitudinale, le dispositif de l'invention. La figure 2 représente la coupe A ù A repérée sur la figure 1. La figure 3 représente en coupe longitudinale, une variante du dispositif de l'invention. La figure 4 représente l'évolution de la température du liquide le long du tube cylindrique coaxial à la spirale d'Archimède. La figure 5 représente en coupe longitudinale le détail de l'accélérateur du dispositif de l'invention.

En référence aux figures l et 2, Le générateur thermohydraulique vortex a une pompe (1), branchée par son côté de refoulement sur le dispositif d'accélération de la circulation du liquide qui est à la sortie et connecté à la spirale d'Archimède (2), cette dernière est branchée sur le tube cylindrique (3). Sur le tronçon de sortie du tube cylindrique (3) est installé un frein (4) fait en forme de petit cylindre creux borgne (6) installé sur les ailettes (5). Le dispositif d'accélération de circulation du liquide est fait en forme de buse (7). Le tube cylindrique (3) est installé coaxialement à la spirale d'Archimède (2). Le frein (4) est installé coaxialement au tube cylindrique (3). La longueur (LI) des ailettes (5) est égale à la hauteur (H) du petit cylindre creux borgne (6). Sur le tronçon de sortie du tube cylindrique (3) après la section du petit cylindre creux borgne (6) est formé un diffuseur échelonné (8), dont le diamètre du grand échelon égale le diamètre intérieur (D2) du tube cylindrique (3). La longueur (L2) du grand échelon du diffuseur (8) est comprise dans un rapport de 0,1 à 2,0 des diamètres intérieurs du tube cylindrique. Le rapport du diamètre intérieur (D2) du tube cylindrique (3) au diamètre extérieur (DI) du petit cylindre creux borgne varie de 1 ,2 à 1,8.

II est préférable que la longueur (L1) des ailettes (5) soit comprise de 0,7 à 1,6 des diamètres intérieurs (D2) du tube cylindrique (3) et que les ailettes (5) soient installées radialement. Le réacteur thermohydraulique vortex fonctionne de la façon suivante : on amène le liquide avec la pompe (1) à travers la buse (7) dans la spirale d'Archimède (2) la circulation du liquide acquiert en sortie de la spirale la forme d'un vortex qui entre dans le tube cylindrique (3). Le liquide en passant par la surface intérieure du tube cylindrique (3) se dirige suivant une spirale en direction du frein (4) et du diffuseur échelonné (8). Pendant la circulation spiroïdale Vortex le liquide, grâce à la force centrifuge interagit efficacement avec la surface intérieure du tube cylindrique (3) du réacteur ce qui conduit au chauffage du liquide et du tube cylindrique (3). Les essais d'un modèle industriel du générateur thermique ont montré aussi que pour le chauffage maximal du liquide il est préférable de disposer le frein (4) à la distance comprise entre 1000 mm jusqu'à 1200 mm de la section d'entrée du tube cylindrique (3). L'augmentation de la longueur de la partie cylindrique du corps (2) n'amène pas à l'augmentation de la température de chauffage du liquide. Par conséquent le liquide tourbillonnant (vortex) arrive à l'entrée du frein (4) à température maximale. En résultat du freinage du courant du liquide, d'abord sur les ailettes (5) du frein (4) et dans le diffuseur échelonné (8), à lieu l'élévation de température du liquide qui à partir du diffuseur (8) va dans le consommateur de chaleur (circuit de chauffage sanitaire, ballon de stockage d'eau chaude, piscine, ...) pratiquement sans perte de chaleur utile. Lors des essais du réacteur thermohydraulique vortex on a établi aussi l'utilité de l'exécution de fabrication du tube cylindrique (3) dans un rapport de longueur comprise entre 6 à 13 fois le diamètre extérieur du petit cylindre creux borgne (frein). Et la surface de la section longitudinale de sortie de la buse 7 varie dans un rapport de à 0,75 jusqu'à 1,1 de la surface de la section longitudinale du canal circulaire formé par la surface extérieure latérale du petit cylindre creux borgne 6 et de la paroi intérieure du tube cylindrique 3. Avec cela on a établi qu'il est utile que le diamètre de la section d'entrée de la buse 7 par rapport à la puissance de la pompe 1 avait une valeur de 0,8 à 1,0 mm/kW.

Le changement du diamètre de la section de sortie de la buse (7) peut être réalisé à l'aide de bagues coniques interchangeables qui sont installées dans la buse (7). En référence aux figures 3, on donne la construction d'une variante d'un réacteur thermohydraulique vortex. Sur la figure 4 on donne graphiquement les relevés expérimentaux de la distribution de température sur la longueur du tube cylindrique vortex.

Sur la figure 5 on présente une coupe longitudinale d'un élément accélérateur dans lequel une bague interchangeable est installée dans le cône d'injection (buse). Les indications par chiffres et par lettres sur le dessin sont les suivants : (2) Spirale d'Archimède. (3) Corps du réacteur thermohydraulique vortex de forme cylindrique. (4) Dispositif de freinage. (9) Fond percé. (7) Tuyau d'injection. (1) Pompe. (10) Bague. (L11) Longueur d'une partie du corps cylindrique de travail jusqu'à dispositif de freinage. (L12) Longueur d'une bague conique. (Lt3) Longueur d'un tuyau d'injection. (Si) Coupe d'une partir du tuyau de travail au point d'installation du dispositif de freinage. (S2) Coupe de l'ouverture d'injecteur de l'entrée. (S3) Coupe d'une bague conique. (D1) Diamètre du corps 3 du réacteur thermohydraulique vortex. (D12) Diamètre de l'ouverture de l'injecteur 7 d'entrée. (W) Puissance d'une pompe 1 en kW.

Cette variante du réacteur thermohydraulique vortex (figure 3) fonctionne de la façon suivante. Le liquide passe au travers de la spirale d'Archimède (2), son mouvement prend un caractère de tourbillon (vortex) et il pénètre en pression dans le corps (3) du réacteur thermohydraulique vortex. Au contact de la surface intérieure du corps (3) et par l'inertie donnée par la spirale d'Archimède (2), le liquide prend la forme d'un vortex le long du corps (3) et se dirige vers le dispositif de freinage pour enfin s'évacuer par les ouvertures. A cause des forces centrifuges le liquide réagit activement avec les surfaces intérieures du corps (3) du réacteur thermohydraulique vortex, au cours de ce mouvement le Iiquide chauffe et chauffe le corps du cylindre. Le chauffage d'un corps est effectué de manière inégale. Comme les essais d'une installation industriel KAWAN GTV 5.5 le montre (figure 4), la valeur maximale de température (T max) est découvert à la distance (L) égale à 1000 mm. L'augmentation de la longueur du corps cylindrique mène vers la diminution de la température de travail et vers une perte de chaleur inutile, voilà pourquoi le dispositif de freinage est installé à une distance de 1000 mm de telle façon sur son entrée le liquide circule sous la forme d'un vortex avec la température maximale. Au cours de ce freinage, le chauffage du liquide continu et ce liquide, à travers l'ouverture de sortie (9), passe par exemple dans un circuit de chauffage sanitaire pratiquement sans pertes de chaleur utile. On a dételrrriné expérimentalement que le maximum de température est atteint sur un rapport de la longueur de travail de la partie cylindrique du corps 3 jusqu'au dispositif de freinage 4 sur son diamètre : LI1 = 8,5 Dl1 Dans ce cas le diamètre optimal d'un tuyau (D opt.) = 117 mm. Pour ce qui est des autres rapports le chauffage est diminué, l'effet utile est perdu sur la valeur de rapport = 7 (minimum) et 10 (maximum).

Au cours des épreuves on a trouvé aussi un rapport optimal d'une coupe de partie de travail d'un tube (S,) au point de montage du dispositif de freinage (4) et la coupe d'une ouverture d'injection de sortie (7) ù (S2). Ce rapport se trouve au centre d'un intervalle (1 à 1,5), c'est à dire égale à 1,35. A l'extérieur de l'intervalle l'effet utile est perdu. De la même façon on a trouvé une valeur d'angle optimal du cône du dispositif d'injection (7) qui se trouve dans l'intervalle 10 à 15 . Parallèlement on a établi que le diamètre d'ouverture d'injecteur d'entrée en mm (D12) est lié avec la puissance d'une pompe en kW (W) par un rapport : D12 = (0,8 à 1,0) mm/kW W La variation de diamètre (D12) est effectué à l'aide d'une bague conique interchangeable comme montré sur la figure 5. Dans ce cas la coupe (S3) est connecté avec la coupe intérieure de l'injecteur (S2) de telle façon que toutes les surfaces soient lisses dans un rapport de longueur tel que : LI 3 supérieur ou égal à 2 L12 Dans ces conditions la pompe (1) fonctionne dans le régime optimal et ne surchauffe pas. Au cours des essais on a utilisé de l'eau. Les essais ont montré que la construction du réacteur thermohydraulique vortex proposé ne fait chuter aucun des paramètres énergétiques tout en simplifiant sa construction (il n y a pas de tuyau bipasse, etc..) Les dimensions et la masse de l'installation sont diminués de 25 % et de 15 0/0 respectivement. On a également constaté que le coefficient de rendement du réacteur thermohydraulique vortex proposé est augmenté de 3 à 5 %. Tout ça démontre que l'on a atteint le but principal et que ce type de réacteur thermohydraulique vortex possède beaucoup d'avantages par rapport au précédents modèles existants. Les avantages principaux sont : grande efficacité de travail, dimensions et masses plus petites, simplification d'une construction, fiabilité du travail de la construction, pluralité des applications. C'est donc par la conception du réacteur thermohydraulique vortex décrit plus haut que la résolution du problème posé est atteint, à savoir par la réduction des pertes hydrauliques improductives ainsi que par l'optimisation de la construction et des dimensions du réacteur. On a pu ainsi mesurer lors du fonctionnement d'un modèle industriel de fabrication KAWAN muni d'une pompe de puissance 5,5 kW des températures supérieures à 90 C pour des rendements énergétiques atteignant sous certaines conditions 150 à 200 %. Parallèlement lors de la circulation de l'eau en circuit fermé à travers notre réacteur thermohydraulique vortex, on a pu observé la disparition totale de micro-organismes, particules, et divers produits toxiques en présence. En effet, la cavitation préférant apparaître sur la discontinuité du fluide, n'importe qu'elle pièce de poussière, particule, ou bactérie voit sa surface sujette aux effets de la cavitation. Si la particule a une dimension similaire à celle de la bulle de cavitation, la particule peut être pulvérisée. Par contre si la particule est plus importante que la bulle de cavitation, la particule sera sujette à un effet de fragmentation. Les fragments seront de nouveau fragmentés, jusqu'à être totalement pulvérisés au cours des circulations successives de l'eau. Enfin, on a pu noter que des composés connus pour être difficilement miscibles à l'eau le deviennent après circulation successive dans le réacteur thermohydraulique vortex (par exemple un composé organique tel que l'octanol avec l'eau).

Par conséquent le réacteur thermohydraulique vortex trouve son application faisant dans tous les domaines de la thelmotechnique. Ce dispositif totalement écologique peut être utilisé pour exemples dans : - la production d'eau chaude dans les installations de chauffage collective et individuelle, - la production d'eau chaude pour des installations mobiles telles que chauffage de chantier, machines de lavage haute et moyenne pression - le chauffage des piscines tout en supprimant l'utilisation des traitements traditionnels de stérilisation , - La potabilisation de l'eau - le réchauffage des liquides dans les applications agroalimentaires (glucose, soupe, lait, etc...) pour fluidification, pasteurisation. - Le réchauffage des liquides dans l'industrie pétro-chimique pour fluidification, réaction (cracking du pétrole), etc... - Dans l'industrie chimique, pharmaceutique le mélange et/ou faire réagir des combinaisons d'un ou plusieurs liquides, gaz, ou solides ajoutés.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1) Dispositif de réaction thermohydraulique vortex totalement écologique, sans combustions ni additifs, caractérisé en ce qu'il possède un accélérateur de circulation de liquide (7), muni d'une bague interchangeable conique (10) et branché à une pompe (1) par son côté refoulant, l'extrémité la plus étroite de l'accélérateur étant connectée à une spirale d'Archimède (2) branché à un tube cylindrique (3) à la sortie duquel est installé un frein (6), en ce que l'accélérateur de circulation des liquides (7) est fait en forme de buse et le tube cylindrique (3) est coaxial à la spirale d'Archimède (2) et au frein (6), le frein étant caractéristique par sa forme en cylindre creux borgne de petit diamètre (D1), dont la partie ouverte est orientée dans le sens de circulation du Iiquide et étant fixé à son emplacement à l'aide d'ailettes (5) installées de part et d'autre du frein face à face, en ce qu'à la sortie du frein (6) est formé un diffuseur échelonné (8) dont le diamètre de grand échelon est égal au diamètre intérieur (D2) du tube, et en ce que la longueur (L}1) du corps cylindrique (3) est telle qu'à l'entrée du frein (6) le liquide circule sous la forme d'un vortex avec la température maximale, l'interaction du courant liquide avec les ailettes (5) formant avec le petit cylindre creux borgne (6) des canaux longitudinaux à l'intérieur du tube cylindrique (3) avec un freinage efficace du courant dans le diffuseur échelonné (8) à la sortie de ces canaux.

2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle du cône d'injection de l'accélérateur (7) dans la spirale d'Archimède (2) varie entre 10 et 15 , en ce que le diamètre d'ouverture de l'accélérateur (7) est lié avec la puissance de la pompe (1) dans un rapport de 0,8 à 1,0 mm/kW, en ce que le réglage du diamètre d'ouverture d'entrée (D12) de l'injecteur (7) est effectué à l'aide de la bague conique interchangeable (10) dont la valeur de la surface est lié avec la surface de l'accélérateur (7) à l'endroit de connexion, et le rapport des longueurs (L13, L12) de l'accélérateur avec la bague de réglage conique (I O) est supérieur ou égale à 2.

3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur (L11) du tube cylindrique (3) varie dans un rapport de 6 à 13 avec le diamètre extérieur (DI) du petit cylindre creux borgne formant le frein (6), en ce que le rapport de la surface (SI) du diamètre du tuyau à l'endroit d'installation de l'élément de freinage (6) et la surface (S2) du diamètre d'entrée d'injection dans la spirale d'Archimède (2) varie dans un rapport de 1 à 1,5, en ce que le diamètre intérieur (D2) du tube cylindrique (3) varie dans un rapport de 1,2 à 1,8 par rapport au diamètre extérieur (D1) du petit cylindre creux borgne formant le frein (6).

4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des ailettes (5) peut varier dans un rapport de 0,7 à 1,6 du diamètre intérieur (D2) du tube cylindrique (3), les ailettes pouvant être installées radialement, et en ce que la longueur du grand échelon du diffuseur (8) varie dans un rapport de 0,1 à 2,0 du diamètre intérieur (D2) du tube cylindrique (3).

5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il permet de transformer un mouvement rectiligne d'un liquide en un vortex qui épouse en sortie de la spirale d'Archimède (2) la forme du tube cylindrique (3) de grand diamètre (D2) avec de très faibles pertes hydrauliques et, au coeur du vortex ainsi créé, unezone d'accélération et donc de faible pression se forme pour créer la cavitation hydrodynamique.

6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qui concerne le freinage du liquide en fin de circulation du tube cylindrique qui se fait tout en transformant le courant tourbillonnant du liquide en un courant rectiligne.50