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(11) |
EP 0 097 097 B1 |
| (12) |
FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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Mention de la délivrance du brevet: |
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07.01.1988 Bulletin 1988/01 |
| (22) |
Date de dépôt: 09.06.1983 |
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Procédé pour le transfert de chaleur par échange direct entre fluides gazeux et liquide
et échangeur mettant en oeuvre ce procédé
Verfahren zum Wärmeaustausch mit direkter Berührung zwischen gasigen und flüssigen
Mitteln und Wärmetauscher zur Durchführung dieses Verfahrens
Direct-contact heat exchange process between gaseous and liquid fluids, and heat exchanger
carrying out such a process
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Etats contractants désignés: |
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AT BE CH DE FR GB IT LI LU NL SE |
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Priorité: |
10.06.1982 FR 8210363
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| (43) |
Date de publication de la demande: |
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28.12.1983 Bulletin 1983/52 |
| (73) |
Titulaire: SARL Etudes & Réalisations de
Technique Thermique E.R.T.T. |
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F-44400 Reze les Nantes (FR) |
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Inventeurs: |
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- Gautier, Georges Gustave André Ignace
F-44000 Nantes (FR)
- Provost, Charles Ludovic Etienne
F-44000 Nantes (FR)
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Mandataire: Lemonnier, André |
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Documents cités: :
DE-A- 1 601 122 US-A- 2 820 620 US-A- 4 028 440 US-A- 4 345 916
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FR-A- 2 066 052 US-A- 2 838 135 US-A- 4 287 138
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication
de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition
au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition
doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement
de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] La présente invention concerne le transfert de chaleur entre un gaz et un liquide
selon le procédé dit par échange direct. Le transfert des calories contenues dans
un flux de gaz chauds (par exemple un gaz de combustion) à un liquide, par mise en
contact direct du liquide pulvérisé avec le gaz chaud, notamment par pulvérisation
du liquide dans une chambre verticale parcourue par le flux de gaz, est connu et décrit
par exemple dans US-A-4 287 138. Dans ce document, la chambre verticale présente une
zone d'échange de chaleur dans laquelle sont disposées une pluralité de buses, pulvérisant
de l'eau froide, les unes vers le bas, les autres vers le haut. Le bas de la chambre
comporte un récepteur pour l'eau qui s'est réchauffée dans la zone d'échange de chaleur
au contact des gaz chauds; le transfert de chaleur des gaz à l'eau s'opère de façon
turbulente et anarchique, par enchevêtrement des gouttes provenant de l'amont et de
l'aval de la chambre, échappant à la possibilité de calcul prévisionnel fiable, le
procédé d'émission d'eau à contre courant du gaz engendrant des pertes de charge supplémentaires.
[0002] Le transfert de chaleur par échange direct est soumis à diverses limitations. Tout
d'abord une première limitation résulte de la tension de vapeur du liquide dans le
gaz avec lequel s'effectue l'échange thermique car, la vaporisation du liquide étant
endothermique, les vapeurs entraînées par les gaz sortants constituent une perte.
Le rendement de l'échange thermique est fonction de la différence des températures
au droit de la surface d'échange, de la superficie de la surface d'échange et de la
durée du contact. Enfin la température de réchauffement du liquide, qui est de toutes
façons inférieure à sa température d'ébullition, est d'autant plus faible que le rapport
de la masse calorifique du liquide à la masse calorifique du gaz est plus élevé mais
le rendement est d'autant plus élevé que ce dernier rapport est plus faible. Si donc
on veut obtenir par échange direct un liquide à une température voisine de son point
d'ébullition, il faut réduire le rapport volumique entre le liquide et le gaz, mais
le rendement calorifique décroît. Pour obtenir un rendement acceptable, on est obligé
de limiter, avec l'eau utilisée comme liquide, la température de réchauffement de
l'eau à environ 60°C.
[0003] Le document US-A-2838135 décrit un procédé de récupération de la chaleur transportée
par des gaz chauds qui met en oeuvre deux étages de refroidissement constitués chacun
par une enceinte qui contient des matériaux de garnissage tels que des anneaux de
Raschig, ces enceintes étant parcourues en sérié par le gaz chaud et la charge de
garnissage de chaque chambre étant arrosée par le liquide froid qui est distribué
uniformément sur la charge par des tuyères d'atomisation dirigées vers le bas. Comme
pour US-A-4 287 138 le calcul prévisionnel des échanges est aléatoire et les pertes
de charge élevées. De plus chaque étage fonctionne indépendamment selon une procédé
d'échange thermique indirect sans que, dans un étage, le gaz qui se refroidit en traversant
l'étage soit mis constamment en contact avec des gouttelettes de liquide frais n'ayant
pas encore subi l'échange thermique.
[0004] La présente invention a pour but de résoudre les problèmes qui ont été évoqués ci-dessus,
dans un premier temps en obtenant un meilleur rendement de l'échange thermique, qui
se traduit par des gaz en sortie plus froids et, dans un deuxième temps, en obtenant
un liquide à température voisine de la température de vaporisation dudit liquide dans
le gaz introduit.
[0005] Ce but est atteint, conformément à l'invention, par un procédé pour le transfert
de chaleur par échange direct entre un fluide gazeux et un fluide liquide dans lequel
on introduit le fluide gazeux à une extrémité d'une chambre cylindrique verticale
et l'extrait à l'autre extrémité de celle-ci, le fluide gazeux circulant dans cette
chambre sous forme d'une colonne cylindrique à filets fluides sensiblement parallèles
et dans lequel on introduit le liquide à travers la paroi de chambre et on le pulvérise
dans ladite chambre, à partir d'une pluralité de gicleurs de pulvérisation situés
au centre et espacés selon la direction de circulation du fluide gazeux et alimentés
à partir d'une source d'alimentation de liquide sous pression commune sous forme d'une
pluralité de nappes coniques en lames minces coaxiales s'étendant de chaque gicleur
jusqu'à la périphérie de la chambre, chaque nappe conique correspondant à un gicleur,
les nappes coniques de liquide pulvérisées à partir des différents gicleurs étant
indépendantes et traversées en série par le flux gazeux caractérisé en ce que le liquide
pulvérisé dans chaque nappe est recueilli à la périphérie de la nappe sur la paroi
de la chambre.
[0006] La pulvérisation est effectuée de manière à obtenir des gouttelettes ayant un diamètre
moyen de l'ordre du millimètre.
[0007] Avec le procédé conforme à l'invention, appliqué à une fluide gazeux chaud et à un
fluide liquide froid au droit des premières nappes amont traversées par les gaz chauds,
le liquide se vapo-, rise en absorbant des calories, mais la température du mélange
de gaz et de vapeur se refroidit et lesdites calories absorbées par la vaporisation
sont restituées au liquide constituant les nappes suivantes dont le volume s'accroît
du volume des vapeurs condensées. On voit donc qu'une partie importante du transfert
de chaleur s'effectue au droit des nappes amont avec une différence de température
importante entre les gaz et le liquide, donc avec un rendement élevé. Pendant la traversée
des nappes aval au droit desquelles les gaz sont refroidis en dessous de la température
de vaporisation du liquide, l'échange se fait au droit de chaque nappe entre la totalité
du volume des gaz et une fraction du volume total du liquide correspondant au débit
alimentant l'échangeur. On réalise donc par le procédé un système équivalent à une
pluralité d'échangeurs en cascade qui fonctionnent chacun avec la différence de température
maximale, donc le rendement maximal possible.
[0008] Dans les procédés antérieurement connus d'échange direct on cherche à effectuer un
échange à contre-courant en faisant tomber le liquide en pluie dans une tour parcourue
dans le sens ascendant par le flux gazeux de sorte que la pulvérisation n'est pas
effectuée vraiment sous forme d'une nappe atteignant les parois, mais plutôt sous
forme d'une dispersion dans toute la section de la veine gazeuse, les gouttes ayant
une trajectoire parallèle et de sens inverse à la direction de circulation du gaz.
Le procédé conforme à l'invention dans lequel on pulvérise sous forme d'une nappe
mince atteignant la paroi permet d'effectuer une pulvérisation sous une pression plus
élevée et avec une finesse de gouttelettes plus grande que les procédés antérieurs
et le liquide suit une trajectoire sensiblement perpendiculaire ou oblique par rapport
à celle du gaz. Du fait de la très grande surface volumique du liquide sous forme
de gouttelettes fines, le coefficient d'échange thermique est élevé et dans les nappes
où il se produit une condensation des vapeurs, chaque gouttelette forme un noyau de
condensation, la multiplicité des gouttelettes favorisant cette condensation avec
transfert direct des calories dans la masse de la gouttelette.
[0009] Pour accroître le temps de contact la projection est effectuée sous forme de nappes
coniques. Avec cette forme de nappe et pour une même épaisseur de la nappe, la durée
du contact est accrue, par rapport à une nappe radiale, comme l'inverse du carré du
sinus du demi-angle au sommet de la nappe, la longueur de la trajectoire du liquide
du centre à la paroi étant égale au rayon de la veine gazeuse divisé par le sinus
de l'angle et l'épaisseur de la nappe parallèlement à l'axe, c'est-à-dire selon la
direction de circulation du flux gazeux, étant égale à l'épaisseur de la nappe divisée
par le même sinus.
[0010] Selon une autre caractéristique, le liquide est introduit dans au moins deux circuits
à des températures différentes, le procédé étant alors caractérisé en ce que chaque
circuit comprend une pluralité de nappes de pulvérisation coniques arrangées en série,
celles-ci étant de ce fait réparties en au moins deux groupes superposés et indépendants.
Dans ce cas et selon un mode de réalisation avantageux le flux liquide recueilli provenant
d'un groupe situé plus en aval dans le flux gazeux est utilisé pour alimenter les
nappes d'un autre groupe situé plus en amont.
[0011] Selon une autre caractéristique, les nappes coniques s'ouvrent vers l'aval selon
la direction de circulation du fluide gazeux. Avec cette disposi- tior
i, la vitesse'axiale de circulation du fluide gazeux est déduite de la composante axiale
de la vitesse des gouttelettes, ce qui réduit la vitesse relative résiduelle et accroît
la durée du contact.
[0012] Selon encore une autre caractéristique qui accroît la longueur de la trajectoire
du flux gazeux dans chaque nappe et donc la durée du contact, on impose au flux gazeux
une trajectoire hélicoïdale. Tous ces facteurs qui accroissent la durée de contact
sont d'une importance significative dans le procédé conforme à l'invention dans lequel,
pour atteindre la paroi de la veine et sous forme de gouttelettes fines, la pulvérisation
doit se faire sous une pression notable donc à vitesse élevée.
[0013] Conformément à l'invention, le liquide qui atteint la paroi de la veine gazeuse présente,
dans les nappes les plus en amont, une température voisine de la température de vaporisation
puisque ce liquide a traversé des gaz à haute température en se vaporisant partiellement
et, dans les nappes suivantes, une température analogue puisque les gaz sont, à ce
niveau, à la température de condensation du liquide, le volume atteignant la paroi
étant pour partie formé des vapeurs condensées. Au droit des nappes plus en aval,
le liquide présente une température décroissant vers l'aval car il a traversé une
veine gazeuse de plus en plus froide avec des températures tendant vers l'équilibre.
[0014] La présente invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du
procédé de transfert de chaleur par contact direct ci-dessus, comportant une chambre
d'échange cylindrique verticale avec, à une extrémité, une entrée et, à l'autre extrémité,
une sortie pour les gaz et des moyens pour pulvériser un liquide dans le flux gazeux
traversant cette chambre, ces moyens étant constitués par une pluralité de gicleurs
de pulvérisation coaxiaux disposés au centre et échelonnés dans ladite chambre d'échange
selon la direction de circulation du fluide gazeux et alimentés à partir d'une source
d'alimentation de liquide sous pression commune, ces gicleurs pulvérisant le liquide
sous forme d'une nappe conique mince, les nappes coniques pulvérisées à partir desdits
gicleurs étant parallèles et indépendantes, caractérisé en ce que tous les gicleurs
sont orientés dans la même direction et créent des jets de pulvérisation en nappes
coniques qui sont recueillis à la périphérie de la nappe sur la paroi de la chambre.
[0015] Selon une autre caractéristique, le gaz circulant de bas en haut, les gicleurs de
pulvérisation pulvérisent selon une nappe conique s'ouvrant vers le haut et vers l'aval
du flux gazeux.
[0016] Selon une autre caractéristique les gicleurs de pulvérisation pour le liquide sont
répartis en au moins deux groupes alimentés indépendamment.
[0017] Selon une autre caractéristique au moins une goulotte périphérique est prévue le
long de la périphérie de la chambre et à un niveau intermédiaire de celle-ci pour
collecter le liquide des nappes qui s'écoule sur la paroi. Dans le cadre de cette
caractéristique des moyens sont de préférence prévus pour reprendre le liquide collecté
par une goulotte et le refouler vers les gicleurs de pulvérisation d'un deuxième circuit.
[0018] Selon une autre caractéristique des moyens sont prévus pour donner au flux gazeux
un mouvement rotationnel hélicoïdal. Ces moyens peuvent être constitués par une entrée
tangentielle et/ou des ailettes directrices.
[0019] La présente invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence au dessin
ci-annexé dans lequel:
[0020] La figure 1 est une vue en coupe axiale schématique d'un échangeur et la figure 2
en est une vue en coupe horizontale par .II-II de figure 1.
[0021] Dans les dessins la référence 1 désigne la paroi cylindrique délimitant la chambre
de l'échangeur, 2 est l'entrée des gaz chauds située à la partie basse de la chambre,
cette entrée débouchant tangentiellement sur une largeur approximativement égale au
rayon de la chambre et 3 désigne la sortie axiale des gaz. La référence 4 désigne
des ailettes directrices hélicoïdales fixées sur la paroi intérieure de la partie
basse de la chambre pour accentuer la circulation hélicoïdale des gaz.
[0022] Conformément à l'invention, des gicleurs de pulvérisation 5 sont disposés selon l'axe
de la chambre en étant sensiblement régulièrement espacés et ils sont supportés par
leur tubulure d'alimentation 6, les tubulures étant portées par des caissons 7 insérés
dans la paroi 1 et alimentées en eau sous pression depuis des rampes d'alimentation
8. Conformément à l'invention les gicleurs 5 sont associés à des buses pour donner
des jets de pulvérisation 9 en nappes coniques minces. A titre d'exemple la pulvérisation
est ef-. fectuée sous une pression d'environ 3 x 10
5p et donne des gouttelettes d'environ 0,4 à 0,7 mm de diamètre, l'angle au sommet a
étant de 70°.
[0023] Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention les gicleurs de pulvérisation
sont répartis en deux groupes A et B alimentés par des rampes indépendantes, le groupe
A étant situé le plus haut, c'est-à-dire en aval dans le sens de circulation des fumées
et le groupe B en amont. Sur la paroi interne et au droit de la séparation entre la
nappe conique la plus élevée 9b du groupe B et la nappe conique la plus basse 9a du
groupe A est réalisée une goulotte périphérique 10 destinée à recueillir l'eau des
nappes 9a qui s'écoule sur la partie supérieure de la paroi. L'eau recueillie est
évacuée par une canalisation 11 dans un réservoir 12 d'où elle est reprise par une
pompe 13 pour alimenter par la rampe 8, les gicleurs 5 du groupe B. L'eau pulvérisée
par les gicleurs 5 s'écoule le long de la paroi de la partie inférieure de la chambre
et est recueillie dans une bâche 14.
[0024] L'échangeur fonctionne de la façon suivante: les gaz chauds arrivent à une température
T
F par l'entrée 2 et circulent selon un mouvement hélicoïdal ascendant dans la chambre
pour être évacués par la sortie 3 à une température T
s, la circulation ayant lieu par tirage naturel ou forcé. L'eau est introduite à une
température t
o et sous une pression de 3 x 10
5P, qui peut être la pression du réseau d'alimentation, par la rampe 8 du groupe A,
elle est pulvérisée à cette température t
o par les pulvérisateurs 5 du groupe A sous forme de nappes coniques. Ces nappes sont
traversées par les gaz dont la température décroit au fur et à mesure qu'ils traversent
les nappes successives d'une température T
M qui, à titre de simple indication, peut être voisine de 90°C, jusqu'à une température
T
s qui est voisine de t
o. L'eau de la nappe 9a qui a traversé les gaz à une température voisine de T
M sera à une température relativement élevée alors que celle de la nappe supérieure
sera à une température voisine de T
s. Il est évident que le rendement thermique dans la nappe 9a est meilleur que dans
la dernière nappe mais, globalement, toutes les calories correspondant à la différence
Ï
M-T
s de température des gaz se retrouveront dans l'eau recueillie à une température t
1 comprise entre T
M et T
s dans la goulotte 10 et le bac 12. Cette eau à la température t
1 est reprise par la pompe 13 et pulvérisée sous la même pression par les gicleurs
5 du groupe B sous forme des nappes coniques 9b. Dans la nappe inférieure la différence
de température T
F-t
i est élevée, le rendement de l'échange est élevé et une partie de l'eau va passer
à l'état de vapeur. En traversant les nappes successives la température des gaz entrainant
l'eau vaporisée des nappes inférieures va décroitre jusqu'à T
M et dans les nappes supérieures les vapeurs vont se condenser pour être réincorporées
aux nappes dont l'eau va atteindre la paroi à une température voisine de T
M. Dans cette partie de l'échangeur vont se produire une évaporation endothermique
et une condensation exothermique mais la température moyenne t
2 de l'eau obtenue sera à un niveau que l'on ne peut atteindre avec un seul étage et
les calories qui pourraient être entrainées par les gaz sous forme d'eau vaporisée
dans les premières nappes sont récupérées par condensation dans les nappes supérieures.
[0025] Dans l'exemple de mise en oeuvre décrit avec référence aux dessins, le liquide de
refroidissement est de l'eau et les gaz chauds sont des gaz de combustion.
1. Procédé pour le transfert de chaleur par échange direct entre un fluide gazeux
et un fluide liquide, dans lequel on introduit le fluide gazeux à une extrémité d'une
chambre cylindrique verticale (1) et l'extrait à l'autre extrémité de celle-ci, le
fluide gazeux circulant dans cette chambre sous forme d'une colonne cylindrique à
filets fluides sensiblement parallèles et dans lequel on introduit le liquide à travers
la paroi de la chambre et on le pulvérise dans ladite chambre, à partir d'une pluralité
de gicleurs de pulvérisation coaxiaux situés au centre et espacés selon la direction
de circulation du fluide gazeux et alimentés à partir d'une source d'alimentation
de liquide sous pression commune, sous forme d'une pluralité de nappes coniques en
lames minces coaxiales s'étendant de chaque gicleur jusqu'à la périphérie de la chambre,
chaque nappe conique correspondant à un gicleur, les nappes coniques de liquide pulvérisées
à partir des différents gicleurs étant indépendantes et traversées en série par le
flux gazeux, caractérisé en ce que le liquide pulvérisé dans chaque nappe est recueilli
à la périphérie de la nappe sur la paroi de la chambre.
2. Procédé pour le transfert de chaleur selon la revendication 1 dans lequel on introduit
le fluide liquide dans au moins deux circuits à des températures différentes, caractérisé
en ce que chaque circuit comprend une pluralité de nappes de pulvérisation coniques
arrangées en série, celles-ci étant de ce fait réparties en au moins deux groupes
superposés et indépendants.
3. Procédé pour le transfert de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce
que le flux liquide recueilli provenant d'un groupe situé plus en aval dans le flux
gazeux est utilisé pour alimenter les nappes d'un autre groupe situé plus en amont.
4. Procédé pour le transfert de chaleur selon l'une quelconque des revendications
1 à 3, caractérisé en ce que les nappes coniques s'ouvrent vers l'aval selon la direction
de circulation du fluide gazeux.
5. Procédé pour le transfert de chaleur selon l'une quelconque des revendications
1 à 4, caractérisé en ce que l'on impose au flux gazeux une trajectoire hélicoïdale.
6. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 5 ci-dessus comportant une chambre d'échange cylindrique verticale avec, à une
extrémité, une entrée et, à l'autre extrémité, une sortie pour les gaz et des moyens
pour pulvériser un liquide dans le flux gazeux traversant cette chambre, ces moyens
étant constitués par une pluralité de gicleurs de pulvérisation coaxiaux disposés
au centre et échelonnés dans ladite chambre d'échange selon la direction de circulation
du fluide gazeux et alimentés à partir d'une source d'alimentation de liquide sous
pression commune, ces gicleurs pulvérisant le liquide sous forme d'une nappe conique
mince, les nappes coniques pulvérisées à partir desdits gicleurs étant parallèles
et indépendantes, caractérisé en ce que tous les gicleurs sont orientés dans la même
direction (9b) et créent des jets de pulvérisation en nappes coniques qui sont recueillis
à la périphérie de la nappe sur la paroi de la chambre.
7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le gaz circulant de bas
en haut, les gicleurs de pulvérisation (5) pulvérisent selon une nappe conique s'ouvrant
vers le haut et vers l'aval du flux gazeux.
8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que
les gicleurs de pulvérisation pour le liquide sont répartis en au moins deux groupes
alimentés indépendamment.
9. Appareil selon l'lune quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'au
moins une goulotte périphérique (10) est prévue le long de la périphérie de la chambre
(9) et à un niveau intermédiaire de celle-ci pour collecter le liquide des nappes
qui s'écoule sur la paroi.
10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que des moyens (12) sont
prévus pour reprendre le liquide collecté par une goulotte (10) et le refouler vers
les gicleurs de pulvérisation (5) d'un deuxième circuit (8B).
11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que
des moyens (4) sont prévus pour donner au flux gazeux un mouvement rotationnel hélicoïdal.
1. A direct-contact process for transferring heat between a gaseous fluid et a liquid
fluid, in which the gaseous fluid is introduced at one end of a vertical cylindrical
chamber (1) and extracted at the other end of said chamber, the gaseous fluid circulating
in said chamber as a cylindrical column with fluid streams substantially parallel
to one another and in which the liquid is introduced through the chamber wall and
sprayed within said chamber, from a plurality of coaxial spraying nozzles located
at the centre and spaced apart in the direction of travel of the gaseous fluid and
fed from a common liquid feed source under pressure, as a plurality of coaxial thin
conical sheets extending from each spraying nozzle to the chamber periphery, each
conical sheet corresponding to a nozzle, the conical liquid sheets sprayed from the
various nozzles being independent and serially crossed by the gaseous flux, characterized
in that the sprayed liquid in each sheet is collected at the periphery of the sheet
on the chamber wall.
2. A process for the transfer of heat according to claim 1, in which the liquid fluid
is introduced in at least two circuits at different temperatures, characterized in
that each circuit includes a plurality of conical spraying sheets arranged in series,
whereby said sheets are distributed in at least two superimposed and independent groups.
3. A process for the transfer of heat according to claim 2, characterized in that
the liquid flux collected from a group located more downstream in the gaseous flux
is used for feeding the sheets of another group located more upstream.
4. A process for the transfer of heat according to any one of claims 1 through 3,
characterized in that the conical sheets are opened in the downstream direction, according
to the gaseous fluid direction of travel.
5. A process for the transfer of heat according to any one of claims 1 through 4,
characterized in that there is imposed to the gaseous flux a helical path of travel.
6. An apparatus for carrying out the process according to any one of the hereabove
claims 1 through 5, including a vertical cylindrical exchange chamber with, at one
end, an inlet and, at the other end, an outlet for the gases, and means for spraying
a liquid in the gaseous flux circulating across said chamber, said means being made
of a plurality of coaxial spraying nozzles placed in the centre and in steps in said
exchange chamber according to the direction of travel of the gaseous fluid and fed
from a common liquid feed source under pressure, the conical sheets sprayed from said
nozzles being parallel to one another and independent, characterized in that the nozzles
are oriented in the same direction (9b) and create spraying jets in the shape of conical
sheets which are collected at the periphery of the sheet on the chamber wall.
7. An apparatus according to claim 6, characterized in that since the gas circulates
from bottom to top, the spraying nozzles (5) form a spray pattern in the shape of
a conical sheet opening upwardly and in the downstream direction of the gaseous flux.
8. An apparatus according to any one of claims 6 and 7, characterized in that the
spraying nozzles for the liquid are distributed in at least two independently fed
groups.
9. An apparatus according to any one of claims 6 to 8, characterized in that one peripheral
chute (10) at least is provided along the periphery of the chamber (9) and at a level
intermediate said chamber, for collecting the liquid from the sheets flowing along
the wall.
10. An apparatus according to claim 9, characterized in that means (12) are provided
for receiving the liquid collected by one chute (10) and forcing it back toward the
spraying nozzles (5) of a second circuit (8B).
11. An apparatus according to any one of claims 6 through 10, characterized in that
means (4) are provided for imparting to the gaseous flux a helical rotation movement.
1. Verfahren zum Wärmeaustausch durch direkte Berührung zwischen einem gasförmigen
Medium und einem flüssigen Medium, in das man das gasförmige Medium an einem Ende
einer zylindrischen vertikalen Kammer (1) einführt und am anderen Ende derselben daraus
abzieht, wobei das gasförmige Medium in dieser Kammer in Form einer zylindrischen
Säule mit im wesentlichen parallelen fluiden Schlieren zirkuliert und in das man die
Flüssigkeit durch die Wand der Kammer einführt und sie in der Kammer mit Hilfe einer
Mehrzahl von koaxialen Zerstäubungsdüsen zerstäubt, die im Zentrum angeordnet sind
und in der Zirkulationsrichtung des gasförmigen Mediums verteilt angeordnet sind und
die von einer gemeinsamen Druckflüssigkeitsquelle versorgt sind, wobei mehrere konische
Flüssigkeitslamellen in koaxialen dünnen Schichten ausgebildet werden, die sich von
jeder Düse bis zum Umfang der Kammer erstrecken, jede konische Lamelle einer Düse
entspricht und die konischen Lamellen aus zerstäubter Flüssigkeit von den verschiedenen
Düsen unabhängig voneinander sind und nacheinander von der Gasströmung durchquert
werden, dadurch gekennzeichnet, dass die in jeder Lamelle zerstäubte Flüssigkeit am
Rand der Lamelle auf der Wand der Kammer aufgefangen wird.
2. Verfahren zum Wärmeaustausch nach Anspruch 1, bei welchem man das flüssige Medium
in wenigstens zwei Kreisen unterschiedlicher Temperatur einbringt, dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Kreis mehrere konische Zerstäubungslamellen aufweist, die in Serie angeordnet
sind, wobei diese daher in wenigstens zwei übereinanderliegende und unabhängige Gruppen
unterteilt sind.
3. Verfahren zum Wärmeaustausch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
aufgefangene Flüssigkeitsströmung, die von einer Gruppe stammt, die weiter stromabwärts
in der Gasströmung gelegen ist, dazu verwendet wird, die Lamellen einer anderen Gruppe
zu versorgen, die weiter stromaufwärts gelegen ist.
4. Verfahren zum Wärmeaustausch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass sich die konischen Lamellen nach stromabwärts gemäss der Zirkulationsrichtung
des gasförmigen Mediums öffnen.
5. Verfahren zum Wärmeaustausch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass man der Gasströmung eine wendelförmige Bahn verleiht.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, enthaltend
eine vertikale zylindrische Berührungskammer mit einem Einlass am einen Ende und einem
Auslass am anderen Ende für die Gase und Einrichtungen zum Zerstäuben einer Flüssigkeit
in die Gasströmung, die diese Kammer durchquert, wobei diese Einrichtungen von mehreren
koaxialen Zerstäubungsdüsen gebildet sind, die im Zentrum angeordnet und in der Berührungskammer
in der Zirkulationsrichtung des gasförmigen Mediums verteilt sind und von einer gemeinsamen
Druckflüssigkeitsquelle versorgt sind, wobei die Düsen die Flüssigkeit in Form einer
dünnen konischen Lamelle-zerstäuben, die von den Düsen zerstäubten konischen Lamellen
parallel und unabhängig voneinander sind, dadurch gekennzeichnet, dass alle Düsen
in die gleiche Richtung (9b) weisen und Zerstäubungsstrahlen in konischen Lamellen
erzeugen, die am Umfang der Lamelle auf der Wand der Kammer aufgefangen werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei von unten nach oben
zirkulierendem Gas die Zerstäubungsdüsen (5) in einer Lamelle zerstäuben, die sich
nach oben und stromabwärts zur gasförmigen Strömung öffnet.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zerstäubungsdüsen für die Flüssigkeit in wenigstens zwei Gruppen unterteilt sind,
die unabhängig voneinander versorgt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens
längs dem Umfang der Kammer (9) und in einer Zwischenhöhe derselben wenigstens eine
Umfangsrinne (10) vorgesehen ist, um die Flüssigkeit der Lamellen aufzufangen, die
auf der Wand abläuft.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen (12) vorgesehen
sind, um die von einer Rinne (10) aufgefangene Flüssigkeit aufzunehmen und sie den
Zerstäubungsdüsen (5) eines zweiten Kreises (8B) zuzuführen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen
(4) vorgesehen sind, um der gasförmigen Strömung eine schraubenlinienförmige Drehbewegung
zu verleihen.
