INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La solution selon l’invention est alors un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasées comprenant une pluralité de plaques agencées parallèlement entre elles et parallèlement à une direction longitudinale de façon à définir une série de passages pour l’écoulement d’un premier fluide à mettre en relation d’échange thermique avec au moins un deuxième fluide, au moins un passage de l’échangeur de chaleur étant formé entre deux plaques adjacentes et comprenant au moins une première structure ondulée et une deuxième structure ondulée superposées l’une sur l’autre suivant une direction d’empilement qui est orthogonale aux plaques, la première structure ondulée et la deuxième structure ondulée comprenant chacune au moins une série de jambes d’onde de forme plane reliées les unes aux autres alternativement par des sommets d’onde et des bases d’onde de forme plane, les jambes d’onde étant reliées aux sommets d’onde et aux bases d’onde respectivement par des arêtes de sommets et des arêtes de bases de forme arrondie, caractérisé en ce que les jambes d’ondes de la première structure ondulée et les jambes d’onde de la deuxième structure ondulée sont agencées en coïncidence les unes au-dessus des autres avec au moins une partie des bases d’onde de la première structure ondulée encastrées chacune entre deux sommets d’ondes successifs du deuxième élément intercalaire, de sorte que la première structure ondulée est en contact avec la deuxième structure ondulée au niveau des arêtes de bases de la première structure ondulée et des arêtes de sommets de la deuxième structure ondulée.
Les arêtes de sommets et les arêtes de bases présentent des rayons de courbures externes compris entre 0,5 et 0,9 mm.
Ledit au moins un passage présente une hauteur totale mesurée suivant la direction d’empilement, la première structure ondulée et la deuxième structure ondulée présentant respectivement une première hauteur et une deuxième hauteur, mesurée suivant la direction d’empilement, la somme de la première hauteur et de la deuxième hauteur étant supérieure d’au moins 1%, de préférence supérieure de 1 à 10%, à la hauteur totale du passage.
Ledit au moins un passage est formé entre une première plaque et une deuxième plaque adjacentes et présente une hauteur totale mesurée suivant la direction d’empilement, les bases d’onde de la première structure ondulée ayant des premières faces internes orientées vers la première plaque et des premières faces externes orientées vers la deuxième plaque, les sommets d’onde de la deuxième structure ondulée ayant des deuxièmes faces internes orientées vers la deuxième plaque et des deuxièmes faces externes orientées vers la première plaque, la première structure ondulée et la deuxième structure ondulée étant agencées de sorte que la première face externe des bases d’onde de la première structure ondulée est agencée à un premier niveau inférieur à un deuxième niveau de la deuxième face externe des sommets d’onde de la deuxième structure ondulée.
La distance entre la deuxième face externe des sommets d’onde de la deuxième structure ondulée et la première face externe des bases d’onde de la première structure ondulée et la, mesurée parallèlement à la direction d’empilement, représente au moins 1%, de préférence entre 1 et 10%, de préférence encore entre 1 et 5%, de la hauteur du passage.
La première structure ondulée et la deuxième structure ondulée sont du même type et sont choisies parmi les types ondes droites, ondes à arêtes de hareng, ondes à décalage partiel, ondes à vagues.
Les arêtes de bases de la première structure ondulée et les arêtes de sommets de la deuxième structure ondulée sont en contact direct ou via un matériau de brasage.
La première structure ondulée et/ou la deuxième structure ondulée présentent une couche de dépôt poreux ou des microreliefs formés sur au moins une partie de leurs surfaces.
La couche de dépôt poreux présente une porosité ouverte comprise entre 15 et 60 %, de préférence une porosité ouverte comprise entre 20 et 45 % (% en volume).
Les jambes d’onde se succèdent suivant une direction d’ondulation de préférence la direction d’ondulation est parallèle aux plaques et perpendiculaire à la direction longitudinale.
Ledit au moins un passage est délimité par deux barres de fermeture agencées de part et d’autre des première et deuxième structures ondulées suivant la direction d’ondulation, les première et deuxième structures ondulées étant agencées en butée contre lesdites barres de fermeture.
En outre, l’invention concerne une installation de séparation d'air par distillation, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un échangeur de chaleur selon l'invention et en ce que l'installation comprend des moyens d'alimentation pour distribuer dans des passages de l’échangeur de l’oxygène liquide en tant que premier fluide et de l’azote gazeux en tant que deuxième fluide, ou inversement.
La présente invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux schémas ci-annexés, parmi lesquels :
Dans l’exemple considéré, le sous-circuit primaire 4 comprend :
- un connecteur 9 apte à être branché au réseau électrique,
- trois bras de commutation B1, B2 et B3, montés en parallèle et dont le fonctionnement sera décrit ci-après, et
- une cellule inductive primaire10 dont le fonctionnement sera décrit ci-après.
Le réseau électrique 5 fournit par exemple une tension efficace nominale de 230V avec une fréquence de 50 Hz ou 60 Hz. Le réseau électrique 5 est ici monophasé, de sorte que le connecteur 9 est aussi monophasé.
Chaque bras B1, B2 et B3 du sous-circuit primaire 4 comprend ici deux interrupteurs électroniques commandables 12 montés en série, tels que des transistors MOS, IGBT ou bipolaires, ou des thyristors.
Le premier bras B1 comprend ainsi deux interrupteurs électroniques commandables 12 en série entre lesquels une première borne du réseau 5 est apte à être connectée, ici via une bobine de lissage.
Le deuxième bras B2 comprend ainsi deux interrupteurs électroniques commandables 12 en série entre lesquels une deuxième borne du réseau 5 est apte à être connectée, et entre lesquels une première borne de la cellule inductive primaire 10 pour l'échange d'énergie sans contact est connectée.
Le troisième bras B3 comprend ainsi deux interrupteurs électroniques commandables 12 en série entre lesquels une deuxième borne de la cellule inductive primaire 10 pour l'échange d'énergie sans contact est connectée.
La cellule inductive primaire 10 comprend ici en série : une bobine permettant la génération d’énergie magnétique, et un condensateur, formant ainsi une cellule résonante. La bobine a par exemple une inductance comprise entre 1mH à 100mH et le condensateur a une capacité comprise entre 100µF et 100mF.
On constate qu’un condensateur 15 est disposé en parallèle des trois bras de commutation B1 à B3. Ce dernier présente par exemple une capacité comprise entre 1µF et 1mF, par exemple de 10µF.
On va maintenant décrire un premier exemple de sous-circuit secondaire 6 en référence à la . Ce sous-circuit secondaire 6 comprend une cellule inductive secondaire 20 pour l'échange d'énergie sans contact avec la cellule inductive primaire 10, et
- un onduleur/redresseur 23, encore appelé « troisième onduleur/redresseur » par la suite, apte à réaliser une adaptation de l’impédance équivalente sur son entrée alternative (donc du côté de la cellule inductive secondaire 20), de manière à faire varier cette impédance indépendamment de l’impédance de l’unité de stockage d’énergie électrique 2.
Comme on peut le voir sur la , la cellule inductive secondaire 20 comprend ici en série : une bobine permettant de récupérer l’énergie magnétique issue de la cellule inductive primaire 10, et un condensateur 30, formant ainsi une cellule résonante. Dans l’exemple considéré, la bobine a une inductance comprise entre 1mH et 100mH et le condensateur a une capacité comprise entre 100µF et 100mF.
L’onduleur/redresseur 23 comprend dans l’exemple décrit deux bras de commutation B4 et B5, chaque bras comprenant deux interrupteurs électroniques commandables 12 en série entre lesquels une borne de la cellule inductive secondaire 20 pour l'échange d'énergie sans contact est connectée.
L’onduleur/redresseur 23 de la est par exemple commandé comme suit par l’unité de contrôle 3, pour réaliser l’adaptation d’impédance sur l’entrée alternative du troisième onduleur/redresseur 23:
La présente un tableau comprenant huit exemples d’alliages austénitiques réfractaires, les alliages numérotés 1 à 4 faisant partie des alliages conformes à la présente invention ;
La présente huit images en coupe par microscopie optique des alliages 1 à 8, après qu’ils aient subi un traitement thermique de vieillissement accéléré à 1150°C pendant 125h ;
La figure présente deux images en coupe par microscopie électronique à balayage des alliages 1 et 6, après qu’ils aient subi un traitement thermique à 1150°C pendant 125h, et deux analyses EDS (analyse chimique par spectroscopie à dispersion d’énergie) de ces deux alliages ;
La présente la prise de masse des alliages 2 et 5, ayant subi respectivement 20 et 10 cycles d’oxydation de 45 min à 1150°C ;
La présente deux images en coupe par microscopie électronique à balayage des alliages 2 et 5, ayant subi respectivement 20 cycles d’oxydation de 45 min à 1150°C (alliage 2, a et c) et 10 cycles (alliage 5, b et d) ;
La présente la performance en fluage des alliages décrits dans la , sous la forme d’une représentation LMP (paramètre de Larson-Miller) ;
La présente les performances en fluage à haut LMP des alliages décrits dans le tableau de la ; les nuances ont été testées à basse contrainte (9 MPa) et à des températures de 1150°C et 1175°C.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION L’invention concerne un alliage austénitique réfractaire, destiné à être utilisé à une température de service supérieure ou égale à 1100°C. En particulier, le présent alliage peut être utilisé pour les fours de reformage, lesquels sont soumis à des températures de brique réfractaire typiquement comprises entre 1100°C et 1185°C.
L’alliage austénitique selon l’invention comprend l’ensemble des composés suivants en pourcentage massique :
- du chrome entre 25,0% et 32,0%, - du nickel entre 50,0% et 61,0%, - de l’aluminium entre 1,0% et 6,0%, - du niobium entre 0,15% et 1,50%, - du carbone entre 0,05 et 0,60%, - un ou plusieurs élément(s) réactif(s) à 0,060% ou moins, - du silicium à 0,30% ou moins, - du manganèse à 0,30% ou moins, - du titane à 0,40% ou moins, - de l’azote à 0,20% ou moins, - du vanadium à 1,0% ou moins, - du fer entre 4,0% et 18,0%, pour faire la balance des composés de l’alliage.
Dans la suite de la description, les expressions « teneur », « quantité » ou « pourcentage », s’agissant d’un composé de l’alliage, seront utilisées de manière interchangeable et devront être interprétées comme relatives au « pourcentage massique » dudit composé. Lorsqu’un pourcentage massique est indiqué « entre X et Y », X et Y constituant les bornes de la plage de composition, lesdites bornes doivent être considérées comme incluses dans la plage, à moins que le contraire soit expressément précisé.
L’alliage austénitique réfractaire selon l’invention est principalement composé de nickel (entre 50,0% et 61,0%), de chrome (entre 25,0% et 32,0%), de fer (entre 4,0% et 18,0%) et d’aluminium (entre 1,0% et 6,0%).
Un minimum de 25,0% de chrome est requis pour assurer une bonne résistance à la corrosion (oxydation) et pour permettre la formation de carbures de chrome, lesquels impactent favorablement la résistance au fluage de l’alliage. Le pourcentage massique maximum de chrome est contraint à 32,0%, notamment pour limiter la trop forte intégration d’élément alphagène tendant à déstabiliser la structure austénitique de l’alliage. Avantageusement, la teneur en Cr est définie entre 26,0% et 31,0%, pour favoriser encore davantage la protection de l’alliage à l’environnement et sa résistance au fluage.
La teneur minimale en nickel est définie à 50,0% de manière à conserver un alliage réfractaire de structure austénitique, car l’alliage contient au moins 25,0% de chrome ainsi que d’autres éléments alphagènes qui tendent à déstabiliser la structure austénitique au profit d’une structure ferritique. La quantité de nickel est limitée à 61,0%, voire limitée à 57,0%, voire 55,0% pour des raisons économiques, le nickel étant un fort contributeur de coûts.
Le pourcentage massique en fer fait la balance des composés de l’alliage, pour que la somme des pourcentages massiques desdits composés atteigne 100%. Une teneur comprise entre 4,0% et 18,0% rend la balance sur les autres composés plus avantageuse. Préférentiellement, une teneur en fer supérieure ou égale à 13,0% est souhaitable afin de réduire les coûts de la nuance.
L’aluminium est présent dans l’alliage à une teneur moyenne à forte, entre 1,0% et 6,0%. Une telle teneur permet la formation d’une couche d’oxyde d’aluminium (alumine), continue à la surface de l’alliage, dans une large gamme de pression partielle d’oxygène (allant de moins de 5 particules par million à de hautes pressions partielles telles que sous air), et une large gamme de températures (typiquement, les températures supérieures à 1000°C). La couche superficielle d’oxyde d’aluminium forme alors une barrière très résistante et efficace à la corrosion (oxydation, carburation, nitruration) de l’alliage, à hautes températures, typiquement 1100°C et au-dessus.
Une première source de mesure peut être un système inertiel dont les grandeurs physiques sont acquises par des capteurs inertiels tels que des accéléromètres ou des gyroscopes.
De telles mesures sont ensuite exploitées de manière à fournir des données de localisation, de vitesse et d’orientation précises à court terme qui ont toutefois tendance à dériver à long terme.
Pour contourner cette problématique, une deuxième source de mesure peut être une constellation de satellites qui délivrent ainsi des données précises à long terme mais dont le traitement conserve du bruit et rend donc leur exploitation difficile.
Ces données satellitaires sont connues sous l’appellation « pseudo-distances » et permettent d’obtenir les positions et dates associées de l’antenne réceptrice du véhicule.
Pour combiner les données issues desdites sources de mesure, les systèmes de guidage (ou de navigation) comportent généralement un banc de filtres de Kalman.
Plus précisément, le banc de filtres de Kalman comporte un filtre principal destiné à exploiter l’ensemble des pseudo-distances, et une série de filtres secondaires utilisant qu’une partie des pseudo-distances disponibles.
Toutefois, lorsque l’un des satellites de ladite constellation est défaillant, le signal satellitaire qu’il transmet peut conduire à des erreurs de mesure de pseudo-distances.
Pour se prémunir contre une éventuelle panne de satellite et de ses conséquences, le filtre de Kalman est configuré pour déterminer une valeur de recalage de manière à réduire l’influence des erreurs associées aux signaux satellitaires dégradés.
La valeur de recalage est alors générée en comparant une mesure externe au filtre, dite observation, à une mesure traitée par ledit filtre.
L’écart entre les deux mesures est connu sous l’appellation « innovation » qui sert ainsi de valeur de recalage.
Il existe une pluralité d’algorithmes destinés à traiter un ensemble d’observations. A titre d’exemple, l’algorithme dit de « séparation » a pour objectif d’effectuer, pour chaque cycle de recalage, des tests d’innovation intermédiaires. Chaque observation dépend alors des observations précédentes.
Un tel algorithme peut cependant conduire à des conséquences plus ou moins importantes en fonction de l’ordre de traitement de la pseudo-distance erronée.
Ainsi, si la mesure de la pseudo-distance erronée est traitée en dernière position par cet algorithme, la valeur de recalage sera cohérente.
Toutefois, lorsque ladite mesure est traitée en premier par l’algorithme, l’erreur se propage à travers les tests d’innovation intermédiaires successifs.
La variance des innovations est alors plus élevée et les pseudo-distances erronées deviennent difficilement détectables.
Une première solution consiste à modifier les instructions programme de cet algorithme pour comparer chaque mesure de pseudo-distance acquise par le système de navigation à une même mesure traitée par le filtre et qui est associée à l’observation traitée en premier.
Dans un exemple de réalisation, les rejets de kaolinite sont des déchets d'extraction et de valorisation d'une mine de matériaux céramiques.
Dans les rejets de kaolinite, la teneur en kaolinite, en pourcentage en masse, peut être > 75 %, la teneur en hématite, en pourcentage en masse, peut être > 5 %, et la teneur en quartz, en pourcentage en masse, peut être 10 %.
Dans un exemple de réalisation, la perte au feu des rejets de kaolinite est de 10 % à 12 %.
Le minéral kaolinite dans les rejets de kaolinite est thermiquement déshydraté et décomposé pour produire de l'alumine et de la silice amorphe : Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 (kaolinite) = Al 2 O 3 + 2SiO 2 +2H 2 O , réalisant une activation avec déshydroxylation, qui est la raison pour laquelle l'activité pouzzolanique élevée de la kaolinite activée est générée. Toutefois, le produit activé conserve toujours la structure lamellaire du minéral kaolinite, ce qui engendre des problèmes de forte absorption d'eau et de médiocre usinabilité du ciment préparé. Conformément au présent exposé, la teneur en minéral lamellaire est diluée par l'introduction de rejets de graphite à forte teneur en silicium, et la silice dans les rejets de graphite tend à devenir amorphe à température élevée, si bien que le problème d'absorption d'eau de la kaolinite activée est résolu, en vertu du principe que l'activité de la kaolinite activée n'est pas réduite.
Dans un exemple de réalisation, les rejets de graphite sont des déchets d'extraction et de valorisation d'une mine de graphite ; et en outre, dans les rejets de graphite, la teneur en quartz, en pourcentage en masse, est > 70 % et la teneur en graphite résiduel, en pourcentage en masse, est de 3 % à 5 %.
Dans un exemple de réalisation, la perte au feu des rejets de graphite est de 8 % à 10 %, et la valeur calorifique est de 1,0 à 1,6 MJ/kg.
Dans un exemple de réalisation, le schlamm de charbon est un déchet de lavage de charbon ; et en outre, dans le schlamm de charbon, la teneur en eau est 12 %, la teneur en cendres est > 55 %, et la valeur calorifique est de 3,0 à 6,0 MJ/kg.
Dans la section de séchage du four tunnel conformément au présent exposé, la chaleur peut provenir de l'air chaud extrait hors de la section de décomposition du four tunnel et de l'air chaud extrait dans le procédé de refroidissement du matériau ; et l'air chaud extrait hors de la section de décomposition du four tunnel peut être recyclé.
Un autre objectif important du présent exposé consiste à mettre à disposition un matériau pour béton qui comprend la kaolinite activée préparée par le procédé de préparation susmentionné. Par exemple, la kaolinite activée selon le présent exposé peut être mélangée à du clinker de ciment, du gypse et d'autres matériaux de construction et ceux-ci peuvent être broyés ensemble pour préparer divers ciments Portland d'usage général de différentes qualités, ou bien elle peut être broyée séparément pour préparer un mélange minéral pour béton.
Le présent exposé a les effets avantageux suivants. (1) Les matières premières utilisées par le présent exposé, à savoir les rejets de kaolinite, les rejets de graphite et le schlamm de charbon, sont toutes des déchets d'extraction et de valorisation de minerais non métalliques, et il est mis à disposition une technique et un moyen de modification réalisables pour les rejets de kaolinite, les rejets de graphite et le schlamm de charbon qui sont difficiles à utiliser, et on s'attend à une forte augmentation de la valeur et du taux d'utilisation global des rejets de minerais non métalliques ; et de plus tant la teneur en carbonate du matériau que le CO 2 généré par la décomposition de carbonate dans le procédé d'activation sont extrêmement faibles, ce qui est en accord avec le concept d'écologie et des faibles émissions de carbone. (2) Le présent exposé utilise entièrement la valeur calorifique résiduelle des rejets de graphite et du schlamm de charbon, en réduisant fortement les besoins en combustible externe et en résolvant le problème de comment utiliser intégralement les rejets de graphite et le schlamm de charbon. De plus, comme les cendres de rejets de graphite brûlés sont siliceuses et les cendres de schlamm de charbon sont saliques d'une façon similaire à l'argile calcinée, ces deux produits brûlés n'ont pas d'effet négatif sur le produit activé des rejets de kaolinite. (3) Le présent exposé résout le problème de forte absorption d'eau de la kaolinite activée, en partant du principe que l'activité de la kaolinite activée n'est pas réduite, si bien que l'absorption d'eau est réduite tandis que l'activité de la kaolinite activée n'est pas réduite, et la couleur devient un noir grisâtre plus acceptable dans le domaine des matériaux de construction, ce qui va encore augmenter la valeur d'application et l'usage de la kaolinite activée dans le domaine des matériaux de construction tels que le ciment ; et avec un aspect noir grisâtre, une activité élevée et une bonne fluidité, la kaolinite activée résultante peut remplacer le clinker de ciment en une grande quantité dans la production du ciment, ou être directement produite sous la forme d'un mélange minéral pour béton. (4) La demande en combustible externe dans le procédé de traitement de la kaolinite activée selon le présent exposé est faible, les émissions de CO 2 durant l'activation sont extrêmement basses, la kaolinite activée peut être utilisée pour remplacer le clinker de ciment en une grande quantité sans changement de la texture du ciment ni diminution des propriétés du ciment, et par conséquent il s'agit d'une technique écologique et à faible émission de carbone convenant pour l'industrie du ciment.
Description de modes de réalisation Le présent exposé sera davantage illustré en détail en référence aux exemples spécifiques qui suivent. Sauf mention contraire, les matières premières et l'équipement utilisés dans le présent exposé sont des matériaux et un équipement conventionnels dans la technique.
Exemple 1 (1) Toutes les matières premières sont pré-broyées jusqu'à une granulométrie inférieure à 5 mm respectivement ; (2) les matériaux broyés, comprenant 60 % de rejets de kaolinite, 30 % de rejets de graphite et 10 % de schlamm de charbon, sont pris en les pourcentages en masse respectifs et mélangés de façon homogène pour préparer une farine crue ; (3) la farine crue est étalée sur une bande de distribution pour former une couche de farine crue, qui est convoyée dans un four tunnel à sections multiples et préchauffée pour un séchage dans une section de séchage du four tunnel ; (4) la bande de distribution est convoyée de la section de séchage du four tunnel à une section de décomposition du four tunnel, la température de la section de décomposition est régulée à 750°C ± 50°C, et le temps de séjour du matériau est de 60 minutes ; (5) la bande de distribution est convoyée de la section de décomposition du four tunnel à une section de réduction du four tunnel, la section de réduction est fermée hermétiquement, et un brouillard d'eau est pulvérisé dans la section de réduction, si bien que le matériau à température élevée est cuit à chaud dans une atmosphère réductrice contenant de la vapeur saturée pendant 60 minutes ; (6) le matériau convoyé hors de la section de réduction du four tunnel est rapidement refroidi par air à moins de 100°C, ce qui donne la kaolinite activée.