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CA 02519273 2007-08-21
BUSE DE PULVERISATION DE LIQUIDE SURCHAUFFE
DESCRIPTION
La présente invention concerne une buse destinée à pulvériser un Liquide
Surchauffé, sous
formes de très fines gouttelettes dont la dimension moyenne peut être
inférieure à 5 microns, à une
vitesse très élevée pouvant largement dépasser la vitesse du son, pour des
débits de liquides
pouvant être très importants et ajustables dans une très large plage, ces
résultats étant obtenus sans
l'assistance d'un gaz comprimé ou d'ultrasons ; le terme Liquide Surchauffé
concerne un liquide
a une température To et une pression Po supérieure à la tension de vapeur
saturée Ps
correspondante à To, la tension de vapeur Ps étant elle-même supérieure à la
pression du milieu
gazeux dans lequel le liquide est pulvérisé.
L'invention vise également des aménagements destinés à ajuster la section de
sortie de la buse
afin de conserver une vitesse supersonique maximale des gouttelettes
pulvérisées lorsque la
pression ou la température du liquide pulvérisé varient, ou lorsque la
pression du milieu ambiant
dans lequel le liquide est pulvérisé varie.
Ce dispositif trouve son application dans les installations industrielles
nécessitant le
refroidissement très rapide d'un gaz par pulvérisation de liquide, et
impliquant donc la formation
de très fines gouttelettes de liquide, portées à très haute vitesse.
Dans l'état actuel de la technique, les buses de pulvérisation sont destinées
à pulvériser des
liquides non surchauffés, par formation d'un jet de liquide qui est brisé à la
sortie de la buse par
des éléments en spirale ou par d'autres éléments ; le dispositif selon
l'invention ne nécessite pas
l'utilisation de tels éléments, le jet explosant de lui-même sous l'effet de
la surpression du liquide.
Par ailleurs, les buses classiques permettent des pulvérisations de liquide à
des vitesses dépassant
rarement la vitesse du son, et la dimension moyenne des gouttelettes
pulvérisées est rarement
inférieure à vingt ou cinquante microns ; les meilleures performances en terme
de dimensions et
de vitesses des gouttelettes sont obtenues par l'utilisation d'un gaz comprimé
en assistance à la
pulvérisation, ou par des ultra-sons pour les buses de faible débit ; enfin,
ces buses ne sont pas
équipées de dispositifs destinés à ajuster la section de sortie pour conserver
une vitesse
supersonique maximale des gouttelettes lorsque la pression ou la température
du liquide pulvérisé
varient, ou lorsque la pression du milieu ambiant dans lequel le liquide est
pulvérisé varie.
Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients dans
les cas particuliers
ou d'importants débits de liquides doivent être pulvérisés sous forme de très
fines gouttelettes, à
de très grandes vitesses, avec des débits, pression, et températures de
liquide pulvérisé pouvant
varier dans de fortes proportions, et lorsque la pression du milieu ou le
liquide est pulvérisé peut
elle aussi varier dans de fortes proportions.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif destiné à
pulvériser un liquide
surchauffé, sous forme de très fines gouttelettes, à une vitesse très élevée,
le liquide surchauffé
concernant un liquide à une température To et à une pression Po supérieure à
la tension de vapeur
saturée Ps correspondante à To, la tension de vapeur Ps étant elle-même
supérieure à une pression
P1 d'un milieu gazeux dans lequel le liquide est pulvérisé, caractérisé en ce
qu'il comporte un
support permettant l'alimentation en liquide surchauffé, un corps de buse fixé
sur le support et
comportant un conduit où circule le liquide surchauffé, un ou plusieurs
convergents et un ou
plusieurs injecteurs où le liquide surchauffé en provenance du conduit est mis
en vitesse, une tuyère
divergente de détente et de mise en vitesse où le liquide surchauffé provenant
du ou des
convergents et du ou des injecteurs s'évapore partiellement et explose
instantanément sous l'effet
d'une différence de pression entre le liquide et un milieu ambiant de la
tuyère, pour constituer une
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mixture de fines gouttelettes et de vapeur, la tuyère divergente ayant une
génératrice qui présente
une discontinuité, c'est à dire un angle, à son intersection avec celle des
injecteurs.
La présente invention concerne également un dispositif destiné à pulvériser un
liquide surchauffé,
sous forme de très fines gouttelettes, à une vitesse très élevée, le liquide
surchauffé concernant un
liquide à une température To et à une pression Po supérieure à la tension de
vapeur saturée Ps
correspondante à To, la tension de vapeur Ps étant elle-même supérieure à la
pression PI d'un
milieu gazeux dans lequel le liquide est pulvérisé, caractérisé en ce qu'il
comporte un support
permettant l'alimentation en liquide surchauffé, un corps de buse fixé sur le
support et comportant
un conduit où circule le liquide surchauffé, un convergent et une section de
passage injecteur
annulaire où le liquide surchauffé en provenance du conduit est mis en
vitesse, une tuyère
divergente de détente et de mise en vitesse où le liquide surchauffé provenant
des convergent et
injecteur annulaire s'évapore partiellement et explose instantanément sous
l'effet d'une différence
de pression entre le liquide et un milieu ambiant de la tuyère, pour
constituer une mixture de fines
gouttelettes et de vapeur, la tuyère divergente ayant une génératrice qui
présente une discontinuité,
c'est à dire un angle, à son intersection avec celle de l'injecteur annulaire.
Les objets, avantages et autres caractéristiques de l'invention apparaîtront
plus clairement à la
lecture de la description non limitative qui suit de modes de réalisation
illustratifs de l'invention,
donnés à titre d'exemples non limitatifs seulement avec référence aux dessins
annexés.
VERSION 1
Dispositif représenté sur la figure l.A, constitué d'un corps de buse (1) fixé
sur un support (0)
permettant l'alimentation en Liquide Surchauffé ; le corps de buse comporte un
conduit (3) ou
circule le liquide surchauffé, suivi d'un convergent et de plusieurs
injecteurs (4) où le liquide
surchauffé est mis en vitesse pour déboucher sur une tuyère divergente de
détente et de mise en
vitesse (5) ; dès son entrée dans cette tuyère, le jet de liquide s'évapore
partiellement et explose
instantanément sous l'effet de sa propre tension de vapeur, pour constituer
une mixture de fines
gouttelettes et de vapeur.
La génératrice de la tuyère divergente (5) présente une discontinuité, c'est à
dire un angle, à son
intersection avec celle des l'injecteurs (4), et sa section de sortie est
dimensionnée pour que la
mixture soit éjectée de la buse à la pression P1 du milieu externe sans
formation d'une onde de
pression dans la tuyère divergente (5) ; la vitesse d'éjection de la mixture
correspond alors à la
vitesse d'éjection maximale.
Lors de l'écoulement de la mixture tout au long de la tuyère divergente (5) la
pression diminue,
provoquant une baisse de température de la mixture, une évaporation continue
du liquide, et une
mise en vitesse continue de la vapeur due à l'accroissement de son débit ;
sous l'effet du
frottement avec la vapeur, les gouttelettes de liquide sont elles aussi mises
en vitesse, et le
processus continue jusqu'à l'orifice de sortie (6), ou la pression P1 de la
mixture est en équilibre
avec celle du milieu ambiant dans lequel le liquide est pulvérisé .
La simulation mathématique de l'écoulement du Liquide Surchauffé tout au long
du dispositif
montre que la pression en sortie des injecteurs (4) est égale à la tension de
vapeur saturée Ps ; dès
son entrée dans la tuyère divergente, le flux liquide se refroidit, se met
instantanément en
ébullition, et se scinde en particules sous l'effet des forces de tension de
vapeur internes au
liquide ; la taille des particules est liée à ces forces de scission, qui
dépendent elles-mêmes de la
conductivité du liquide, des coefficients d'échange de chaleur et de
diffusion, et de la pente de la
génératrice de la tuyère divergente (5) à la jonction avec les injecteurs (4)
; ces forces sont
d'autant plus grandes, et la taille des particules d'autant plus petite, que
cette pente se rapproche
de la verticale.
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80 Dans un dispositif dimensionné pour une application prédéfmie, le débit de
liquide pulvérisé
peut être modifié par modification de la pression Po et de la tempcrature Po
du liquide à l'entrée
de la buse ; idéalement, la vitesse de particule la plus élevée en sortie du
dispositif est obtenue
lorsque ce couple de valeur correspond à la section de sortie de la tuyère
divergente (5).
Afin d'améliorer les performances du dispositif, la pente de la génératrice de
la tuyère divergente
85 (5) peut, à la limite, être verticale à sa jonction avec les injecteurs
(4), comme représenté sur la
figure 1.A : la tuyère divergente (5) présente donc un méplat à sa jonction
avec (4) ; ce méplat,
créant une forte variation de pression,'permet l'obtention de très fines
gouttelettes et facilite
l'usinage de la buse.
Si nécessaire, la tuyère divergente peut être partiellement ou totalement
intégrée au support
90 externe (0), conune représenté sur la figure 1.E.
A titre d'exemple de réalisation, une buse de pulvérisation selon la figure
1.A, constituée d'un
corps en acier inoxydable de longueur 20 mm, de 9 injecteurs de diamètres 0,5
mn,,_ et d'une
tuyère divergente de diamètre de sortie égal à 8 mm, permet de pulvériser 200
k/h d'Eau
Surchauffée à 60 bar et 270 C dans de l'air ambiant, à une vitesse d'éjection
voisine de 540 m/s,
95 la dimension des particules pulvérisées étant voisine de 5 microns et leur
température égale à 100
C ; près de 30 % du débit d'entrée d'Eau Surchauffée se retrouvent sous forme
de vapeur à la
sortie de la buse.
VARIANTE 2
100 Dispositif représénté sur la figure 2, permettant de sim.plifïer le
concept de la busé de
pulvérisation, d'accroître sa capacité, et d'en faciliter la fabrication, en
remplaçant les injecteurs
cylindriques (4) par un injecteur annulaire (16). :
Le dispositif selon l'invention est constitué d'un corps de buse (1) fixé sur
un support (0)
permettant l'alimentation en Liquide Surchauffé ; le corps de buse comporte un
conduit (3) ou
105 circule le Liquide Surchauffé, suivi d'un convergent et d'une section de
passage annulaire (16)
que nous dénommerons Injecteur Annulaire, ou le Liquide Surchauffé est mis en
vitesse pour
déboucher sur une tuyère divergente de détente et de mise en vitesse (5) ; dès
son entée dans
cette tuyère, le jet de liquide s'évapore partiellement et explose
instantanément sous l'effet de sa
propre tension de vapeur, pour constituer une mixture de fines gouttelettes et
de vapeur .
110 La génératrice de la tuyère divergente (5) présente une discontinuité,
c'est à dire un angle, à son
intersection avec celle de l'injeçteur annulaire (16), et sa section de sortie
est dimensionnée pour
que la mixture soit éjectée de la buse à la pression P 1 du nzilieu externe
sans formation d'une
onde de pression dans la tuyère divergente (5) ; la vitesse d'éjection de la
mixture correspond
alors à la vitesse d'éjection maximale.
115 L'injecteur annulaire est constitué par l'espace libre compris entre une
cavité (16), cylindrique
par exemple, et un noyau d'injection (8) ; le mode de fixation du noyau
d'injection sur le corps
de buse permet la circulation du liquide à pulvériser dans Ia buse. A titre
d'exemple non
exhaustif, la figure 2 représente un noyau d'injection cylindrique (8) muni
d'une embase (9)
comportant des trous de passage (10), l'embase étant elle-même fixée sur le
conduit d'entrée (3).
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120 Lors de l' écoulement de la mixture tout au long de la tuyère divergente
(5) la pression diminue,
provoquant une baisse de température de la mixture, une évaporation continue
du liquide, et une
mise en vitesse continue de la vapeur due à l'accroissement de son débit ;
sous l'effet du
frottement avec la vapeur, les gouttelettes de liquide sont elles aussi inises
en vitesse, et le
processus continue jusqu'à l'orifice de sortie, ou la pression Pl de la
mixture est en équilibre
125 avec celle du milieu ambiant dans lequel le liquide est pulvérisé.
La simulation mathématique de l'écoulement du Liquide Surchauffé tout au long
du dispositif
montre que la pression en sortie de l'injecteur (16) est égale à la tension de
vapeur saturée Ps
dès son entrée dans la tuyère divergente, le flux liquide se refroïdit, se met
instantanément en
ébullition, et se scinde en particules sous l'effet des forces de tension de
vapeur internes au
130 liquide ; la taille des particules est liée à ces forces de scission, qui
dépendent elles-mêmes de la
conductivité du liquide, des coefficient d'échange de chaleur et de diffusion,
et de la pente de la
génératrice de la tuyère divergente (5) à la jonction avec l'injecteur (16) ;
ces forces sont
d'autant plus grandes, et la taille des particules d'autant plus petite, que
cette pente se rapproche
de la verticale. '
135 Dans un dispositif dimensionné pour une application prédéfinie, le débit
de liquide pulvérisé
peut être modifié par modification de la pression Po et de la température Po
du liquide à l'entrée
de la buse ; idéalement, la vitesse de particule la plus élevée en sortie du
dispositif est obtenue
lorsque ce couple de valeur correspond à la section de sortie de la tuyère
divergente (5).
Afm d'améliorer les performances du dispositif, la pente de la génératrice de
la tuyère divergente
140 (5) peut, à sa jonction avec la génératrice de la cavité (16), être à la
limite perpendiculaire à l'axe
de cette cavité, comme représenté sur la figure 1.A : la tuyère divergente (5)
présente donc un
accroissement de section brutal par rapport à la sortie de l'injecteur (16) ;
cet accroissement
brutal de section créé une forte variation de pression et permet l'obtention
de très fmes
gouttelettes ; par ailleurs, il facilite l'usinage de la buse.
l45 Si nécessaire, la tuyère divergente peut être partiellement ou totalement
intégrée au support
externe (0), conmme représenté sur la figure I.B.
A titre d'exemple de réalisation, une buse de pulvérisation selon la figure 2,
constituée d'un
corps en acier inoxydable de longueur 50 mm, d'un injecteur annulaire
comportant un trou de
diamètre 5 mm et un noyau d'injection de diamètre 4 mm, et d'une tuyère
divergente de diamètre
50 de sortie égal à 16 mm, permet de pulvériser 800 k/h d'eau surchauffée à 60
bar et 270 C dans
de l'air ambiant, à une vitesse d'éjection voisine de 540 m/s, la dimension
des particules
pulvérisées étant voisine de 5 microns et leur température égale à 100 C ;
près de 30 % du débit
d'entrée d'eau surchauffée se retrouvent sous forme de vapeur à la sortie de
la buse.
55 VARIANTIE 3
Dispositif représenté sur la figure 3 permettant, pour une même buse de
pulvérisation, de
modifier à volonté le débit, la Pression Po, ou la Température To du Liquide
Surchauffée à
l'entrée, ainsi que la Pression Pl du milieu gazeux dans lequel liquide est
pulvérisé, tout en
conservant une vitesse d'éjection maximale des gouttelettes pulvérisées en
sortie du dispositiE, ce
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160 résultat étant obtenu par l'insertion contrôlée d'un noyau profilé (11)
dans la tuyère divergente
(5).
Le dispositif selon l'invention est constitué d'un corps de buse (1) fixé sur
tun support (0)
permettant l'alimentation en Liquide Surchauffé ; le corps de buse comporte un
conduit (3) ou
circule le Liquide Surchauffé, suivi d'un convergent et d'un ou de plusieurs
in.jecteurs (4) ou le
165 Liquide Surchauffé est mis en vitesse pour déboucher sur une tuyère
divergente de détente et de
mise en vitesse (5) ; dès son entée dans cette tuyère, le jet de liquide
s'évapore partiellement et
explose instantanément sous l'effet de sa propre tension de vapeur, pour
constituer une mixture
de fines gouttelettes et de vapeur.
Un noyau profilé (11), pouvant coulisser dans l'axe de la tuyère divergente
(5) permet, selon sa
170 position, de régler la section de sortie de cette tuyère ; les profils
continus et monotones des
génératrices de la tuyère divergente (5) et du noyau (11) permettent de
conserver une section de
passage croissante entre (5) et (11) tout au long de l'axe de la tuyère,
quelle que soit la position
du noyau (11) ; à titre d'exemple non exhaustif, des profils de génératrices
correspondant à des
variations de sections linéaires ou paraboliques permettent de satisfaire
cette exigence.
175 La forme de la génératrice aval (12B) du noyau (11) est indifférente, et
peut soit être plate, c'est
à dire constituer un fond plat, soit avoir un profil aérodynamique pour
limiter les pertes de
charge de la mixture après sa sortie de la buse de pulvérisation, soit être
adaptée à d'autres
contraintes de l'environnement de la buse.
La génératrice de la tuyère divergente (5) présente une discontinuité, c'est à
dire un angle, à son
180 intersection avec celle des injectelars (4).
Le noyau (11) est soutenu par un mécanisme permettant de régler depuis
l'extérieur sa position
relative par rapport à la tuyère (5) ; ce mécanisme peut indifféremment être
incorporé à la buse
ou être externe ; l'exemple non exha.ustif de la figure 3 montre i.m noyau
soutenu par un axe (13)
traversant la buse de pulvérisation, et comportant à son extrémité une embase
(9) munie de trous
185 (10) permettant le passage du liquide à pulvériser ; un filetage (17) sur
cette ern.base et sur le
conduit (3) permet de régler les positions relatives du noyau et de la tuyère.
Quels que soient le débit de liquide à pulvériser, sa pression Po, et sa
température Po, et quelle
que=soit la pression P1 du milieu gazeux dans lequel le liquide est pulvérisé,
la section de sortie
de la buse peut être réglée pour que la mixture soit éjectée de la buse à la
pression P 1 sans
90 formation d'une onde de pression dans la tuyère divergente (5) ; la vitesse
d'éjection de la
mixture correspond alors à la vitesse d'éjection maximale.
Lors de l'écoulement de la mixture tout au long de la tuyère divergente (5) la
pression diminue,
provoquant une baisse de température de la mixture, une évaporation continue
du liquide, et une
mise en vitesse continue de la vapeur due à l'accroissement de son débit ;
sous l'effet du
95 frottement avec la vapeur, les gouttelettes de liquide sont elles aussi
mises en vitesse, et le
processus continue jusqu'à l'orifice de sortie, ou la pression Pl de la
mixture est en équilibre
avec celle du milieu gazeux dans lequel le liquide est pulvérisé.
La simulation mathématique de l'écoulement du Liquide Surchauffé tout au long
du dispositif
montre que la pression en sortie de l'injecteur (16) est égale à la tension de
vapeur saturée Ps ;
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200 dès son entrée dans la tuyère divergente, le flux liquide se refroidit, se
met instantanément en
ébullition, et se scinde en particules sous l'effet des forces de tension de
vapeur internes au
liquide ; la taille des particules est liée à ces forces de scission, qui
dëpendent elles-mêmes de la
conductivité du liquide, des coefficient d'échange de chaleur et de diffusion,
et de la pente de la
génératrice de la tuyère divergente (5) à la jonction avec l'injecteur (16) ;
ces forces sont
205 d'autant plus grandes, et la taille des particules d'autant plus petite,
que cette pente se rapproche
de la verticale.
Dans un dispositif dimensioiané pour une application prédéfmie, le débit de
liquide pulvérisé
peut être modifié par modification de la pression Po et de la température To
du liquide à l'entrée
de la buse.
210 Afin d'améliorer les performances du dispositif, la pente de la
génératrice de la tuyère divergente
(5) peut, à sa jonction avec la génératrice de la cavité (16), être à la
limite perpendiculaire à l'axe
de cette cavité, comme représenté sur la figure 3 : la tuyère divergente (5)
présente donc un
accroissement de section brutal par rapport à la sortie de l'injecteur (16) ;
cet accroissement
brutal de section créé une forte variation de pression et permet l'obtention
de très fines
215 gouttelettes ; par ailleurs, il facilite l'usinage de la buse.
Si nécessaire, la tuyère divergente peut être partiellement ou totalement
intégrée au support
externe (0). , cômme représenté sur la figure I.B.
A titre d'exemple de réalisation, une buse de pulvérisation selon la figure 3,
constituée d'un
corps en acier inoxydable de longueur 80 mm, de 9 injecteurs de diamètres 0,5
mm, d'une tuyère
220 divergente de diamètre de sortie égal à 23 mm, et d'un noyau de diamètre
maximum 80 mm,
permet de pulvériser 200 kCh d'Eau Surchauffée à 60 bar et 270 C dans de
l'air dont la pression
P1 varie de la pression ambiante à 0,1 bar A, les conditions extrêmes
d'éjection étant :
-Pour l'air à la pression ambiante : une vitesse d'éjection voisine de 540
m/s, et une dimension
de particules pulvérisées voisine de 5 microns à une température égale à 100
C ; près de 30 %
225 du débit d'entrée d'eau surchauffée se retrouvent sous forme de vapeur à
la sortie de la buse.
-Pour l'air à la pression de 0,1 bar A: une vitesse d'éjection voisine de 700
mis, et une
dimension de particules pulvérisées voisine de 5 microns à une température
égale à 46 C ; près
de 31 % du débit d'entrée d'eau surchauffée se retrouvent sous forme de vapeur
à la sortie de la
buse.
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VARIANTE 4
Dispositif représenté sur la figure 4, permettant d'améliorer le
fonctionnement de la variante 3 en
automatisant le positionnement du noyau (11) dans la tuyère divergente (5).
Le système d'automatisation agit sur le mécanisme de soutien et de
positionnement du noyau
235 (11) pour que la section de sortie de la buse corresponde aux débit,
Pression Po, et Température
To de l'eau surchauffée à l'entrée, ainsi qu'à la Pression P1 du milieu gazeux
dans lequel liquide
est pulvérisé, afin qup la vitesse d'éjection des gouttelettes pulvérisées en
sortie du dispositif soit
maximale ; il peut indifféremment être incorporé à la buse de pulvérisation,
ou être externe .
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L'exemple non exhaustif de la figure 4 représente un dispositif muni d'un
système
240 d'automatisation incorporé à la buse de pulvérisation ; les éléments qui
le constituent sont
identiques à ceux de la figure 3, excepté que le filetage (18) du méplat (9)
solidaire du noyau est
supprï.mé pour être remplacé par un ressort de rappel (14) tendant à faire
pénétrer le noyau (11)
dans la tuyère divergente (5) ; un filetage et une vis (18) pen.nettent de
régler la tension du
ressort de rappel (11).
245 Lors du fonctionnement de la buse, le noyau (11) est soumis à la force du
ressort (11) tendant à
l'ûitroduire dans la tuyère (5), et aux forces de pression statique et
dynamique du flux de
mixture . Ces dernières sont directenlent liées au débit et à la Température
To de l'eau
surchauffée à l'entrée de la buse, à la Pression P1 en sortie, et aux pentes
de sorties des
génératrices de (5) et de (11) ; elles ont tendance à extraire le noyau (11)
de la tuyère divergente
250 (5).
Ces forces opposées s'équilibrent pour une position donnée du noyau ; cette
position peut être
ajustée par la vis (18) lors d'un cas de fonctionnement donné, afin que la
mixture soit éjectée de
la buse à la pression de sortie Pl sans formation d'une onde de pression dans
la tuyère divergente
(5) : la vitesse d'éjection de la mixture correspond alors à la vitesse
d'éjection maximale.
155 La rigidité du ressort de rappel (11) et la pente de sortie de la tuyère
(5) sont définis pour que ces
conditions d'éjection optimales soient obtenues pour tous les autres cas de
fonctionnement de la
buse, sans qu'il soit nécessaire de réajuster la vis (18).
A titre d'exemple dé réalisation, une buse de pulvérisation selon la figure 4,
constituée des
mêmes éléments que ceux de l'exemple de la variante 3 mais incluant le
systèrne
?6o d'automatisation de position du noyau (11) tel que défini ci-dessus,
conduit aux mêmes
performances, sans qu'il soit nécessaire d'intervenir quand le débit de la
buse varie ou quand la
pression du milieu gazeux dans lequel le liquide est pulvérisé varie.
VARIANTE 5
;65 Dispositif représenté sur la figure 5, permettant d'améliorer les
variantes 3 et 4 afm d'accroître
leur capacité et d'en faciliter la fabrication, en remplaçant les injecteurs
cylindriques (4) par un
injecteur annulaire (16).
L'injecteur annulaire est constitué par l'espace libre compris entre une
cavité (16), cylindrique
par exemple, et un noyau d'injection (8) ; le mode de fixation du noyau
d'injection sur le corps
70 de buse permet la circulation du liquide à pulvériser dans la buse.
L'exemple non exhaustif de la
figure 5 représente un noyau d'injection cylindrique (8) muni d'une enzbase
(9) comportant des
trous de passage (10) permettant la circulation du liquide à pulvériser.
A titre d'exemple de réaiisati n, une buse de pulvérisation selon la figure 5,
constituée d'un
corps en acier inoxydable de longueur 50 rnm, d'un injecteur annulaire
comportant un trou de
75 diamètre 5 mm et un noyau de diamètre 4 mm, et d'une tuyère divergente de
diamètre de sortie
égal à 16 rnn-, permet de pulvériser 8001s/h. d'Eau Surchauffée à 60 bar et
270 G dans de l'air
dans de l'air dont la pression P1 varie de 1 bar A. à 0,1 bar A, les
conditions extrêmes d'éjection
étant :
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-Pour l'air à 1 bar A: une vitesse d'éjection voisine de 540 m/s, et une
dimension de particules
280 pulvérisées voisine de 5 microns à une température égale à 100 C ; près
de 30 !o du débit
d'entrée d'eau surchauffée se retrouvent sous forme de vapeur à la sortie de
la buse.
-Pour l'air à la pression de 0,1 bar A: une vitesse d'éjection voisine de 700
m/s, et une
dimension de particules pulvérisées voisine de 5 microns à une température
égale à 46 C ; près
de 31 % du débit d'entrée d'eau surchauffée se retrouvent sous forme de vapeur
à la sortie de la
285 buse.
VAPAAI`TE 6
Dispositif représenté sur la figure 6, permettant d'améliorer les variantes 2
et 5 afin d'accroître
leur souplesse d'utilisation, en remplaçant le noyau d'injection (8) de
l'injecteur annulaire par un
290 noyau d'injection profilé (15) de section variable croissante dans le sens
de l'écoulement et
pou.vant coulisser dans l'axe de la cavité (4), la section de sortie de
l'injecteur pouvant alors être
réglée en ajustant la position du noyau d'injection profilé (15) par rapport à
la cavité (4) .
L'exemple non exhaustif de la figure 6 représente un noyau d'injection profilé
(15) conique.
L'exemple non exhaustif de la figure 7 représente un noyau d'injection profilé
(15) cylindrique
295 muni d'alvéoles extternes semi-cylindriques(19) parallèles à l'axe de
(15), de longueurs
différentes, constituant chacüne une section de passage pour le liquide à
pulvériser ; le nombre
d'alvéoles (19) débouchant sur la tuyère (5), et donc la section de passage de
l'injecteur, sont
directement liés à la position du noyau (11) dans la tuyère (5).
A titre d'exemple de réalisation, une buse de pulvérisation selon la figure 6,
de dimensions
300 identiques à celle de l'exemple de réalisation de la variante 5 et
comportant un noyau d'injection
profilé conique de diamètres extrêmes 4 mm et 5 mm, présente les mêmes
performances que
celles de la variante 5, mais le débit d'eau pulvérisé peut être ajusté de 100
à 800 kg/h.
APPLICATIONS INl3UST~.2IELLE+ S de L'INVENTION
305 Le dispositif selon l'invention trouve ses applications dans les procédés
industriels suivants :
-Procédés chimiques nécessitant le refroidissement très rapide de gaz
industriels,
-Procédés chimiques et industrie agroalimentaire nécessitant l'utilisation de
liquides pulvérisés
sous forme de particules de très petites dimensions,
-Procédés nécessitant l'utilisation de liquides pulvérisés à de très hautes
vitesses : installations
310 d'essais, installations énergétiques, compresseurs thermocinétiques,
etc...
