Brevet FR2271859A1 — publié le 19751219

La présente invention se rapporte aux séparateurs dthumi- dité désignés ci-après par le terme générique "déshydrateurs" et concerne plus particulièrement un deshydrateur utilisant un certain nombre de tubes pour produire une circulation annulaire biphasée dans les tubes afin de séparer lthumidité de la vapeur. Les générateurs de vapeur et les réchauffeurs comportent des déshydrateurs destinés à éliminer l'humidite présente dans la vapeur. Ces séparateurs utilisent des tampons à mailles, des aubes en chevron disposées en parallèle, des aubes de tourbillonnement et des plaques perforées pour contribuer à séparer llhumXdité de la vapeur. On trouve une description plus détaillée des séparateurs d'humidité ou des déshydrateurs antérieurs dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique suivants : "Vertical Steam Drum" (Tambour à vapeur vertical) de P.F. Sokolowski, N4 3 751 886 du 14 août 1973; "Device for Separating Moisture" (Dispositif de séparation de l'humidité) de T.D. Ritland et E.J.Barsness, NO 3 593 500 du 20 janvier 1961, ainsi que dans les brevets des Etats-Unis d' Amérique NO 3 574 303, 3 103 206 et 3 086 343. La présente invention a pour but de fournir un premier étage de déshydratation permettant d'améliorer la qualité de la vapeur de 0,3 ou 0,4 à environ 0,7 ; un déshydrateur qui opère efficacement sous divers débits et sous diverses pressions, ainsi qu'un déshydrateur qui est simple et économique à fabriquer et b entretenir. D'une manière générale, un déshydrateur pour séparer l'humidité présente dans un courant de vapeur, quand il est fabriqué conformément à l'invention, comprend au moins un élément tubulaire oblong ayant une entrée et une sortie, au moins une buse divergente, dont l'extrémite d'entrée est disposée près de l1extré- mité de sortie de l'élément tubulaire, un espace annulaire étant ménagé entre l'extrémité d'entrée de la buse et l'extrémité de sortie de l'élément tubulaire correspondant, une plaque disposée transversalement à l'élément tubulaire près de leur extrémité de sortie. Cette plaque est percée d'au moins une ouverture qui est adaptée à recevoir la buse, une jupe s'étendant de cette plaque de manière à entourer une partie au moins de chaque élément tubulaire. La longueur d'un élément tubulaire est sensiblement plus grande que sa dimension transversale, ce qui permet d'établir une condition de circulation biphasée. Il en résulte qu'une grande partie du liquide circule près de la paroi des éléments tubulaires, tandis que le gaz, mélangé à un#e petite fraction du liquide, circule dans la partie centrale de ces éléments et entre dans la buse, alors que le liquide circule dans l'espace annulaire compris entre cette dernière et l'élément tubulaire, en se séparant ainsi du mélange gazeux qui circule dans la partie centrale du tube. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence aux diverses figures du dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'un déshydrateur conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il-Il de la figure i - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure t - la figure 4 est une coupe partielle à travers un autre déshydrateur conforme à l'invention ; et, - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4. En se référant au dessin et plus particulièrement à la figure i; on voit un déshydrateur 1 disposé dans un récipient 3. Le récipient 3 a une coquille cylindrique 5 fermée par des têtes elliptiques 7 et 9. Dans une pièce intercalaire 11 comportant des brides est logé le déshydrateur 1, celui-ci occupant une position centrale par rapport à la coquille 5. Un ajutage d'entrée 13 est disposé au centre de la tête inférieure 7 et comporte une virole s'étendant à l'intérieur du récipient 3 afin d'y admettre la vapeur chargée d'humidité. Un ajutage d'évacuation 15 est disposé près de l'ajutage d'entrée 13 afin d'évacuer l'humidité ou le liquide qui a été séparé dans le#récipient3. Un ajutage de sortie 17 est disposé au centre de la tête supérieure 9 pour l'évacuation du fluide déshydraté. Le déshydrateur 1 représenté sur les figures 1, 2 et 3 comporte un certain nombre de tubes allongés dont le rapport lo#ngueur/diamètre est compris entre 10 et 50. Le diamètre d'un élément tubulaire 21 s'échelonne entre t2 mm et 150 mm. Une plaque 23 est disposée près de l'extrémité supérieure ou de sortie des éléments tubulaires 21, une seconde plaque 25 étant fixée à 11 extrémité inférieure ou de sortie des éléments tubulaires 21 par soudage ou par tout autre moyen approprié. Chaque plaque 23 et 25 est percée d'ouvertures 27 et 29 dont chacune coïncide avec un élément tubulaire 21. Des buses divergentes 31 coïncident avec les ouvertures 27 de la plaque supérieure 23 et s'abaissent dans l'extrémité supérieure des éléments tubulaires 21. Un certain intervalle ou espace annulaire 33 subsiste entre l'extrémité supérieure de l'élément tubulaire d'une part, les buses 31 et la plaque supérieure 23, d'autre part. Un certain nombre de plaques latérales 35 descendent de la plaque supérieure 27 et coopèrent avec celle-ci pour former des cellules ou des bottes rectangulaires, ouvertes à leur extrémité inférieure, qui entourent l'extrémité supérieure des éléments tubulaires 21. La plaque supérieure 23 et la plaque inférieure 25 comportent, chacune, respectivement des fentes 37 et 39 près de leur pourtour extérieur afin de permettre l'écoulement de l'humidité. Dans la plaque infériéure ont été formées un certain nombre de protubérances 41. Ces protubérances 41 forment des surfaces convexes situées entre les ouvertures 29 et qui favorisent l'écoulement à travers celles-ci. Les figures 4 et 5 montrent une variante de réalisation dans laquelle les extrémités des éléments tubulaires 21 sont encerclées par des parois cylindriques 43 qui s'abaissent de la plaque supérieure 23. Le fonctionnement de ce déshydrateur est le suivant la vapeur chargée d'humidité entre par l'ajutage 13 et influe dans la partie inférieure de la coquille 5 où, sa vitesse décroissant, de grandes gouttelettes se condensent et s'accumulent dans la tête inférieure 7. La vapeur chargée d'humidité entre par les ouvertures 29 de la plaque inférieure 25 et s'élève à travers les éléments tubulaires 21 en produisant une circulation à deux phases, qui du fait de la vitesse compris. entre 1,20 m/sec et 6 m/sec, du fait que le diamètre des tubes est compris entre 12 et 150 mm et du fait du rapport longueur/diamètre compris entre 10 et 50, produit une circulation annulaire dans laquelle le liquide s'accumule près des parois des éléments tubulaires 21 autour d'un noyau gazeux qui s'élève à travers la partie centrale de eeux-ci. Ce mode de circulation s'établit aussi bien lorsque les éléments tubulaires sont orientés horizontalement que verticalement et que le fluide circule en un courant ascendant ou descendant. Dans le mode de réalisation représenté, le noyau de gaz ou de vapeur s'élève-à travers la partie centrale des éléments tubulaires 21 et entre dans la buse divergente 31, tandis que le liquide ou l'humidité qui s'est séparé de la vapeur s'élève le long des parois des éléments tubulaires 21 et passe au-dessus des extrémités supérieures de ceux-ci. L'eau ou le liquide résultant s'amasse ensuite dans la pièce intermédiaire 11 et s'écoule vers la partie inférieure de la coquille 5, à travers les fentes 39. La vapeur qui a été débarrassée de la majeure partie de son humidité, traverse la partie supérieure de la coquille, 'a une vitesse très réduite, de sorte que les grandes particules d'humidité ou d'eau entraînées se séparent, cependant que la vapeur déshydratée sort par l'ajutage 17 prévu dans la tête supérieure 9. Le déshydrateur décrit ci-dessus augmente la. qualité de la vapeur d'environ 0,3 ou 0,4 à environ 0,7, même en opérant sur une large gamme de vitesses et de pressions de circulation, et réalise cette amélioration avec un minimum de chute de pression. REVENDTCÂT IONS 1. Appareil pour séparer un liquide d'un mélange liquidegaz, ledit appareil comprenant au moins un élément tubulaire oblong présentant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, une plaque disposée transversalement audit élément tubulaire et près de son extrémité de sortie ; cette plaque étant percée d'ouvertures alignées avec lesdits éléments tubulaires, chacun desdits éléments tubulaires ayant une longueur sensiblement supérieure 'a sa largeur, et des moyens pour faire passer ledit mélange liquidegaz à travers lesdits éléments tubulaires, caractérisé par le fait que des buses divergentes sont montées sur ladite plaque de telle manière que leur extrémité d'entrée est disposée près de l'extrémité de sortie de chacun desdits éléments tubulaires en ménageant un espace annulaire entre l'extrémité d'entrée de chaque buse et l'extrémité de sortie de l'élément tubulaire correspondant afin qu'une grande partie du liquide s'accumule près des parois de l'élément tubulaire et soit évacuée par ledit espace annulaire, tandis qu'un mélange gazeux contenant une petite fraction du liquide circule à travers la partie centrale des éléments tubulaires et à travers les buses associées à ceux-ci. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une seconde plaque est disposée près de l'extrémité d'entrée des éléments tubulaires, cette seconde plaque étant percée d'ouvertures qui coihcident avec lesdits éléments tubulaires. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que des jupes s'abaissent de ladite plaque et encerclent respectivement une partie de chacun des éléments tubulaires. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite jupe a une forme générale rectangulaire et entoure l'extrémité supérieure de l'élément tubulaire, les jupes des éléments tubulaires voisins ayant des parties communes.