Brevet FR2261497A1 — publié le 19750912

Afin d'éviter un transfert de chaleur trop important, on intercale géné- ralement entre une paroi chaude et une paroi froide, un corps isolant dit "calorifuge", aaantageusement sous forme de grains ou de poudre. Sous cette forme, un corps isolant presente, en effet, un coefficient de transfert de chaleur plus faible, que lorsque le corps isolant est sous forme massive. Les four, par exemple, sont couramment calorifugés avec des matériaux finement divisés. Lorsqu'on laisse refroidir un four calorifuge de cette manière, - ou, d'ailleurs, avec un corps isolant sous forme massive, - on s'aperçoit qu'il s'écoule un temps très long avant que le four retourne i la température an biante. On introduit ainsi dans une fabrication incluant l'usage de ce four, des temps sorts qu'il est désirable de rddeire, pour des raisons économiques, ca quelquefois même pour des raisons liées au processus du traitement mis en oeuvre (cyclages thermiques par exemple). La présente invention fournit un moyen d'y parvenir. Elle a pour objet un procédé destiné à rendre réglable un transfert de chaleur entre une paroi chaude et une paroi froide, séparées par un corps isolant en grains. Ce procédé est essentiellement caractérisé en ce que les grains sont fluidisés afin d'accroître le transfert de chaleur, et amenés au repos afin de diminuer Ce transfert. Pour fluidiser les grains, on utilise avantageusement, comme fluide, un gas, par exemple de l'air fourni par un ventilateur, ou provenant d'un réseau de distribation sons pression. Le coefficient d'échange thermique du lit fluidisé entre les deux parois est couramment 100 fois à 1 000 fois celui du fluide seul. La quantité de chaleur enlevée par le gas est faible, en général de l'ordre du dixième de celle enlevée par la paroi extérieure. On peut alors faire tourner l'air, on le fluide, en circuit fermé, ce circuit fermé ne comportant alors qu'un échangeur de chaleur de puissance faible par rapport aux pertes thermiques totales de l'enceinte principale, pouvant même dans certains cas se réduire aux pertes thermiques naturelles le long du circuit, En revanche, l'une des parois peut recevoir un flux de chaleur, ou de froid, préjudiciables, à la fois, au maintien du transfert de chaleur à une valeur élevée, et à une bonne tenue mécanique de la paroi. Lorsque le procédé selon l'invention est appliqué à un four, il y a lieu d'équiper la paroi froide d'un dispositif de refroidissement auxiliaire. Ce dispositif de refroidissement peut fonctionner en permanence, sans accrottre sensiblement le transfert de chaleur de la paroi chaude a la paroi froide, si le corps isolant en grains est au repos. Â titre d'exemple non limitatif, on va maintenant décrire un four d'enro bage conforme à l'invention. Dans ce four, la paroi dite "froide", de forme générale cylindrique, entoure une chambre de réaction également cylindrique, dans laquelle des noyaux d'oxydes de métaux fissibles ou fertiles sont susceptibles d'être enrobés de graphite. La chambre de réaction constitue la paroi dite "chaude" séparée par un espace tubulaire empli d'un corps isolant en grains, de la paroi froide qui est momie d'un dispositif de circulation d'eau de refroidissement. Lorsque la température haute du four est levée, le brusque accroissement de la conductibilité thermique de son enveloppe peut provoquer très momentanément une insuffisance de la paroi froide à circulation d'eau, conduisant à une caléfaction qui diminue la puissance évacuable justement lorsqu'il faudrait l'augmenter. Ce pic de puissance thermique peut entre avantageusement absorbé en interposant entre le calorifuge et la paroi froide une première enceinte concentrique fermée, complètement remplie par un alliage entectique à point de fusion inférieur à 1000C. Le pic de puissance est alors absorbé pas la chaleur de liquéfaction de cet entectique, qui restitue ensuite lentement cette énergie thermique au circuit d'eau de refroidissement, au fur et à mesure de sa solidification. Conformément à l'invention, de l'azote ou de l'argon comprimés peuvent être envoyés dans oet espace tubulaire, sous forme d'un courant ascendant, grâce à une vanne reliée à un réseau de distribution de gaz comprimé. Lorsqu'un ouvre cette vanne, le courant ascendant fluidise le corps isolant, conférant à celui-ci un coefficient de transfert de chaleur de valeur très élevée. La paroi dite "chaude", c'est-à-dire la chambre de réaction, peut alors être refroidie très rapidement. ne plus, on s'aperçoit que cette paroi est refroidie d'une manière prati quement isotherme, ce que l'on n'obtient pas avec un autre procédé. Par ailleurs, les grains constituant le corps isolant, de même que les parois "chaude" et "froide", ne présentent que de faibles traces d'érosion après une exploitation prolongée du four d'enrobage. On remarquera aussi qu'un four à chauffage rapide par Induction peut dtre équipé conformément à l'invention, d'une manière particulièrement avantageuse. Le chauffage rapide par induction est complété par un refroidissement rapide, évitant ainsi des temps morts dans une fabrication ou l'on a recours audit four. I1 convient enfin de noter que les propriétés thermiques d'une installation suivent l'invention sont telles que les échanges de chaleur peuvent aussi bien avoir lieu dans le sens inverse de celui décrit ci-dessus. L'invention permet donc, et inclut, la possibilité de calorifuger une en ceinte plus froide que l'ambiance et en particulier plus froide que la paroi extérieure. On calorifugera ainsi une enceinte frigorifique, dont le réchauffement rapids sera provoqué par la fluidisation du calorifuge, suivant l'invention. Dans ce cas* l'apport brusque de chaleur pourra être fourni par la chaleur de solidification d'un liquide contenu dans une enceinte concentrique. La nature de ce liquide ne fait pas partie de l'invention, son choix étant 1lé aux conditions particulières de fonctionnement de chaque installation. n sera néanmoins choisi parmi ceux présentant une chaleur latente de solidification élevée. REVENDICBTfONS 1, Procédé pour régler un transfert de chaleur d'un four à une paroi froide, ou d'une paroi chaude à une paroi froide, et aussi un transfert de froid d'une enceinte frigorifique à une paroi chaude, ou d'une paroi froide à une paroi chaude, entre lesquelles est intercalé un corps isolant sous forme de grains, ce procédé étant caractérisé en ce que le corps isolant est fluidisé lorsqùe le transfert de chaleur entre les parois doit être accru, et que ce corps isolant est amené au repos lorsqué le transfert de chaleur entre les parois doit être diminué. 2. Procédé pour régler un transfert de chaleur d'un four à une paroi froide, selon la revendication i, caractérisé en ce que la paroi froide subit un re froidissement auxiliaire. 3. Procédé pour régler un transfert de chaleur d'un four à une paroi froide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi froide subit un refroidissement auxiliaire au moyen d'une circulation d'eau. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'on interpose entre le calorifuge et la paroi froide une enceinte emplie d'un alliage entectique à point de fusion inférieur à 100 C. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi froide de forme générale cylindrique entoure la paroi chaude également cylindrique, ces deux parois étant séparées par un espace tubulaire empli d'un corps isolant en grains, ces grains étant susceptibles d'être fluidisés avec le gaz sous pression. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le gaz sous pression provient d'une vanne reliée à un réseau de distribution de gas ocanprimé. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le gaz sous pression est fourni par un ventilateur. 8. Procédé pour régler un transfert de froid d'une enceinte frigorifique une paroi chaude, selon la revendication 1, àaractérisé en ce que la paroi chaude subit un échauffement auxiliaire. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on interpose entre le calorifuge et la paroi chaude un liquide présentant une chaleur latente de solidification élevée.