[0001] La présente invention concerne une chaudière électrique à vapeur. On connaît actuellement
deux types de chaudières électriques.
[0002] Le premier type, pour les petites puissances dans lequel les éléments chauffants
sont constitués par des thermoplongeurs comprenant une ou plusieurs résistances électriques
de section circulaire pleine à l'intérieur d'une gaine métallique et isolée de celle-ci
par un isolant tel que de la magnésie, de l'alumine ou du nitrure de bore. Ces résistances
sont multiples, elles sont courbées en forme de U et alimentées à leurs extrémités.
Le second type, réservé aux chaudières plus puissantes comporte des électrodes plongeantes,
l'eau de la chaudière formant résistance électrique entre ces électrodes.
[0003] Dans la gamme de puissance moyenne, de l'ordre de 2 MW à 15 MW, ni l'un ni l'autre
de ces types ne sont satisfaisant. En effet, les thermoplongeurs, même dans les cas
les plus performants conduisent à un coût de chaudière élevé en raison du grand nombre
d'éléments et les chaudières à électrodes conduisent également dans cette gamme de
puissance à un prix de revient prohibitif.
[0004] La présente invention a pour but une chaudière électrique particulièrement bien adaptée
pour une gamme de puissance comprise entre 1 et 15 MW.
[0005] L'invention a donc pour objet une chaudière électrique de production de vapeur comportant
des éléments chauffants plongés dans le liquide, lesdits éléments chauffants étant
constitués par des tubes ou des plaques, non isolés, électriquement conducteurs alimentés
électriquement à chacune de leurs extrémités, les surfaces desdits éléments conducteurs
étant en contact direct avec le liquide caractérisé en ce que lesdits éléments chauffants
comportent des aspérités de manière à ce que ces surfaces ne soient pas isothermes.
[0006] Grâce à cette structure les flux thermiques obtenus peuvent être très élevés et supérieurs
À 500 W/cm
2 de surface active alors que dans le meilleur des cas, avec des thermoplongeurs classiques
on arrive à un maximum de
70 W/cm
2.
[0007] On va maintenant décrire un exemple de réalisation de l'invention en se référant
au dessin ci-joint dans lequel :
La figure 1 montre en coupe axiale un élément chauffant selon l'invention pour une
chaudière électrique.
La figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1.
[0008] L'élément chauffant représenté sur les figures est constitué par un tube 1 non isolé
électriquement dont les surfaces interne et externe sont pourvues d'aspérités telles
que 2 et 3 et sont en contact direct avec le liquide non représenté ; le courant électrique
parcourant l'élément chauffant ne passe pratiquement pas dans le liquide en ébullition.
[0009] Dans les figures représentées, ces aspérités sont constituée par des rainures longitudinales
dont la section est triangulaire.
[0010] Ces aspérités peuvent avoir une section différente et être découpées en plusieurs
tronçons dans leur longueur axiale. Elles ont pour but de faire en sorte que la température
ne soit pas uniforme sur la surface aussi bien externe qu'interne du tube afin de
stabiliser, sur la courbe du flux de transfert thermique en fonction de la différence
de température entre la surface et le liquide, le flux thermique au point critique
et d'éviter ainsi le phénomène de caléfaction.
[0011] En effet, grâce à cette disposition les points les plus chauds ne dépassent pas le
point critique car ils sont en quelque sorte retenus par les points les moins chauds.
On se stabilise donc à l'entour de ce point critique pour lequel on obtient de très
grands flux thermiques, sans atteindre la zone pour laquelle on détruit les éléments
chauffants.
[0012] Le tube 1 est par exemple en graphite, acier inoxydable, cupronickel ou autre. Il
doit être suffisamment résistant électriquement afin d'éviter de trop grandes longueurs
et la conductivité thermique ne doit pas être non plus trop grande afin d'avoir un
gradient de température suffisant entre le fond 4 des aspérités et leur extrémités
5. Il faut donc éviter les matériaux tels que le cuivre et l'aluminium.
[0013] Le tube 1 est alimenté aux extrémités par des conducteurs 6 et 7.-Dans l'exemple
décrit, l'élément chauffant représenté est un tube mais on peut également utiliser
une plaque également munie d'aspérités sur ses deux surfaces et non isolée et directement
en contact avec le liquide.
[0014] Grâce à la solution selon l'invention, le volume occupé par les éléments chauffants
constitués de tubes conducteurs à haut flux thermique est beaucoup plus faible que
pour les solutions classiques. Les chaudières sont moins encombrantes et de coûts
moins élevés.
1/ Chaudière électrique de production de vapeur comportant des éléments chauffants
plongés dans le liquide, lesdits éléments chauffants étant constitués par des tubes
ou des plaques, non isolés, électriquement conducteurs, alimentés électriquement à
chacune de leurs extrémités, les surfaces desdits éléments conducteurs étant en contact
direct avec le liquide caractérisé en ce que lesdits éléments chauffants comportent
des aspérités de manière à ce que ces surfaces ne soient pas isothermes. 2/ Chaudière
électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites aspérités sont
constituées par des rainures longitudinales.
