FR2564330A1 - Improvement to falling-flood and forced-circulation evaporators - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un évaporateur à flot tombant et à circulation forcée, pour la concentration d'au moins un produit liquide, comprenant au moins deux parois d'échange thermique disposées dans une enceinte fermée pourvue d'une arrivée de produit liquide et d'une sortie de vapeur d'évaporation. The present invention relates to a falling flow evaporator and forced circulation, for the concentration of at least one liquid product, comprising at least two heat exchange walls arranged in a closed enclosure provided with a liquid product inlet and an evaporation vapor outlet.
On connait déjà des unités d'évaporation comprenant au moins un premier évaporateur dit à flot tombant dans lequel un produit liquide à concentrer s'écoule de haut en bas en couche mince le long de surfaces d'échange thermique, relié en série avec au moins un deuxième évaporateur dit à circulation forcée dans lequel un produit liquide est amené en circulation forcée dans des zones de reXlauft e , ces zones étant totalement noyées par ledit produit liquide.Ces unités d'évaporation comportent par conséquent au moins deux corps d'évaporation distincts, au moins deux séparateurs vapeurliquide distincts associés respectivement à ces deux corps d'évaporation et toute une tuyauterie aspirant la liaison entre les premier et deuxième évaporateurs ; lesdites unités sont donc nécessairement de construction complexe et volumineuse, ce qui constitue des inconvénients certains. Evaporation units are already known comprising at least a first evaporator known as a falling flow in which a liquid product to be concentrated flows from top to bottom in a thin layer along heat exchange surfaces, connected in series with at least a second so-called forced circulation evaporator in which a liquid product is brought into forced circulation in reXlauft zones, these zones being completely submerged by said liquid product. These evaporation units consequently comprise at least two separate evaporation bodies , at least two separate liquid-vapor separators associated respectively with these two evaporation bodies and a whole pipe sucking the connection between the first and second evaporators; said units are therefore necessarily of complex and bulky construction, which constitutes certain drawbacks.
La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et pour ce faire, elle vise un évaporateur du type de celui défini au premier paragraphe de cette description et qui se caractérise en ce que les parois d'échange thermique sont réparties d'une part en au moins une première section de paroi(s) d'échange thermique à flot tombant, l'une des faces de cette paroi ou de chacune de ces parois faisant partie d'un premier circuit de produit liquide comprenant des premiers moyens d'extraction et ladite arrivée de produit liquide conformée pour assurer un ruissellement en couche mince dudit produit liquide le long de cette face, l'autre face faisant partie d'un premier circuit de vapeur de chauffage, et d'autre part, en au moins une seconde section de paroi(s) d'échange thermique à circulation forcée, l'une des faces de cette paroi ou de chacune de ces parois faisant partie d'un deuxième circuit de vapeur de chauffage séparé du premier circuit de produit liquide de la ou des première(s) section(s) de paroi(s), l'autre face faisant partie d'un deuxième circuit de produit liquide à circulation forcée séparé du premier circuit de vapeur et pourvu de moyens d'alimentation et de deuxièmes moyens d'extraction, ce deuxième circuit de pivduft liquide étant ouvert, en aval de la paroi ou de l'une au moins des parois faisant partie de ce circuit, sur un compartiment disposé dans l'enceinte et communiquant avec le premier circuit de liquide par un passage de vapeur. The object of the present invention is to remedy these drawbacks and to do this, it relates to an evaporator of the type defined in the first paragraph of this description and which is characterized in that the heat exchange walls are distributed on the one hand in at least a first section of wall (s) of heat exchange with falling flow, one of the faces of this wall or of each of these walls forming part of a first liquid product circuit comprising first extraction means and said liquid product inlet shaped to ensure a thin layer runoff of said liquid product along this face, the other face forming part of a first heating steam circuit, and on the other hand, in at least one second section of forced circulation heat exchange wall (s), one of the faces of this wall or of each of these walls forming part of a second heating steam circuit separated from the first liquid product circuit of the prem ier (s) section (s) of wall (s), the other face forming part of a second liquid product circuit with forced circulation separated from the first vapor circuit and provided with supply means and second means of extraction, this second liquid pivduft circuit being open, downstream of the wall or at least one of the walls forming part of this circuit, on a compartment arranged in the enclosure and communicating with the first liquid circuit by a passage steam.
Il résulte de cette disposition particulière, un évaporateur monocorps, c'est-à-dire comportant un seul corps d'évaporation, particulièrement peu encombrant et dans lequel le produit liquide à concentrer est soumis à une concentration par évaporation sur les parois d'échange thermique (dans la section à paroi(s) d'échange thermique à flot tombant) et/ou à une concentration par évaporation par détente dans un compartiment déterminé de l'évaporateur, la vapeur produite par cette détente gagnant la sortie de vapeur habituellement raccordée à un séparateur vapeur-liquide, en traversant éventuellement la section à paroi(s) à flot tombant.En plus de son faible volume, l'évaporateur selon l'invention présente l'avantage de ne nécessiter qu'un seul séparateur puisque la hauteur dudit compartiment et le passage de vapeur par lequel ledit compartiment communique avec le circuit de produit liquide de la section à flot tombant peuvent être choisis pour que ce compartiment joue, en plus de son rôle d'enceinte de détente, le rôle de séparateur. It results from this particular arrangement, a single-body evaporator, that is to say comprising a single evaporation body, particularly compact and in which the liquid product to be concentrated is subjected to a concentration by evaporation on the exchange walls. thermal (in the section with falling-flow heat exchange wall (s)) and / or at a concentration by evaporation by expansion in a determined compartment of the evaporator, the vapor produced by this expansion gaining the steam outlet usually connected to a vapor-liquid separator, possibly crossing the section with falling wall (s). In addition to its small volume, the evaporator according to the invention has the advantage of requiring only one separator since the height of said compartment and the vapor passage by which said compartment communicates with the liquid product circuit of the falling flow section can be chosen so that this compartment plays, in addition to its role of relaxation enclosure, the role of separator.
On peut d'ailleurs, si cela est nécessaire, disposer des moyens de séparation vapeur-liquide dans ledit compartiment, ces moyens pouvant notamment être constitués par un déflecteur ou un dévésiculeur. It is also possible, if necessary, to have vapor-liquid separation means in said compartment, these means being able in particular to be constituted by a deflector or a demister.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le premier circuit de vapeur de chauffage comprend un premier corps de chauffe pourvu d'une arrivée de vapeur et la ou les paroi(s) d'échange thermique de la ou des première(s) section(s) définissent chacune une zone d'évaporation disposée dans ledit premier corps de chauffe et reliant une chambre d'alimentation située dans ladite enceinte et au-dessus dudit premier corps de chauffe à une chambre d'extraction située dans ladite enceinte et en-dessous dudit premier corps de chauffe, la chambre d'alimentation étant pourvue de ladite arrivée de produit liquide assurant le ruissellement en couche mince et la chambre d'extraction étant pourvue des premiers moyens d'extraction et de ladite sortie de vapeur d'évaporation.Dans ce mode de réalisation, le premier circuit du produit liquide comprend ainsi l'arrivée de produit liquide, la chambre d'alimentation, la ou les zone(s) d'évaporation, la chambre d'extraction et les premiers moyens d'extraction. According to a first embodiment of the invention, the first heating steam circuit comprises a first heating body provided with a steam inlet and the wall (s) of heat exchange of the first (s) ) section (s) each define an evaporation zone arranged in said first heating body and connecting a supply chamber located in said enclosure and above said first heating body to an extraction chamber located in said enclosure and below said first heating body, the supply chamber being provided with said liquid product inlet ensuring thin film runoff and the extraction chamber being provided with first extraction means and with said vapor outlet. In this embodiment, the first circuit of the liquid product thus comprises the arrival of liquid product, the supply chamber, the zone (s) of evaporation, the extraction chamber and the first means of 'ex traction.
Selon un second mode de réalisation de l'invention, le premier circuit de vapeur comprend au moins une chambre de vapeur pourvue d'une arrivée de vapeur de chauffage et disposée dans ladite enceinte, l'arrivée de produit liquide coopérant avec cette chambre de vapeur pour assurer un ruissellement en couche mince du produit liquide sur la surface extérieure de cette chambre et les premiers moyens d'extraction étant prévus sur l'enceinte et à la partie inférieure de celle-ci. Dans ce cas, le premier circuit de produit liquide comprend donc l'arrivée de produit liquide, la surface extérieure de ladite chambre de vapeur et les premiers moyens d'extraction. According to a second embodiment of the invention, the first steam circuit comprises at least one steam chamber provided with a heating steam inlet and disposed in said enclosure, the inlet of liquid product cooperating with this steam chamber to ensure a thin layer runoff of the liquid product on the outer surface of this chamber and the first extraction means being provided on the enclosure and at the lower part thereof. In this case, the first liquid product circuit therefore comprises the arrival of liquid product, the external surface of said vapor chamber and the first extraction means.
Conformément à l'invention, le deuxième circuit de vapeur peut notamment comprendre un deuxième corps de chauffe pourvu d'une arrivée de vapeur de chauffage et disposé dans ladite enceinte, la ou les paroi(s) de la ou des seconde(s) section(s) de paroi(s) définissant chacune une zone de réohauf- fage du produit liquide s'étendant de bas en haut dans lten~inte et disposée dans ledit deuxième corps de chauffe, cette zone faisant partie du deuxième circuit de produit liquide. Dans ce cas, les premier et deuxième circuits de vapeur peuvent être alimentés par des vapeurs de chauffage différentes. According to the invention, the second steam circuit may in particular comprise a second heating body provided with a heating steam inlet and disposed in said enclosure, the wall (s) of the second section (s) (s) of wall (s) each defining a reheating zone for the liquid product extending from bottom to top in lten ~ inte and disposed in said second heating body, this zone forming part of the second liquid product circuit. In this case, the first and second steam circuits can be supplied by different heating vapors.
En variante, le deuxième corps de chauffe est en communication avec le premier corps de chauffe ou avec ladite chambre de vapeur, les premier et deuxième corps de chauffe pouvant éventuellement former un corps de chauffe unique ; dans ce cas, les premier et deuxième circuits de vapeur sont alimentés par la même vapeur de chauffage. As a variant, the second heating body is in communication with the first heating body or with said steam chamber, the first and second heating body possibly being able to form a single heating body; in this case, the first and second steam circuits are supplied by the same heating steam.
Les parois d'échange thermique de l'évaporateur selon l'invention seront avantageusement constituées par un faisceau tubulaire maintenu entre une plaque tubulaire supérieure et une plaque tubulaire inférieure, les zones d'évaporation et les zones de réchauffage étant constituées par les tubes de ce faisceau. The heat exchange walls of the evaporator according to the invention will advantageously consist of a tube bundle held between an upper tube plate and a lower tube plate, the evaporation zones and the heating zones being constituted by the tubes of this beam.
Selon l'invention, le compartiment sur lequel s'ouvre le deuxième circuit de produit liquide, c'est-à-dire celui à circulation forcée, peutêtre situé au-dessus de la ou des zone(s) deréchauffage du deuxième circuit de produit liquide, ce compartiment étant séparé de la chambre d'alimentation ou de la région surplombant la chambre de vapeur par des moyens de cloisonnement pourvus d'un passage de vapeur. Ce compartiment peut en variante être situé en-dessous de la ou des zone(s) de réchauffage du deuxième circuit de produit liquide, ce compartiment étant alors séparé de la chambre d'extraction ou de la région située au-dessous de la chambre de vapeur par des moyens de cloison nement pourvus d'un passage de vapeur. According to the invention, the compartment on which the second liquid product circuit opens, that is to say the one with forced circulation, can be located above the zone (s) of reheating of the second product circuit liquid, this compartment being separated from the supply chamber or from the region overhanging the vapor chamber by partitioning means provided with a vapor passage. This compartment may alternatively be located below the zone (s) for reheating the second liquid product circuit, this compartment then being separated from the extraction chamber or from the region situated below the steam by partitioning means provided with a steam passage.
Le circuit de produit liquide à circulation forcée (deuxième circuit de produit liquide) peut être de configuration très diverse. Selon la conception la plus simple, les moyens d'alimentation du deuxième circuit de produit liquide sont en communication avec l'une des extrémités d'au moins une zone de réchauffage de ce circuit, zone(s) dont l'autre extrémité s'ouvre sur ledit compartiment qui porte alors les deuxièmes moyens d'extraction, cette communication étant de préférence réalisée par l'intermédiaire d'un réservoir dans lequel débouchent les moyens d'alimentation et l'extrémité de ladite ou desdites zones. The liquid product circuit with forced circulation (second liquid product circuit) can be of very diverse configuration. According to the simplest design, the means for supplying the second liquid product circuit are in communication with one of the ends of at least one heating zone of this circuit, zone (s) the other end of which is opens onto said compartment which then carries the second extraction means, this communication preferably being carried out by means of a reservoir into which the supply means and the end of said zone or zones open.
Par ailleurs, le deuxième circuit de produit liquide peut comprendre plusieurs zones ou groupes de zones de réchauffage en série, auquel cas au moins une zone ou au moins un groupe de zones de réchauffage sera avantageusement reliée(s) respectivement à la zone ou au groupe de zones suivante(s) par un réservoir. Furthermore, the second liquid product circuit may comprise several zones or groups of reheating zones in series, in which case at least one zone or at least one group of reheating zones will advantageously be linked respectively to the zone or to the group. of next zones by a tank.
On comprendra en effet que si ledit réservoir est constitué par une surface cylindrique dont l'un des bords est solidarisé à la paroi de fond ou à la paroi supérieure du deuxième corps de chauffe, un couvercle étant monté amovible sur l'autre bord de cette surface cylindrique, il sera possible de facilement accéder aux différentes zones de Péchauffage à circulation forcée, par exemple en vue de leur nettoyage, par simple démontage du couvercle amovible. It will be understood in fact that if said tank consists of a cylindrical surface one of the edges of which is secured to the bottom wall or to the upper wall of the second heating body, a cover being removably mounted on the other edge of this cylindrical surface, it will be possible to easily access the various forced circulation heating zones, for example with a view to cleaning them, by simple dismantling of the removable cover.
Enfin conformément à l'invention, on pourra traiter dans le circuit à circulationiorcée soit un produit différent de celui issu des zones d'évaporation à flot tombant, soit le produit issu de ces dernières en reliant les moyens d'alimentation du deuxième circuit de produit liquide aux moyens d'extraction du premier circuit de produit liquide. Finally, in accordance with the invention, it will be possible to treat in the flow-through circuit either a product different from that from the falling-flow evaporation zones, or the product from the latter by connecting the supply means of the second product circuit. liquid to the means for extracting the first liquid product circuit.
L'invention est illustrée par la description qui fait suite en regard des dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un évaporateur monocorps dont le premier circuit de produit liquide comprend un faisceau tubulaire disposé dans un corps de chauffe,
- la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de l'éva- porateur de la figure 1,
- la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de l'éva- porateur de la figure 1,
- la figure 4 est une vue en coupe schématique d'un autre évapora teur monocorps dont le premier circuit de produit liquide comprend également un faisceau tubulaire disposé dans un corps de chauffe,
- la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de ltévapo- rateur de la figure 4,
- la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de l'éva- porateur de la figure 4,
- la figure 7 est une vue en coupe schématique d'un évaporateur monocorps dont le circuit de produit liquide comprend la surface extérieure d'une chambre de vapeur de chauffage,
- la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIII-VIII de l'évaporateur selon la figure 7, et
- la figure 9 est une vue en coupe selon la ligne IX.-IX de l'éva- porateur selon la figure 7.The invention is illustrated by the description which follows with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is a schematic longitudinal section view of a single-body evaporator, the first circuit of liquid product comprising a tubular bundle disposed in a heating body,
FIG. 2 is a sectional view along line II-II of the evaporator of FIG. 1,
FIG. 3 is a sectional view along line III-III of the evaporator of FIG. 1,
FIG. 4 is a schematic sectional view of another single-body evaporator, the first circuit of liquid product also comprising a tubular bundle disposed in a heating body,
FIG. 5 is a sectional view along the line VV of the evaporator of FIG. 4,
FIG. 6 is a sectional view along line VI-VI of the evaporator of FIG. 4,
FIG. 7 is a schematic sectional view of a single-body evaporator, the liquid product circuit of which comprises the external surface of a heating steam chamber,
FIG. 8 is a sectional view along line VIII-VIII of the evaporator according to FIG. 7, and
- Figure 9 is a sectional view along line IX.-IX of the evaporator according to Figure 7.
L'évaporateur objet des figures 1 à 3 comprend un corps de chauffe cylindrique 1 pourvu d'une arrivée 2 de vapeur et à l'intérieur duquel est disposé verticalement un faisceau tubulaire 3 maintenu entre une plaque tubulaire supérieure 4 et une plaque tubulaire inférieure 5. Pour la simplicité du dessin, on n'a représenté que neuf des tubes du faisceau, étant bien entendu que le nombre réel de ces tubes est en général bien supérieur. The evaporator object of Figures 1 to 3 comprises a cylindrical heating body 1 provided with a steam inlet 2 and inside which is arranged vertically a tube bundle 3 held between an upper tube plate 4 and a lower tube plate 5 For the simplicity of the drawing, only nine of the tubes in the bundle have been shown, it being understood that the real number of these tubes is generally much higher.
Au-dessus de la plaque tubulaire 4 est ménagée une chambre supérieure 6 comportant une paroi latérale 7 et un couvercle 8 et au-dessous de la plaque tubulaire 5, se trouve une chambre inférieure 9. Cette dernière est reliée par une tubulure de vapeur 10 à un séparateur 11 à la partie supérieure duquel la vapeur s'échappe en 12. Above the tubular plate 4 is formed an upper chamber 6 comprising a side wall 7 and a cover 8 and below the tubular plate 5, there is a lower chamber 9. The latter is connected by a steam pipe 10 to a separator 11 at the top of which the steam escapes at 12.
Conformément à l'invention, le faisceau tubulaire 3 comprend une section de tubes à flot tombant 13 (seule une partie de ces tubes a été représentée pour des questions de clarté du dessin), l'extrémité supérieure de ces tubes étant surmontée d'une arrivée 14 de liquide à concentrer. Ledit faisceau 3 comprend par ailleurs une section de tube à circulation forcée 15. L'extrémité supérieure des tubes 15 est séparée de l'extrémité supérieure des tubes 13 par une cloison 16 prenant naissance sur la plaque tubulaire 4 et s'étendans jusqu'à une certaine distance du couvercle 8, cette cloison définissant ainsi dans la chambre supérieure 6 un compartiment 17 dans lequel débouche l'extrémité supérieure des tubes 15 et une chambre d'alimentation 18 pourvue de l'arrivée 14, chambre 18 dans laquelle débouche l'extrémité supérieure des tubes 13.Quant à l'extrémité inférieure des tubes 15, elle est séparée de l'extrémité inférieure des tubes 13 par une cloison 19 prenant naissance sur le fond de la chambre inférieure 9 et s'étendant jusqu'à la plaque tubulaire 5 en définissant ainsi dans cette chambre 9 une enceinte 20 correspondant aux tubes 15 et une chambre d'extraction 21 correspondant aux tubes 13, pourvue de la tubulure de vapeur 10, l'aspiration d'une pompe d'extraction 22 débouchant en outre à la base de cette chambre d'extraction 21.Par ailleurs, dans cette enceinte 20 est disposé un réservoir 23 constitué par une virole 24 dont le bord supérieur est solidarisé à la plaque tubulaire 5 de manière à entourer l'extrémité inférieure d'une partie 15a des tubes à circulation forcée 15, les tubes 15 autres que les tubes 15a étant référencés 15b, un couvercle 25 étant monté amovible sur l'autre bord de la virole 24. L'enceinte 20 est en outre pourvue d'une sortie 26 reliée à l'aspiration d'une pompe de circulation 27 dont le refoulement se prolonge par un conduit 28 qui débouche dans le réservoir 23, le conduit 28 portant une dérivation 29 munie d'une vanne 30. According to the invention, the tube bundle 3 comprises a section of falling-flow tubes 13 (only a part of these tubes has been shown for clarity of the drawing), the upper end of these tubes being surmounted by a arrival 14 of liquid to be concentrated. Said bundle 3 also comprises a section of forced circulation tube 15. The upper end of the tubes 15 is separated from the upper end of the tubes 13 by a partition 16 originating on the tube plate 4 and extending up to a certain distance from the cover 8, this partition thus defining in the upper chamber 6 a compartment 17 into which the upper end of the tubes 15 opens and a supply chamber 18 provided with the inlet 14, chamber 18 into which the upper end of the tubes 13. As for the lower end of the tubes 15, it is separated from the lower end of the tubes 13 by a partition 19 originating on the bottom of the lower chamber 9 and extending to the plate tubular 5 thus defining in this chamber 9 an enclosure 20 corresponding to the tubes 15 and an extraction chamber 21 corresponding to the tubes 13, provided with the steam pipe 10, the suction of an extraction pump 22 further opening at the base of this extraction chamber 21. Furthermore, in this enclosure 20 is disposed a reservoir 23 constituted by a ferrule 24 whose upper edge is secured to the tubular plate 5 so as to surround the end lower part 15a of the forced circulation tubes 15, the tubes 15 other than the tubes 15a being referenced 15b, a cover 25 being removably mounted on the other edge of the ferrule 24. The enclosure 20 is further provided with an outlet 26 connected to the suction of a circulation pump 27, the discharge of which is extended by a conduit 28 which opens into the reservoir 23, the conduit 28 carrying a bypass 29 provided with a valve 30.
L'évaporateur qui vient d'être décrit comprend ainsi un premier circuit de produit liquide (à flot tombant) constitué par l'arrivée 14 de produit liquide à concentrer, la chambre d'alimentation 18, les tubes 13, la chambre d'extraction 21 et les moyens d'extraction 22. Cet évaporateur comprend par ailleurs un deuxième circuit de produit liquide (à circulation forcée) constitué par le conduit 28, le réservoir 23, les tubes 15a, le compartiment 17, les tubes 15b, l'enceinte 20 et les moyens d'extraction 26, 27. A ces premier et deuxième circuits de produit liquide est en outre associé un circuit de vapeur de chauffage, commun aux deux circuits et constitué par le corps de chauffe 1 et l'arrivée 2 de vapeur de chauffage. The evaporator which has just been described thus comprises a first liquid product circuit (with falling flow) constituted by the inlet 14 for the liquid product to be concentrated, the supply chamber 18, the tubes 13, the extraction chamber. 21 and the extraction means 22. This evaporator furthermore comprises a second liquid product circuit (with forced circulation) constituted by the conduit 28, the reservoir 23, the tubes 15a, the compartment 17, the tubes 15b, the enclosure 20 and the extraction means 26, 27. To these first and second circuits of liquid product is also associated a heating steam circuit, common to the two circuits and consisting of the heating body 1 and the steam inlet 2 of heating.
Le produit à concentrer (tout produit contenant un solide en suspension ou en solution dans un liquide vaporisable, tel que du lait par exemple) est introduit par l'arrivée 14 dans la chambre d'alimentation 18 et il est distribué de manière connue en soi par des plaques de répartition perforées (non représentées) disposées dans cette chambre 18, dans les tubes 13. The product to be concentrated (any product containing a solid in suspension or in solution in a vaporizable liquid, such as milk for example) is introduced by the inlet 14 into the supply chamber 18 and it is distributed in a manner known per se by perforated distribution plates (not shown) arranged in this chamber 18, in the tubes 13.
Ledit produit s'écoule en couche mince le long des parois internes de ces tubes 13 où il subit une première'évaporation sous l'influence de la vapeur de chauffage amenée dans le corps de chauffe 1 par l'arrivée 2. Le produit résultant atteint la chambre d'extraction 21. Une fraction de la phase liquide recueillie dans cette chambre peut, si on le désire, être recyclée en tête des tubes 13 au moyen d'une pompe 31, dont l'aspiration débouche à la base de la chambre 21 et dont le refoulement est relié à l'arrivée 14. Par ailleurs, la fraction restante de ladite phase liquide est reprise par la pompe d'extraction 22 qui amène cette fraction liquide par un conduit 32 dans le conduit 28. De là, elle suit le circuit suivant : conduit 28 - réservoir 23 - tubes 15a - compartiment 17 - tubes 15b - enceinte 20 - conduit 26 - pompe 27.Une partie du liquide extrait de l'enceinte 20 est évacuée par le conduit 29, le restant étant recyclé dans ledit circuit, le débit des pompes 22 et 27 et le débit de liquide extrait par le conduit 28 étant réglés pour que l'enceinte 20, le réservoir 23 et les tubes 15 soient totalement noyés par le liquide. Au cours de son ascension dans les tubes 15a, le liquide amené par le conduit 28 se réchauffe sous l'influence de la vapeur de chauffage amenée par 2 de sorte que lorsqu'il parvient dans le compartiment 17 (où règne une pression correspondant à une température inférieure à celle du liquide débouchant par l'extrémité supérieure des tubes isba), il y subisse une détente et, partant, une concentration.Pour éviter tout phénomène d'évaporation dans les tubes 15, on peut, si cela est nécessaire, créer une certaine charge sur ces tubes, d'une part en entourant l'extrémité supérieure des tubes 15a par une virole 33 dont le bord inférieur est solidarisé à la plaque tubulaire 4 et, d'autre part en maintenant une certaine hauteur de liquide au-dessus de l'ex- trémité supérieure des tubes 15b. Le liquide éventuellement entraîné par la vapeur produite par la détente évoquée ci-dessus, se sépare en tout ou partie de cette vapeur au cours de l'ascension de cette dernière, dans le compartiment 17, cette séparation pouvant être accentuée en disposant un déflecteur 34 légèrement au-dessus du bord supérieur libre de la virole 33.La vapeur de détente passe ensuite au-dessus de la cloison 16, pénètre dans la chambre d'alimentation t8, traverse les tubes 13 pour être finalement évacuée, avec la vapeur produite par l'évaporation dans ces tubes 13, par la tubulure de vapeur 10 vers le séparateur 11.Said product flows in a thin layer along the internal walls of these tubes 13 where it undergoes a first evaporation under the influence of the heating vapor brought into the heating body 1 by the inlet 2. The resulting product reaches the extraction chamber 21. A fraction of the liquid phase collected in this chamber can, if desired, be recycled at the top of the tubes 13 by means of a pump 31, the suction of which opens at the base of the chamber 21 and the discharge of which is connected to the inlet 14. Furthermore, the remaining fraction of said liquid phase is taken up by the extraction pump 22 which brings this liquid fraction through a conduit 32 into the conduit 28. From there, it follows the following circuit: conduit 28 - reservoir 23 - tubes 15a - compartment 17 - tubes 15b - enclosure 20 - conduit 26 - pump 27. Part of the liquid extracted from enclosure 20 is evacuated through conduit 29, the rest being recycled in said circuit, the flow of pumps 22 and 27 and the flow of liquid extracted through the conduit 28 being adjusted so that the enclosure 20, the reservoir 23 and the tubes 15 are completely submerged by the liquid. During its ascent in the tubes 15a, the liquid supplied by the conduit 28 heats up under the influence of the heating vapor supplied by 2 so that when it reaches the compartment 17 (where there is a pressure corresponding to a temperature lower than that of the liquid emerging from the upper end of the isba tubes), it undergoes an expansion and, consequently, a concentration. To avoid any phenomenon of evaporation in the tubes 15, it is possible, if necessary, to create a certain load on these tubes, on the one hand by surrounding the upper end of the tubes 15a by a ferrule 33 whose lower edge is secured to the tube plate 4 and, on the other hand by maintaining a certain height of liquid au- above the upper end of the tubes 15b. The liquid possibly entrained by the vapor produced by the trigger mentioned above separates all or part of this vapor during the ascent of the latter, in the compartment 17, this separation being able to be accentuated by having a deflector 34 slightly above the free upper edge of the shell 33. The expansion vapor then passes over the partition 16, enters the supply chamber t8, passes through the tubes 13 to be finally evacuated, with the vapor produced by evaporation in these tubes 13, through the steam pipe 10 to the separator 11.
On peut, si on le désire, disposer dans le corps de chauffe 1, une cloison de séparation 35 s'étendant entre la plaque tubulaire 4 et-la plaque tubulaire 5, de manière à définir, au sein du corps 1, une première zone contenant les tubes à flot tombant 13 et une deuxième zone contenant les tubes à circulation forcée 15, l'arrivée 2 débouchant dans la première zone et une arrivée de vapeur 36 débouchant dans la deuxième zone. Il est ainsi possible de soumettre les tubes 13 et les tubes 15 à l'influence de vapeurs ayant des températures différentes. It is possible, if desired, to have in the heating body 1, a partition 35 extending between the tube plate 4 and the tube plate 5, so as to define, within the body 1, a first zone containing the falling flow tubes 13 and a second zone containing the forced circulation tubes 15, the inlet 2 opening into the first zone and a steam inlet 36 opening into the second zone. It is thus possible to subject the tubes 13 and the tubes 15 to the influence of vapors having different temperatures.
L'évaporateur objet des figures 4 à 6 comporte les mêmes éléments 1 à 12 que l'évaporateur selon les figures 1 à 3. The evaporator which is the subject of Figures 4 to 6 has the same elements 1 to 12 as the evaporator according to Figures 1 to 3.
Conformément à l'invention, le faisceau tubulaire 3 comprend une première section de tubes à flot tombant 37 (seule une partie de ces tubes a été représentée) dont l'extrémité supérieure est surmontée d'une arrivée 38 de produit liquide et une deuxième section de tubes à flot tombant 39 dont l'extrémité supérieure est surmontée d'une tubulure d'admission 40. Le faisceau 3 comprend par ailleurs une section de tubes à circulation forcée 41. According to the invention, the tubular bundle 3 comprises a first section of falling flow tubes 37 (only a part of these tubes has been shown), the upper end of which is surmounted by an inlet 38 for liquid product and a second section of falling-flow tubes 39, the upper end of which is surmounted by an intake manifold 40. The bundle 3 also comprises a section of forced circulation tubes 41.
L'extrémité supérieure des tubes 41 est séparée de l'extrémité supérieure des tubes 37 et 39 par une cloison 42 s'étendant dans la chambre supérieure 6 entre la plaque tubulaire 4 et le couvercle 8, cette cloison étant pourvue en position haute d'un passage de vapeur 43. La cloison 42 définit ainsi un compartiment 44 associé aux tubes 41 et une chambre d'alimentation 45 associée aux tubes 37 et 39. L'extrémité supérieure des tubes 37 est en outre séparée de l'extrémité supérieure des tubes 39 par un cloisonnement vertical 46 de faible hauteur et prenant naissance sur la plaque tubulaire 4. La chambre inférieure 9 est également divisée sur une partie de sa hauteur en deux compartiments par un cloisonnement vertical 47 situé dans le même plan que le cloisonnement 46 et prenant naissance sur le fond de ladite chambre 9.Dans cette dernière est par ailleurs disposé un réservoir 48 dans lequel débouche l'ex- trémité inférieure d'une partie 41a des tubes 41. Dans le compartiment 44 est disposé un réservoir 49 dans lequel débouche l'extrémité supérieure des tubes 41a et d'une partie 41b des tubes 41 autres que les tubes 41a. Un second réservoir 50 entourant le réservoir 48 et dans lequel débouche l'extrémité inférieure des tubes 41b et les tubes autres que les tubes 41a et 41b et qui portent la référence 41c. Les réservoirs 48, 49 et SO sont de même conception que le réservoir 23 décrit précédemment. L'aspiration d'une pompe d'extraction 50a débouche à la base du compartiment de la chambre d'extraction située au-dessous des tubes 37, le refoulement de cette pompe étant relié à la tubulure d'admission 40.En outre, l'aspiration d'une pompe d'extraction 51 débouche à la base du compartiment de la chambre 9 situé au-dessous des tubes 39 et 41, le refoulement de cette pompe 51 étant relié par un conduit 52 au réservoir 48. La paroi latérale 7 est pourvue à sa base d'une ouverture 53 disposée de manière à ce que celle-ci assure la communication entre le compartiment 44 et un réservoir 54 monté sur la paroi latérale de l'évaporateur. Dans le fond de ce réservoir, débouche un conduit 55 relié à l'aspiration d'une pompe 56 dont le refoulement communique par un conduit 57 avec le conduit 52, ce conduit 57 portant en aval de son point de communication avec le conduit 52, une tubulure d'extraction 58.The upper end of the tubes 41 is separated from the upper end of the tubes 37 and 39 by a partition 42 extending in the upper chamber 6 between the tube plate 4 and the cover 8, this partition being provided in the upper position with a steam passage 43. The partition 42 thus defines a compartment 44 associated with the tubes 41 and a supply chamber 45 associated with the tubes 37 and 39. The upper end of the tubes 37 is further separated from the upper end of the tubes 39 by a vertical partition 46 of low height and originating on the tubular plate 4. The lower chamber 9 is also divided over part of its height into two compartments by a vertical partition 47 situated in the same plane as the partition 46 and taking birth on the bottom of said chamber 9.In this latter is also disposed a reservoir 48 into which opens the lower end of a part 41a of the tubes 41. In the compartment 44 is disposed é a tank 49 into which opens the upper end of the tubes 41a and a portion 41b of the tubes 41 other than the tubes 41a. A second reservoir 50 surrounding the reservoir 48 and into which opens the lower end of the tubes 41b and the tubes other than the tubes 41a and 41b and which bear the reference 41c. The reservoirs 48, 49 and SO are of the same design as the reservoir 23 described above. The suction of an extraction pump 50a opens at the base of the compartment of the extraction chamber located below the tubes 37, the discharge of this pump being connected to the intake manifold 40. In addition, the suction of an extraction pump 51 opens at the base of the chamber compartment 9 located below the tubes 39 and 41, the discharge of this pump 51 being connected by a conduit 52 to the tank 48. The side wall 7 is provided at its base with an opening 53 arranged in such a way that this ensures communication between the compartment 44 and a reservoir 54 mounted on the side wall of the evaporator. At the bottom of this tank, there opens a conduit 55 connected to the suction of a pump 56, the discharge of which communicates via a conduit 57 with the conduit 52, this conduit 57 carrying downstream from its point of communication with the conduit 52, an extraction manifold 58.
Le produit à concentrer amené par l'arrivée 38 s'écoule en couche mince le long des tubes 37 où il subit une première concentration (sous l'in
fluence de la vapeur de chauffage amenée par l'arrivée 2), il est repris à la base de la chambre 9 par la pompe 50a qui l'amène, via l'admission 40, en tête des tubes 39 dans lesquels il s'écoule en couche mince en subissant une deuxième concentration. Le produit résultant est alors amené par la pompe 51 et le conduit 52 dans le réservoir 48 ; il s'élève ensuite dans les tubes 41a
où il subit un premier réchauffage, arrive dans le réservoir 49, passe dans les tubes 41b où
il subit un deuxième réchauffage, arrive dans le réservoir 50, passe dans les tubes 41c où il subit un troisième réchauffage et pénètre dans le compartiment 44 où il se détend avant de se déverser dans le réservoir 54 par ltou- verture 53.De là, il est extrait par la pompe 56, puis est en partie soutiré par le conduit 58 et en partie recyclé vers le réservoir 48. Quant à la vapeur produite par ladite détente, elle s'achemine, après séparation vapeur-liquide au moyen d'un déflecteur 59, via le passage 43, la chambre 45 et les tubes 37 et 39 vers la chambre inférieure 9 d'où elle est évacuée, avec la vapeur d'évaporation produite dans lesdits tubes 37 et 39, par la sortie de vapeur 10 vers le séparateur 11. On notera que le débit de la pompe 56 sera choisi pour éviter que la vapeur de détente produite dans 44 ne s'échappe par le conduit 55.The product to be concentrated brought in by the inlet 38 flows in a thin layer along the tubes 37 where it undergoes a first concentration (under the in
fluence of the heating steam supplied by the inlet 2), it is taken up at the base of the chamber 9 by the pump 50a which brings it, via the inlet 40, to the head of the tubes 39 in which it flows in a thin layer undergoing a second concentration. The resulting product is then brought by the pump 51 and the conduit 52 into the tank 48; it then rises in the tubes 41a
where it undergoes a first reheating, arrives in the tank 49, passes through the tubes 41b where
it undergoes a second reheating, arrives in the tank 50, passes through the tubes 41c where it undergoes a third reheating and enters the compartment 44 where it relaxes before being discharged into the tank 54 through the opening 53. it is extracted by the pump 56, then is partly withdrawn through the conduit 58 and partly recycled to the reservoir 48. As for the vapor produced by said expansion, it is conveyed, after vapor-liquid separation by means of a deflector 59, via passage 43, chamber 45 and tubes 37 and 39 to the lower chamber 9 from which it is evacuated, with the evaporation vapor produced in said tubes 37 and 39, by the steam outlet 10 to the separator 11. It will be noted that the flow rate of the pump 56 will be chosen to prevent the expansion vapor produced in 44 from escaping through the conduit 55.
L'évaporateur objet des figures 7 à 9 se distingue de celui objet des figures 1 à 3, (a) par la suppression d'une partie du faisceau tubulaire 3 et plus précisément par la suppression des tubes 13, des arrivées de vapeur 2 et 36 et de la portion de plaques tubulaire supérieure 4 et inférieure 5 correspondant à ces tubes 13, (b) par la mise en place de la cloison de séparation 35 et (c) par la position de la sortie 10 de vapeur d'évaporation qui, au lieu de déboucher dans la chambre inférieure 9, débouche dans la chambre d'alimentation 18 au niveau du couvercle 8. Dans la partie du volume ainsi libéré de l'évaporateur, sont disposées verticalement une série de chambres de vapeur 60. Pour la simplicité du dessin, on nta représenté que quatre chambres, étant bien entendu que le nombre réel de ces chambres peut en général être bien supérieur. La configuration des chambres 60 peut être quelconque. The evaporator which is the object of FIGS. 7 to 9 differs from that which is the object of FIGS. 1 to 3, (a) by the elimination of part of the tube bundle 3 and more precisely by the suppression of the tubes 13, of the steam inlets 2 and 36 and the portion of upper tubular plates 4 and lower 5 corresponding to these tubes 13, (b) by the installation of the partition 35 and (c) by the position of the outlet 10 for evaporating vapor which , instead of opening into the lower chamber 9, opens into the supply chamber 18 at the level of the cover 8. In the part of the volume thus freed from the evaporator, a series of steam chambers 60 are arranged vertically. simplicity of the drawing, nta is shown as four chambers, it being understood that the actual number of these chambers can in general be much greater. The configuration of the chambers 60 can be arbitrary.
Sur les figures 7 a 9, elles sont représentées sous la forme de parallélépipèdes ayant une largeur relativement élevée pour des commodités de représentation, mais on comprendra qu'elles devront de préférence être le plus mince possible pour pouvoir disposer de la surface d'échange thermique la plus élevée possible ; ainsi, elles pourront notamment être constituées par de minces plaques creuses. Les chambres 60 sont par ailleurs reliées entre elles et en communication avec une arrivée 61 de vapeur de chauffage, ces chambres 60 et l'arrivée 61 définissant ainsi un circuit de vapeur. Comme le montrent les figures 7 à 9, ce circuit communique par une tubulure 62 au corps de chauffe et la référence 1' a été choisie pour le distinguer du corps 1 d'origine dans lequel sont disposés les tubes 3.Toutefois, on pourra, si on le désire, supprimer cette communication et alimenter le corps 1' par une arrivée séparée de vapeur. D'autre part, dans la chambre d'alimentation 18, c'est-àdire celle qui surplombe les chambres de vapeur 60, débouche une arrivée 63 de produit liquide à concentrer terminée par un moyen de pulvérisation 64 qui permet de faire ruisseler le produit liquide en couche mince sur la surface extérieure desdites chambres 60. Ainsi, le produit liquide à concentrer amené par l'arrivée 63, est pulvérisé sur la surface extérieure des chambres 60 et subit de ce fait au contact de cette surface, une évaporation, sur le mode à flot tombant, sous l'influence de la vapeur de chauffage amenée dans les chambres 60 par l'arrivée 61. Le produit résultant de cette évaporation atteint la chambre d'extraction 21 à partir de laquelle il est soumis au même processus que celui décrit précédemment dans le cadre de l'évaporation objet des figures 1 à 3. Quant à la vapeur créée par l'évaporation sur la surface extérieure des chambres 60, elle est évacuée à la partie supérieure de l'éva- porateur, par la sortie 10 de vapeur en même temps que la vapeur produite par détente dans le compartiment 17. In FIGS. 7 to 9, they are shown in the form of parallelepipeds having a relatively large width for convenience of representation, but it will be understood that they should preferably be as thin as possible in order to have the heat exchange surface as high as possible; thus, they may in particular be constituted by thin hollow plates. The chambers 60 are moreover connected to each other and in communication with an inlet 61 for heating steam, these chambers 60 and the inlet 61 thus defining a steam circuit. As shown in FIGS. 7 to 9, this circuit communicates via a tube 62 to the heating body and the reference 1 ′ has been chosen to distinguish it from the original body 1 in which the tubes 3 are arranged. However, it will be possible, if desired, suppress this communication and supply the body 1 'with a separate steam supply. On the other hand, in the supply chamber 18, that is to say that which overhangs the steam chambers 60, opens an inlet 63 for the liquid product to be concentrated, terminated by a spraying means 64 which makes it possible to make the product run off. liquid in a thin layer on the outer surface of said chambers 60. Thus, the liquid product to be concentrated brought in by the inlet 63, is sprayed on the outer surface of the chambers 60 and therefore undergoes evaporation on contact with this surface. the falling-flow mode, under the influence of the heating vapor brought into the chambers 60 by the inlet 61. The product resulting from this evaporation reaches the extraction chamber 21 from which it is subjected to the same process as that described above in the context of the evaporation which is the subject of FIGS. 1 to 3. As for the vapor created by evaporation on the external surface of the chambers 60, it is evacuated at the upper part of the evaporator, by the exit 10 d e steam at the same time as the steam produced by expansion in compartment 17.
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|---|---|---|---|
| FR8407545A FR2564330B1 (en) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | IMPROVEMENT IN FORCED FLOAT AND FORCED CIRCULATION EVAPORATORS |
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|---|---|---|---|
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Legal Events
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| ST | Notification of lapse |