CH516129A - Procédé de refroidissement d'un fluide et appareil de refroidissement pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Procédé de refroidissement d'un fluide et appareil de refroidissement pour sa mise en oeuvre

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CH516129A
CH516129A CH537667A CH537667A CH516129A CH 516129 A CH516129 A CH 516129A CH 537667 A CH537667 A CH 537667A CH 537667 A CH537667 A CH 537667A CH 516129 A CH516129 A CH 516129A
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chamber
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CH537667A
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N Woebcke Herman
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Stone & Webster Eng Corp
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Description


  
 



  Procédé de refroidissement d'un fluide et appareil de refroidissement pour sa mise en oeuvre
 Le présent brevet a pour objets un procédé de refroidissement d'un fluide et un appareil de refroidissement pour la mise en oeuvre de ce procédé.



   Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on fait passer le fluide à travers une chambre en contact avec une face d'au moins une paroi dont l'autre face est en contact avec un fluide de refroidissement, et en ce qu'on fait entrer le fluide à refroidir dans la chambre par un passage dont la section droite augmente graduellement, l'augmentation de cette section droite par unité de longueur étant égale à l'augmentation de la section droite par unité de longueur d'un tuyau conique présentant un angle de divergence compris entre 4 et   70.   



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.



   La fig. 1 est une coupe de la première forme d'exécution.



   La fig. 2 est une coupe suivant la ligne B-B de la fig. 1.



   La fig. 3 est une coupe de la seconde forme   d' exé-    cution, et
 la fig. 4 est une coupe suivant la ligne C-C de la fig. 3.



   L'appareil de refroidissement représenté aux fig. 1 et 2 présente une conduite centrale présentant une admission 73 à son extrémité supérieure. Une seconde conduite 34, coaxiale avec la première, a sa paroi qui se recourbe vers l'intérieur, et rejoint la paroi de la conduite centrale 32 juste au-dessous de l'admission 73 de celle-ci. La conduite 32 et la conduite 34 forment entre elles une chambre de section annulaire 33. Une pièce d'espacement 48 maintient la conduite 32 à égale distance de la paroi intérieure de la conduite 34.



  Celle-ci est fermée à son extrémité inférieure par un élément d'extrémité concave 37. Une troisième conduite coaxiale 36 se termine en deçà du sommet de la conduite 34. Au-dessus du point où la conduite 36 se termine, la chambre 33 présente un ajutage de sortie 75. La conduite 36 et la conduite 34 forment entre elles une seconde chambre de section annulaire 35.



  Près du sommet de la chambre de section annulaire 35, est disposée une chicane annulaire 46 qui empêche les gaz à refroidir de s'accumuler dans l'extrémité supérieure de cette chambre. Près du sommet de la chambre 35 est disposé un raccord de sortie 44 de cette chambre. La chicane 46 et des pièces d'espacement 47 maintiennent la conduite 34 au centre de la chambre 35.



   Sur la face extérieure de la conduite 36 sont fixés par des soudures 70 des tubes 61 uniformément espacés en contact étroit avec cette conduite. Ces tubes s'étendent depuis la partie la plus basse de la paroi 36 en montant jusqu'au raccord 44. Les extrémités des tubes 61 présentent des partie recourbées 60 et 62 respectivement, qui sont en communication avec des chambres toriques 50 et 49. La chambre torique 49 comporte un raccord d'entrée 64 par lequel le fluide de refroidissement passe dans cette chambre 49 puis s'écoule en montant à travers les tubes 61. Le fluide de refroidissement sort de la chambre torique 50 par un raccord 65.



   Une pièce conique 38 est fixée à l'élément d'extrémité 37 et converge vers le bas. La conduite 36, est raccordée à son extrémité inférieure à une paroi   coni-    que 39 raccordée à son extrémité inférieure à un raccord d'admission 41. L'aire de section transversale du diffuseur 40 formé entre la pièce conique 38 et la paroi conique 39 augmente progressivement du raccord 41 à la chambre de section annulaire 35, cette augmentation par unité de longueur étant la même que l'augmentation par unité de longueur de la section d'un tuyau conique présentant un angle de divergence compris entre 4 et 70, par exemple de   5 .    L'appareil peut  avoir une longueur globale de la partie de refroidissement depuis l'entrée du gaz à refroidir 41 jusqu'à la sortie du courant de gaz chauds 44 de 6,09 à 7,31 mètres.

  Le diamètre intérieur de la troisième conduite coaxiale peut être de 203,2 à 254 mm. Les tubes 61 peuvent avoir environ 25,4 à 50,8 mm de diamètre intérieur. Le diamètre intérieur des tores 49 et 50 peut être d'environ 76,2 à 101,6 mm. L'aire de section transversale de la chambre centrale formée par la conduite 32 peut être de 45,16 cm2. La longueur de la chambre centrale peut être de 5,49 à 6,09 mètres.



  L'aire de section transversale de la première chambre de section annulaire 33 peut être d'environ 77,42 cm2 et cette chambre peut avoir une longueur d'environ 5,49 à 6,09 mètres. L'aire de section transversale de la seconde chambre de section annulaire 35 peut être d'environ 129,03 cm2 et la chambre peut avoir une longueur d'environ 4,88 à 5,49 mètres, à l'exclusion du passage d'admission. L'aire de section transversale de l'entrée 41 du gaz peut être d'environ 77,42 à   83,87cl2,    en augmentant progressivement jusqu'à environ 122,58 à 129,03 cm2 dans la chambre 35, la pièce conique 38 peut avoir un angle au sommet d'environ 28 à 300. L'aire de section transversale totale des tubes 61 peut être d'environ 64,52 à 70,97 cm2.

  Le courant de fluide de refroidissement total à travers les tubes 61 et la première chambre annulaire 33 peut représenter environ dix fois le courant de gaz sortant, sur la base du poids.



   Des gaz chauds à une vitesse de 213,36 à 243,84 m/s entrent par le raccord 41 et passent dans la seconde chambre de section annulaire 35 en étant ralentis à environ 121,92 à 152,4 m/s et sortent par le raccord 44. L'eau de refroidissement est introduite par   l'adtnission    73 et s'écoule en descendant dans la conduite 32 et un mélange d'eau et de vapeur monte dans la première chambre de section annulaire 33 et sort par le raccord de sortie 74. L'eau de refroidissement entre dans le tore inférieur 49 par le raccord 64 et monte dans les tubes 61 en refroidissant la paroi 36.



  La surface intérieure de la conduite 36 et la surface extérieure de la conduite 34 forment les deux surfaces de refroidissement du gaz chaud.



   Le mélange de vapeur et d'eau monte par les tubes 61 dans le tore 50 et sort par le raccord 65.



   Le diffuseur 40 élève progressivement la pression des gaz chauds à mesure que la vitesse des gaz est réduite. Le diffuseur 40 assure la distribution uniforme du gaz entre les parois de refroidissement 36 et 34 sans produire de courant turbulent dans l'écoulement du gaz. L'augmentation de pression du gaz produite par l'augmentation   progtessive    de l'aire de section transversale à l'entrée compense une grande partie de la perte de pression dans le gaz due à la friction, La pression du gaz sortant refroidi est à peu près la même que la pression du gaz entrant chaud.



   L'angle de la pièce conique peut être de 25 à   300    et l'angle au sommet de la paroi conique 39, peut être de 20 à 250. La longueur du   cone    38 peut être de 203,2 à 304,8 mm. La seconde chambre de section annulaire 35 a la même aire de section transversale sur toute sa longueur.



   Une matière bonne conductrice de la chaleur 71 est utilisée pour remplir l'espace entre les tubes 61 et peut ainsi améliorer le transfert de chaleur entre les gaz chauds et le fluide de refroidissement.



   Dans l'appareil des fig. 3 et 4, le refroidissement des gaz chauds est produit principalement par contact direct avec la paroi extérieure de la conduite 34. En vue d'améliorer le transfert de chaleur entre la conduite 34 et le gaz chaud, cette conduite porte de nombreuses ailettes de refroidissement 56 qui font saillie dans les gaz chauds dans la chambre de section annulaire 35.



   L'appareil décrit est particulièrement avantageux pour le refroidissement des gaz chauds produits par la réaction de pyrolyse au cours du craquage d'hydrocarbures dans la production de l'éthylène.



   REVENDICATION I
 Procédé de refroidissement d'un fluide, caractérisé en ce qu'on fait passer le fluide à travers une chambre en contact avec une face d'au moins une paroi dont l'autre face est en contact avec un fluide de refroidissement, et en ce qu'on fait entrer le fluide à refroidir dans la   chambre    par un passage dont la section droite augmente graduellement, l'augmentation de cette section droite par unité de longueur étant égale à l'augmentation de la section droite par unité de longueur d'un tuyau conique présentant un angle de divergence compris entre 4 et   70.   



   SOUS-REVENDICATIONS
 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on utilise au moins l'une des parois de la chambre comme surface de refroidissement.



   2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la pression du fluide à refroidir est la même à la sortie qu'à l'entrée de la chambre.



   3. Procédé selon la   revendication    I, caractérisé en ce qu'on introduit le fluide   dans    la chambre, qui est de section annulaire, à une vitesse de 106,7 à 304,8 m/s, en   opérant    de sorte que la diminution de pression due à la perte par frottement est égale à l'élévation de pression due à la transformation de l'énergie cinétique en pression statique.



   4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on utilise comme fluide de refroidissement de   l'eau    à une pression absolue de 70,31 à 140,62 kg/cm2 et à une température de 277 à   3350    C.



      5.    Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on introduit le gaz à refroidir dans la chambre, qui est de section annulaire, à une vitesse de 213,4 à   243ss    m/sec et à une   température    de 732 à   8990    C, et en ce qu'on refroidit ce gaz jusqu'à une température de 649 à 7600 C en un laps de temps de 1 à 30 millisecondes.



   6. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que la pression de sortie du gaz de la chambre est la même que la pression d'entrée du gaz dans cette chambre.



   7. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'on introduit le gaz dans la chambre à une   temp¯taWe    de 816 à 8990 C. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

  1. **ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **. avoir une longueur globale de la partie de refroidissement depuis l'entrée du gaz à refroidir 41 jusqu'à la sortie du courant de gaz chauds 44 de 6,09 à 7,31 mètres. Le diamètre intérieur de la troisième conduite coaxiale peut être de 203,2 à 254 mm. Les tubes 61 peuvent avoir environ 25,4 à 50,8 mm de diamètre intérieur. Le diamètre intérieur des tores 49 et 50 peut être d'environ 76,2 à 101,6 mm. L'aire de section transversale de la chambre centrale formée par la conduite 32 peut être de 45,16 cm2. La longueur de la chambre centrale peut être de 5,49 à 6,09 mètres.
    L'aire de section transversale de la première chambre de section annulaire 33 peut être d'environ 77,42 cm2 et cette chambre peut avoir une longueur d'environ 5,49 à 6,09 mètres. L'aire de section transversale de la seconde chambre de section annulaire 35 peut être d'environ 129,03 cm2 et la chambre peut avoir une longueur d'environ 4,88 à 5,49 mètres, à l'exclusion du passage d'admission. L'aire de section transversale de l'entrée 41 du gaz peut être d'environ 77,42 à 83,87cl2, en augmentant progressivement jusqu'à environ 122,58 à 129,03 cm2 dans la chambre 35, la pièce conique 38 peut avoir un angle au sommet d'environ 28 à 300. L'aire de section transversale totale des tubes 61 peut être d'environ 64,52 à 70,97 cm2.
    Le courant de fluide de refroidissement total à travers les tubes 61 et la première chambre annulaire 33 peut représenter environ dix fois le courant de gaz sortant, sur la base du poids.
    Des gaz chauds à une vitesse de 213,36 à 243,84 m/s entrent par le raccord 41 et passent dans la seconde chambre de section annulaire 35 en étant ralentis à environ 121,92 à 152,4 m/s et sortent par le raccord 44. L'eau de refroidissement est introduite par l'adtnission 73 et s'écoule en descendant dans la conduite 32 et un mélange d'eau et de vapeur monte dans la première chambre de section annulaire 33 et sort par le raccord de sortie 74. L'eau de refroidissement entre dans le tore inférieur 49 par le raccord 64 et monte dans les tubes 61 en refroidissant la paroi 36.
    La surface intérieure de la conduite 36 et la surface extérieure de la conduite 34 forment les deux surfaces de refroidissement du gaz chaud.
    Le mélange de vapeur et d'eau monte par les tubes 61 dans le tore 50 et sort par le raccord 65.
    Le diffuseur 40 élève progressivement la pression des gaz chauds à mesure que la vitesse des gaz est réduite. Le diffuseur 40 assure la distribution uniforme du gaz entre les parois de refroidissement 36 et 34 sans produire de courant turbulent dans l'écoulement du gaz. L'augmentation de pression du gaz produite par l'augmentation progtessive de l'aire de section transversale à l'entrée compense une grande partie de la perte de pression dans le gaz due à la friction, La pression du gaz sortant refroidi est à peu près la même que la pression du gaz entrant chaud.
    L'angle de la pièce conique peut être de 25 à 300 et l'angle au sommet de la paroi conique 39, peut être de 20 à 250. La longueur du cone 38 peut être de 203,2 à 304,8 mm. La seconde chambre de section annulaire 35 a la même aire de section transversale sur toute sa longueur.
    Une matière bonne conductrice de la chaleur 71 est utilisée pour remplir l'espace entre les tubes 61 et peut ainsi améliorer le transfert de chaleur entre les gaz chauds et le fluide de refroidissement.
    Dans l'appareil des fig. 3 et 4, le refroidissement des gaz chauds est produit principalement par contact direct avec la paroi extérieure de la conduite 34. En vue d'améliorer le transfert de chaleur entre la conduite 34 et le gaz chaud, cette conduite porte de nombreuses ailettes de refroidissement 56 qui font saillie dans les gaz chauds dans la chambre de section annulaire 35.
    L'appareil décrit est particulièrement avantageux pour le refroidissement des gaz chauds produits par la réaction de pyrolyse au cours du craquage d'hydrocarbures dans la production de l'éthylène.
    REVENDICATION I Procédé de refroidissement d'un fluide, caractérisé en ce qu'on fait passer le fluide à travers une chambre en contact avec une face d'au moins une paroi dont l'autre face est en contact avec un fluide de refroidissement, et en ce qu'on fait entrer le fluide à refroidir dans la chambre par un passage dont la section droite augmente graduellement, l'augmentation de cette section droite par unité de longueur étant égale à l'augmentation de la section droite par unité de longueur d'un tuyau conique présentant un angle de divergence compris entre 4 et 70.
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on utilise au moins l'une des parois de la chambre comme surface de refroidissement.
    2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la pression du fluide à refroidir est la même à la sortie qu'à l'entrée de la chambre.
    3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on introduit le fluide dans la chambre, qui est de section annulaire, à une vitesse de 106,7 à 304,8 m/s, en opérant de sorte que la diminution de pression due à la perte par frottement est égale à l'élévation de pression due à la transformation de l'énergie cinétique en pression statique.
    4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on utilise comme fluide de refroidissement de l'eau à une pression absolue de 70,31 à 140,62 kg/cm2 et à une température de 277 à 3350 C.
    5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on introduit le gaz à refroidir dans la chambre, qui est de section annulaire, à une vitesse de 213,4 à 243ss m/sec et à une température de 732 à 8990 C, et en ce qu'on refroidit ce gaz jusqu'à une température de 649 à 7600 C en un laps de temps de 1 à 30 millisecondes.
    6. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que la pression de sortie du gaz de la chambre est la même que la pression d'entrée du gaz dans cette chambre.
    7. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'on introduit le gaz dans la chambre à une temp¯taWe de 816 à 8990 C.
    REVENDICATION Il Appareil de refroidissement pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre centrale et une première et une seconde chambre de section annulaire, entourant la chambre centrale laquelle présente une entrée à une extrémité, son autre extrémité étant en communication avec la première chambre de section annulaire, laquelle présente une sortie à son extrémité opposée à l'extrémité en communication avec la chambre cen traie, la seconde chambre de section annulaire présentant une entrée à une extrémité et une sortie à l'autre, l'entrée de la première chambre de section annulaire étant reliée à un passage d'admission qui présente une section droite allant en augmentant dans le sens d'écoulement,
    cette augmentation de section droite par unité de longueur étant la même que l'augmentation par unité de longueur d'un tuyau conique présentant un angle de divergence compris entre 4 et 70.
    SOUS-REVENDICATIONS 8. Appareil selon la revendication II, caractérisé par des ailettes de refroidissement disposées dans la seconde chambre de section annulaire.
    9. Appareil selon la revendication II, caractérisé en ce que le passage d'admission de la première chambre de section annulaire est formé entre deux parois coniques.
    10. Appareil selon la revendication II, caractérisé en ce qu'il comporte trois parois coaxiales formant la chambre centrale et les deux chambres de section annulaire, la seconde paroi se recourbant vers l'intérieur pour former un couvercle à l'extrémité proche de l'entrée de la chambre centrale, une extrémité de la seconde paroi se recourbant vers l'intérieur pour former une pièce d'extrémité concave fermant cette extrémité de la première chambre de section annulaire, l'extrémité de la chambre centrale opposée à l'entrée de cette chambre se terminant en deça de l'extrémité fermée de la première chambre de section annulaire, de manière que la chambre centrale soit en communication avec la première chambre de section annulaire, laquelle présente une sortie à son extrémité opposée à l'extrémité en communication avec la chambre centrale.
    11. Appareil selon la sous-revendication 10, caractérisé en ce que l'extrémité fermée de la première chambre de section annulaire porte une pièce conique dont le sommet se trouve à proximité de l'entrée du passage d'admission, cette pièce conique étant entourée par une paroi conique raccordée à la troisième paroi coaxiale.
    12. Appareil selon la sous-revendication 11, caractérisé en ce que la pièce conique présente un angle au sommet de 25 à 300 et la paroi conique un angle au sommet de 20 à 250.
    13. Appareil selon la sous-revendication 10, caractérisé en ce que la troisième paroi porte, fixée sur sa face extérieure, plusieurs tubes également espacés reliant entre elles deux chambres toriques dont l'une, disposée près de l'admission de la seconde chambre de section annulaire, présente une entrée pour un fluide de refroidissement, et dont l'autre, disposée près de la sortie de la seconde chambre de section annulaire, présente une sortie pour ce fluide.
    14. Appareil selon les sous-revendications 10, 11 et 13.
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