Brevet FR2104638A1 — publié le 19720421

La présente invention concerne les équipements de chauffage des liquides,nota#ent ceux destinés à fournir la vapeur provenant d'une eau contenant des sels dissous. Dans les dispositifs connus destinés au chauffage d'un liquide, ce chauffage résulte de l'élévation de la température de surfaces chauffantes en contact avec le liquide,la source de chaleur pouvant entre proche,telle une flamme, ou incorporée, telle une résistance électrique. Tous ces dispositifs présentent un sérieux inconvénîent;en effet, le tartre qui provient des sels dissous et qui, en se déposant sur les surfaces chauffantes, s'interpose entre la source de chaleur et le liqaide, est cause du ralentissement du chauffage et oblige à détartrer périodiquelent sans, pour autant,iiettre à l'abri d'une mise hors service partielle ou totale de l'équipement. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter cet inconvénient du fait que les apports calorifiques s1effectuent,de l'extérieur du liquideaur sa surface libre;il en résulte que le tartre ne peut se déposer sur les surfaces chauffantes;lei apports calorifiques sur la surface libre du liquide ne sont donc pas affectés par les déptts de tartre lesquels progressent sur les surfaces immergées non chauffantes disposées juste au dessous de cette surface libre. Le dispositif objet de l'invention colporte un moyen destiné à soumettre la surface libre d'un liquide connu à un flux calorifique dont l'origine est une source de chaleur connue extérieure au dit liquide et à provoquer ainsi la concentration du tartre non plus, comme dans les dispositifs connus,sur les surfaces chauffantes en contact avec le liquide, mais sur les surfaces non chauffantea de supparts de tartre immergés, fixes ou flottants, pouvant être remplacés sans interruption du chauffage. Selon une réalisation de l'invention, la source de chaleur est une résistance électrique connue, laquelle est,par exemple, étalée au dessus de la majeure partie de la surface libre du liquide, surface ainsi soumise à un flux de chaleur sensiblement uniforme. Dans le me but et à titre d'autre exemple,la résistance électrique est au foyer d'un radiateur parabolique réfléchissant vers une sone centrale de la surface libre du liquide le flux calorifique élis par la résistance électrique. Toujours à titre d'exemple, le flux de chaleur dissipé par la r*- sistance électrique est absorbé par une partie de la surface d'un matériau connu;la chaleur se diffuse dans ce matériau et sort par une autre partie de sa surface sous la forme d'un flux différent du flux initial, orienté vers la surface libre du liquide et sensi blezent uniforme. Selon une autre réalisation de l'invention, la source de chaleur est la flamme d'un foyer~connulaquelle ilamme chauffe,par exemple,un diffuseur calorifique d'où sort le flux calorifique qui convient au chauffage de la surface libre du liquide. Selon une autre réalisation de l'invention, les supports destinés à fixer les dépits de tartre comportent de nombreuses surfaces verticales situées juste au dessous de la surface libre du liquide, sont d'une nature connue sur laquelle le tartre n'adhère pas, et peuvent autre remplacés sans interruption du chauffage,par exemple au moyen d'un sas de conception connue. Par exemple également,ces supports de tartre peuvent coaporter,de haut en bas de la masse liquide, des conducteurs de chaleur qui iavorisent l'égalisation des températures au sein du liquide. Selon une autre réalisation de l'invention, ces conducteurs de chaleur sont distincts des supports de tartre. Selon une autre réalisation de l'invention,les parois du réservoir sont conductrices de la chaleur,en cuivre par exekple,pour favoriser l'égalisation des températures au sein du liquide. Dans le même but et titre d'autre exemple,ces parois peuvent Stre pourvues d'appendices en cuivre pénétrant au sein du liquide. Le dessin annexé illustre, titre d'exemple,un mode de réalisation du dispositif valable pour la fourniture de vapeur en fig.I et un autre mode pour la fourniture d'eau chaude en fig. 2,tous deux conformes à la présente invention.Tel qu'il est représenté sur fig.I, le dispositif comporte une source de chaleur I,par exemple une résistance électrique blindée, calorifugée en 2 et étalée horizontalement au dessus d'une masse d'eau 3 dont elle chauffe par rayonneaent la surface libre 4 .L'essentiel du tartre se dépose sur les supports de tartre 5 situés, dans ce but, dans la zone des dép#ts,c'est à dire juste au dessous de la surface libre et à la verticale du flux calorifique.La vapeur s'échappe par l'orifice 6 du réservoir 7; les supports 5 cpmportent de nombreuses surfaces verticales afin de ne pas s'opposer à la pénétration du flux calorifique dans le liquide lors que le niveau baisse sous l'effet de la vaporisation, niveau maintenu, par un dispositif connu, entre une hauteur mati0 et une hauteur mini.Le taux horaire de vaporisation est, aux pertes thermiques près, proportionnel à la puissance électrique laquelle, transformée en rayonnement calorifique,est proportionnelle à S(IT0)4.(,tempé- rature absolue des surfaces chauffantes, limitée par la nature des matériaux,S surface libre chauffée);l'emploi de matériaux réfractaires pour la source de chaleur et son environnement permet de choisir pour T une valeur élevée;le taux horaire de vaporisation, proportion- nel à S mais indépendant de la hauteur d'eau, est alors important malgré un faible volume d'eau(grande surface mais hauteur minime). Les sas 8 et 9 permettent,6 titre d'exemple,le remplacement des supports 5 entartrés, sans interruption du chauffagegà cette fin, le déplacement de droite à gauche des supports 5 est combiné avec, d'une part la fermeture des accès 10 et II,d'autre part l'ouverture des accès I2 par lequel les supports 5 sont introduits dans le sas 8,et I3 par lequel des supports détartrés I4 sont introduits dans le sas 9;;puis la fermeture des accès I2 et 13 combinée avec ltou- verture des accès 10 et Il permet,simultanément,de sortir les supports 5 pour les détartrer et d'admettre les supports I4 dans le liquide;tout est alors prèt pour un déplacement symétrique ultérieur;ces opérations sont effectuées pendant que l'eau est au niveau mini .;dès qu'elles sont terminées,tous les accès sont fermés.5i né cessaireles fonds du réservoir 7 sont reliés par les entretoises I5 pour résister à la pression de la vapeur. Tel qu'il est représenté sur figure 2,le dispositif comporte une source de chaleur intermédiaire I constituée par un diffuseur calorifique dont la surface horizontale supérieure est chauffée par les gaz de combustion d'une source de chaleur primaire extérieure non repré#entée;ces gaz circulent horizontalement dans le sens des fléches entre ce diffuseur et le calorifuge 2 lequel empêche la dissipation de la chaleur hors du liquide 3 dont la surface libre 4 est soumise au rayonnement de la surface inférieure du dit diffuseur. L'essentiel du tartre se dépose sur des supports de tartre 5 situés, dans ce but, juste au dessous de la surface libre et dans la zone de chauffage maxi.; les supports 5 reposent sur des conducteurs calorifiques 6 à larges surfaces de contact avec liteau pour y favoriser l'égalisation des températures;dans le mtme but,les parois du réservoir 7 ainsi que les appendices 8 de ce réservoir sont aussi conducteurs de la chaleur.Les conducteurs 6 reposent sur le fonds du réservoir. Le dispositif objet de l'invention peut autre utilisé dans tous les cas où il est nécessaire de se prémunir contre les dépôts de tartre qui résultent du chauffage en circuit ouvert d'un liquide contenant des sels dissous, notamment dans le cas des eaux naturelles fortement chargées en sels et dans celui des eaux de mer, surtout s'il s'agit de délivrer de la vapeur ou de l'eau à température proche de celle d'ébullition.Son#emploi est particulièrement indiqué dans les appareils sanitaires dits Zchauffe-eauw et surtout dans ceux qui produisent la vapeur pour les bumidificateurs des installations d'air con ditionné, ainsi que dans les appareils destinés à la distillation, surtout celle de l'eau de nier.#nfin,dans un but contraire, ce dispo sitif peut servir A déposer, sur les surfaces de matériaux connus et choisis,des couches provenant de corps connus, préalablerpsnt et vo lontairement dissous dans un liquide connu choisi, ceci à toutes fins connues, utilitaires, artistiques ou autres. HIVENDI CÂTI ONS. I. Dispositif permettant de chauffer un liquide et, Si nécessaire, do le vaporiser et de surchauffer sa vapeur, àtoutes fins utiles con nues,notamment la climatisation des salles d'ordinateurs, et de telle façon que les éléments dissous dans le liquide se concentrent peu au dessous de sa surface libre sans toutefois autre entrainés dans la vapeur éventuellement produite et sans que les dépits de tartre pou vant résulter de cette concentration puissent,en s'interposant entre le liquide et la source de chaleur, affecter cette dernière, ralentir ou interrompre la transmission de chaleur au liquide, le tout avant la fin rechorchéo.Un tel dispositif est caractérisé par le fait qu' il comporte un moyen destiné:: -à soumettre, avec un excellent rende mont thermique, la surface libre du liquide à la quasi totalité du flux calorifique provenant d'une source de chaleur connue extérieure au liquide; -à créer un gradient vertical de température au sein du liquide, sous l'effet duquel les éléments dissous se concentrent au plus près de la surface libre,y provoquant des déptts de tartre qui n'affectent ni la source de chauffage puisqu'elle est extérieure au liquide,ni les apports calorifiques au liquide puisqutils s'effectu- ont par Sa surface libre,ni la qualité de la vapeur puisqu'il nty a pas d'entrainements par ébullition.La résistance électrique de con ception connue qui sert de source de chaleur comporte un réflecteur de conception connue et une enveloppe calorifugie qui englobe le ré cipient de liquide et a pour but d'empêcher une dissipation de cha leur hors de la direction de la surface libre de ce liquide. 2. Dispositif selon la revendication I , caractérisé par le fait que la concentration des éléments dissous peu au dessous de la surface libre du liquide constitue un moyen nouveau permettant de séparer une tranche supérieure de liquide à forte concentration en éléments dissous,d'une tranche inférieure à faible concentration et d'obtenir ainsi ,par répétition dune telle opération, des solutions de plus en plus concentrées ou appauvries, notamment en vue du dessalement des eaux de mer ou saumâtres; cette opération est effectuée par emploi de dispositifs connus, tant pour le transvasement des tranches liquides que,éventuellement,pour le cloisonnement de ces tranches par des membranes semi-perméables do conception connue. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que ce procédé nouveau de concentration hé térogène au sein d'une solution par gradient thermique est conjugué avec un ou plusieurs des procédés similaires connus, générateurs de solutions hétérogènes, tels l'osmose inverse(par gradient de pressi on) et l1électro-dialyse(par gradient électrique)de telle façon qu' en jouant sur les différents facteurs(température,pression,potentiel électrique)et leurs gradients respectifs, on soit conduit,grâce aux possibilités de calcul permises par les ordinateurs,à la solution de rendement et d'efficacité optima.Dans un tel dispositif nouveau, les membranes connues semi-perméables aux ions ou au liquide délimi tent des tranches liquides étagées;de-m#me pour les électrodes,dis posées de bas en haut0 4. Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que ce mode de chauffage,en facilitant la séparation des liquides de densités proches ou émulsionnés,constitue un moyen nouveau de séparation de tels liquides, moyen susceptible de comporter tout dispositif connu de séparation des tranches liqui des homogènes formées par ce moyen nouveau. 5. Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que le moyen selon cette revendication I comporte un diffuseur calorifique de conception connue absorbant le flux calorifique émis par une source de chaleur connue et renvoyant vers la surface libre du liquide un flux calorifique différent du flux primitif et mieux réparti. 6. Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que les parois du réservoir de liquide sont bonnes conductrices de la chaleur afin de réduire les différences de température au sein du liquide,lesquelles résultent de son chauf fage par sa surface libre et que,dans le mtme but,des masses conduc trices de la chaleur sont placées au sein du liquide, masses pouvant faire corps avec le réservoir du liquide. 7. Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que le moyen selon cette revendication I comporte un réservoir de faible hauteur, dont les fonds, de grande surface, sont entretoisés,le tout dans le but principal,non de se pr otéger contre les dépits de tartre,mais d(obtenir,sous un faible vo lume d'eau, sans pompe de circulation ni tubes surchauffeurs,un taux horaire élevé de production de vapeur à haute pression et fortement surchauffée susceptible d'%tre recyclée par pompe alimentaire après son travail. Dans ce but, le fonds supérieur,en acier réfractaire i haute résistance, fait office de diffuseur selon la revendication 5; pourvu d'ailettes, ce fonds est porté à la température d'emploi taxi. à la fois par convection des gaz de combustion d'une source de chau liage connue et par rayonnement des parois du conduit de ces gaz. 8. Dispositif selon la revendication I , caractérisé par le fait que plusieurs réservoirs sont superposés dans une armoire à parois et porte verticale calorifugées;chacun d'eux, monté comme un tiroir pour faciliter son remplacement,est surmonté d'une résistance chauffant la surface libre du liquide , lequel déborde d'un réservoir sur l'autre, le niveau du réservoir le plus bas étant seul contlalé. 9. Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que la protection contre les dépits de tar tre n'est plus le but recherché,ce but nouveau étant,au contraire, d'utiliser les dépits adhérents -provenant de corps dissous volon tairement- pour modifier, toutes fins connues -utilitaires,artisti- ques ou autres- l'état de surface de solides connus,volontairement immergés de façon connue(totale ou partielle) pour constituer des collecteurs de tartre