Brevet FR2592462A1 — publié le 19870703

La présente invention est du domaine de la thermique et elle a plus précisément pour objet un procédé de récupération de la chaleur des vapeurs libérées au-dessus d'une surface d'évaporation telle que surface de séchoir, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé. On rappelle qu'il est habituel dans l'utilisation des séchoirs, notamment à cylindre à surface raclée, de recueillir les vapeurs au-dessus du cylindre en vue de les évacuer ; récemment, on a proposé de récupérer la chaleur contenue dans ces vapeurs par exemple en les recomprimant soit mécaniquement, soit par thermo-recompression, soit encore en utilisant le fluide intermédiaire d'une pompe à chaleur. La Demanderesse a été guidée dans sa démarche inventive par la constatation que de telles vapeurs d'évaporation contenaient une grande quantitué d'incondensables (air) qui nuisaient de façon importante à l'échange ultérieur compris dans le processus de récupération et par la déduction que les parties externes de la colonne de vapeur s'élevant au-dessus du séchoir devaient être plus riches en incondensables que les parties internes : l'idée-mère de l'invention a donc consisté en la séparation de ces fractions. Suivant la présente invention un procédé de récupération de la chaleur de vapeurs d'évaporation libérées au-dessus d'une surface d'évaporation est caractérisé d'une manière générale en ce que l'on sépare les vapeurs au-dessus de ladite surface en deux fractions topiquement distinctes, une fraction dite "périphérique" plus riche en incondensables et plus froide, et une fraction dite "centrale" plus riche en eau et plus chaude, et en ce que l'on applique à la seule fraction centrale un procédé quelconque de récupération de chaleur, d'où il résulte que, par rapport à un procédé traitant la totalité des vapeurs, on augmente considérablement le rendement du traitement, et, globalement la quantité de chaleur récupérée. De préférence au moins la hotte centrale est sous la dépendance de moyens d'aspiration dont l'effictacité est réglable en fonction de certains paramètres, ou données, des moyens de récupération de la chaleur disposés en aval. La séparation caractéristique du procédé ci-dessus énoncé est particil ièrement efficace dans h procédé de récupération par recompression indirecte au moyen d'une pompe à chaleur ; dans ce procédé, la seule fraction centrale des vapeurs-est recomprimée conformément à l'invention. Un procédé tel que ci-dessus défini sera avantageusement mis en oeuvre par un dispositif consistant en deux hottes concentriques en vue de réaliser la séparation desdites deux fractions : une hotte extérieure et une hotte intérieure contenue au moins partiellement dans la précédente, un espace étant ménagé entre les parois des hottes, ledit espace étant en relation avec un conduit dit d'évacuation, la hotte intérieure étant en relation avec un conduit dit de récupération. Avantageusement, la majeure partie de la surface d'évaporation du cylindre échangeur est surplombée par la hotte centrale. On notera que la concentricité des hottes confère à l'espace ménagé entre elles un rôle de calorifuge pour la hotte intérieure dont l'effet est d'éviter le refroidissement de la fraction centrale des vapeurs et la condensation le long des parois, de la hotte intérieure. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va être faite tant d'exemples de dispositif de séparation, que d'une application d'un tel dispositif à la récupération indirecte par pompe à chaleur, en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles - la fig.l est une coupe schématique illustrative des moyens de l'invention dans leur principe, - la fig.2 est un schéma d'application des moyens de la figure précédente à la récupération de la chaleur des vapeurs au moyen d'une "pompe à chaleur", et - les fig.3 à 6 sont des coupes schématiques illustrant diverses formes de hottes concentrique conformément à l'invention. Dans la partie supérieure de la fig.l, on a représenté en coupe deux hottes respectivement centrale ou intérieure 1, et extérieure ou périphérique 2 de forme l'une et l'autre hémi-cylindrique ; la hotte 1 est reliée à des moyens d'aspiration dont l'effet est figurée par la flèche 3, par un conduit d'aspiration 4 tandis que la hotte 2 est reliée à des moyens d'aspiration 5 par un conduit 6 dit d'évacuation ; on notera que les moyens 5 peuvent être une simple cheminée tandis que les moyens 3 scront des moyens tels que ventilateur, éjecteur, etc... dont l'efficacité est réglable. Les hottes 1 et 2 sont disposées au-dessus d'une surface d'évaporation schématisée par le rectangle 7, cette surface d'évaporation peut être un évaporateur à surface râclée, un refroidisseur à évaporation, un cuiseur, une friteuse et d'une manière générale tout appareil duquel s'échappe, figurées en 8, des vapeurs. On a représenté sur la partie inférieure de la figure le plan ou vue de dessous des éléments de la moitié supérieure avec les mêmes références on remarque entre la base des hottes 1 et 2 un espace de forme annulaire rectangulaire 9 qui est en relation avec le conduit 6 d'évacuation tandis que la zone centrale (embouchure de la hotte 1) est en relation avec le conduit 4 de récupération. On notera que l'espace 9 pourrait être constitué de deux espaces latéraux dans le cas où les flasques d'extrémité des hottes seraient communs à 1. 'un et à l'autre et que d'une manière générale, il pourrait, sans sortir du cadre de l'invention, être de forme quelconque. Sur la fig.2, les hottes concentriques 1 et 2 et leurs conduits 4 et 6 surmontent un cylindre à surface raclée 11 ; les vapeurs récupérées en 3 servent à réchauffer dans un échangeur 12 l'évaporateur 13 d'un ci'rcuit de pompe à chaleur 14 dont le condenseur 15 produit dans un bouilleur 16 des vapeurs qui après recompression mécanique en 17 sont injectées dans le cylindre 11 d'où les condensats sont extraits par un purgeur 18 pour être renvoyés au bouilleur 16. Pour améliorer le rendement, il faut que les buées récupérées dans la hotte 1 soient à la température la plus haute possible et exempte d'air et autres incondensables, ce qui est réalisé conformément à l'invention par la concentricité des deux hottes ; un système de régulation non représenté sur la figure agit sur les moyens d'aspiration 3 de façon telle que l'échange réalisé en 12 conduise à un quantité maximale de chaleur transférée globale. Les fig.3 à 6 illustrent diverses conformations de hottes concentriques ; bien que l'on ait repris certaines références des fig.l et 2, il doit être compris que ces formes de hottes ne sont pas applicables uniquement à un séchoir à cylindre, mais qu'elles pourraient s'appliquer à d'autres surfaces d'évaporation. La présente invention trouve son application dans tous les processus donnant lieu à échappement de vapeurs plus ou moins chaudes et dans des secteurs industriels aussi variés que les industries agro-alimentaires, chimiques, papetières (tables de séchage), blanchisseries, etc... Bien que l'on ait décrit et représenté des formes particulières de réalisation de la présente invention, il doit être compris que la portée de cette dernière n'est pas limitée à ces formes mais qu'elle s'étend à tout dispositif de hotte comportant les caractéristiques générales sus-énoncées ainsi qu'à tout procédé de récupération de vapeurs répondant à la définition générale énoncée plus haut. REVENDICATIONS 1.- Procédé de récupération de la chaleur de vapeurs d'éva poration libérées au-dessus d'une surface d'évaporation, caractérisé en ce que l'on sépare les va peurs au-dessus de ladite surface en deux fractions topiquement distinctes, une fraction dite "périphérique" plus riche en incondensables et plus froide, et une fraction dite "centrale" plus riche en eau et plus chaude, et en ce que l'on applique à la seule fraction centrale un procédé quelconque de récupé ration de chaleur, d'où il résulte que, par rapport à un procédé traitant la totalité des vapeurs, on augmente considérablement le rendement du traitement, et, globalement la quantité de chaleur récupérée 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fraction cen trale des vapeurs est traitée par recompression indirec te au moyen d'une pompe à chaleur 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fraction centrale des vapeurs est sous la dépendances de moyens d'aspira tion dont l'efficacité est réglable en fonction de certains paramètres, ou données, des moyens de récupéra tion de la chaleur disposés en aval 4.- Dispositif de mise en oeuvre d'un procédé conforme à la revendication 1, caractérisé : en ce que la séparation desdites deux fractions est réalisé au moyen de deux hottes concentriques : une hotte extérieure et une hotte inté rieure contenue au moins partiellement dans la précéden te, un espace étant ménagée entre les parois des hottes, ledit espace étant en relation avec un conduit dit d'évacuation, la hotte intérieure étant en relation avec un conduit dit de récupération 5.- Dispositif selon la revendication 4, applicable à un cylindre échangeur à surfaces raclées, caractérisé en ce que la majeure partie de la surface d'évaporation du cylindre échangeur est surplombée par la hotte centrale.