Brevet FR2425406A1 — publié le 19791207

La présente invention concerne un élément de redressage d'écoulement de vapeur sèche et de liquide, et de séparation entre vapeur et liquide, comprenant un tube vertical externe dtarrivée du mélange de vapeur et de liquide à séparer mis en écoulement descendant tourbillonnaire, et un tube interne coaxial de recueil de vapeur sèche, muni de moyens de redressage de l'écoulement de ladite vapeur sèche, le bord inférieur du tube externe étant à un niveau inférieur à celui du bord supérieur du tube interne. Les éléments connus de ce genre, dans lesquels le liquide ruisselant le long de la paroi interne du tube externe et la vapeur humide à son voisinage sont en mouvement tourbillonnaire, n'assurent pas une très bonne séparation entre vapeur et liquide, du fait que la vapeur qui tend à remonter entre les tubes et le liquide qui continue à ruisseler vers le bas à partir du bord inférieur du tube externe ont des trajets qui se croisent, de sorte que le liquide entraine encore de la vapeur, et la vapeur montante des goutte- lettes de liquide. Les demandeurs ont déjà proposé dans leur demande de brevet français n0 7736095 du 30 novembre 1977 des dispositifs auxiliaires permettant d'épurer les deux fractions de liquide et de vapeur encore humide. Ceux-ci compliquent cependant quelque peu l'appareillage et augmentent son encombrement. La présente invention a pour but de procurer un élément de redressage d'écoulement de vapeur humide et de liquide et de séparation entre vapeur et liquide qui procure une vapeur pauvre en liquide et un liquide pauvre en vapeur dès leur séparation, sans augmenter notablement la complexité de l'appareillage d'un séparateur de liquide et de vapeur et sans modifier son encombrement. L'élément selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des orifices pratiqués sur le pourtour du bord inférieur du tube externe, de largeur décroissante vers le haut, et des organes de redressage de l'écoulement du liquide descendant par gravité le long de la paroi interne du tube externe. Il comporte en outre de préférence au moins l'une des caractéristiques suivantes - les orifices pratiqués sur le pourtour du bord inférieur du tube externe ont une forme générale triangulaire à sommet vers le haut, suivie dans le bas d'une découpe à bords verticaux. - Les bords des orifices sont en saillie sur la paroi interne du tube externe, de façon à diriger le liquide ruisselant sur celle-ci vers les parties pleines de part et d'autre des orifices, - Les organes de redressage de l'écoulement du liquide sont constitués par des éléments de tôle reliant les tubes externe et interne, et inclinés par rapport à la verticale de façon à infléchir la direction d'écoulement de liteau ruisselant sur la paroi interne du tube externe vers la verticale. - La partie inférieure du tube est enserrée dans un cadre polygonal comportant à chaque angle des épaulements réservant en coopération avec les épaulements des cadres des éléments adjacents des fentes parallèles aux côtés des cadres permettant la remontée vers le haut entre les cadres de la vapeur sensiblement débarrassée de liquide évacuée par les orifices du pourtour du tube extérieur. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un élément de redressage d'écoulement de vapeur sèche et d'eau, et de séparation entre vapeur et eau, par un séparateur "cycl# & sur un circuit de vapeur d'eau humide issue d'une turbine de détente dans une centrale de production d'énergie électrique. La figure 1 représente l'élément en coupe axiale selon l'axe I-I de la figure 2. La figure 2 représente l'élément en plan vu de dessus. La figure 3 représente une vue développée partielle de la paroi interne du tube externe de la figure 1. Le manchon interne t est muni sur son pourtour d'aubes de redressage de l'écoulement de la vapeur sèche fixées par ailleurs au tube interne 3. Ce dernier est disposé à faible distance de la paroi interne du tube externe 4, de façon à assurer un resserrement de la section de passage offerte à l'écou- lement du liquide et de la vapeur humide, et par suite une accélération de l'écoulement du liquide, qui s'écoule vers le bas au-dessous du bord du tube externe 4 sous forme de jets. Ce dernier est percé à intervalles réguliers sur son bord inférieur d'ouvertures Il (figure 3) de forme générale triangulaire (partie 5), se terminant par une partie verticale 6. Le bord de ces ouvertures est en saillie vers l'intérieur, comme on le voit en 7 sur la figure 1, de sorte que l'eau qui ruisselle sur la surface interne du tube se répartit de part et d'autre des ouvertures, en s'écoulant sur les parties pleines 12 (figure 3).L'élément comprend un cadre hexagonal 8, et des butées 9 aux angles de ce cadre permettent de réserver entre deux éléments adjacents des fentes 1Q permettant à la vapeur séparée issue des ouvertures de remonter entre les tubes extérieurs. Le redressage de l'écoulement de l'eau circulant sur la face interne du tube externe est assuré par des éléments de tôle t3 soudés sur celleci, et orientés de façon à infléchir l'écoulement vers la verticale. Les tubes externe et interne mentionnés ci-dessus sont naturellement destinés à être soudés sur les tubes externe et interne d'un séparateur à faisceaux de tubes de séparation comportant à leur extrémité supérieure un organe imprimant à la vapeur humide un mouvement tourbillonnaire, les tubes internes se prolongeant par des tubes d'évacuation de vapeur sèche débouchant dans une chambre de vapeur sèche. Bien que l'élément de redressage et de séparation qui vient d'être décrit en référence aux figures paraisse la forme d'exécution préférable, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains de ses organes pouvant être remplacés par d'autres qui joueraient le même rôle technique. En particulier, les ouvertures du bas du tube externe peuvent ne pas être de forme triangulaire, mais sensiblement parabolique. Les tôles déflectrices de l'écoulement du liquide peuvent ne pas être planes, mais incurvées, et leur inclinaison par rapport à la verticale peut être différente. HEVENDI CATIONS 1/ Elément de redressage d'écoulement de vapeur sèche et de séparation entre vapeur et liquide, comprenant un tube vertical externe d' arrivée du mélange de vapeur et de liquide à séparer mis en écoulement descendant tourbillonnaire, et un tube interne coaxial de recueil de vapeur sèche, muni de moyens de redressage de l'écoulement de ladite vapeur sèche, le bord inférieur du tube externe étant à un niveau inférieur à celui du bord supérieur du tube interne, caractérisé en ce qu'lu comprend des orifices (11) pratiqués sur le pourtour du bord inférieur du tube externe, de largeur décroissant vers le haut, et de organes (13) de redressage de ltécoulement du liquide descendant par gravité le long de la paroi interne du tube externe. 2/ Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices pratiqués sur le pourtour du bord inférieur du tube externe ont une forme générale triangulaire à sanmet vers le haut (5), suivie dans le bas -d'une découpe (6) à bords verticaux. 3/ Elément selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les bords des orifices sont en saillie sur la paroi interne du tube externe, de façon à diriger le liquide ruisselant sur celle-ci vers les parties pleines de part et d'autre des orifices. 4/ Elément selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que les organes de redressage de l'écoulement du liquide sont constitués par des éléments de tôle (13) soudés sur la paroi interne du tube externe, et inclinés par rapport à la verticale, de façon à infléchir la direction d'écot lement de l'eau ruisselant sur la paroi interne du tube externe vers la verticale. 5/ Elément selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie inférieure du tube est enserrée dans un cadre polygonal (8) comportant à chaque angle des épaulements (9) réservant en coopération avec les épaulements des cadres des éléments adjacents des fentes (10) parallèles aux des cadres, permettant la remontée vers le haut entre les cadres de la vapeur sensiblement débarrassée de liquide évacuée par les orifices du pourtour du tube extérieur.