Chaudière KINDON - La chaudière -

VAPEUR 45 a l’ambition de réaliser un ensemble chaudière et turbine à vapeur vive. Vous trouverez dans cet article une description de la chaudière.

Nous avons commencé par la chaudière, qui sera une image d’une véritable chaudière industrielle du type KINDON. Chaudière verticale chauffée au gaz de type multitubulaire. Nous nous sommes inspirés de l’article de Philippe GOLMANN paru en 1985, dans le journal MRB N°262.
Philippe GOLMANN commence son article de la manière suivante :
"Les chaudières de type KINDON sont, dans la réalité, des chaudières verticales fixes à usage industriel et chauffées au charbon. Dans l'histoire de la vapeur, elles représentent une des premières étapes de la catégorie "chaudières multitubulaires". C'était une conception d'avenir : les évaporateurs modernes ne sont constitués que de nappes de tubes..."

C'est bien ce que l'on a cherché à réaliser afin d'obtenir une chaudière se rapprochant d'une chaudière à vaporisation instantanée. En effet, dans notre chaudière, nous avons environ 6,3 mètres de tube diamètre 5 mm, ce qui procure la surface de chauffe suivante ; 1,57 cm2 / cm de tube x 630 = 990 cm2 ou 9,9 dm2. A raison de 5 grammes de vapeur par dm2, cela nous donne 49,5 grammes de vapeur par minute ou 2,97 litres / heure, chiffre correspondant aux résultats des tests de chauffe.

Description de la chaudière

   

La chaudière est constituée d’un réservoir supérieur et d’un réservoir inférieur ou bâche alimentaire. Les deux réservoirs sont reliés entre eux, d’une part par 3 tubes de diamètre 12, pour le retour d’eau, la section des 3 tubes de 12 étant équivalente à l’ensemble des sections des tubes de chauffe. Et d’autre part, par 20 nappes de tubes de chauffe dans lesquelles la vapeur sera produite. Nous avons 2 rampes de nappes, une nappe interne de 10 tubes avec boucle d’une longueur unitaire de 40 cm et une deuxième nappe externe de 10 tubes sans boucle d’une longueur unitaire de 25 cm, d’où un total de 6,3 m de tube diamètre 5.

Conseils pour la réalisation de la chaudière :

     

Sur la photo de gauche et centre, réalisation des fonds. Sur la photo de droite, gabarit de brasage des tubes de liaison sur la bâche inférieure

Pour la réalisation, nous avons utilisé des gabarits pour le cintrage des tubes de chauffe ainsi qu’un gabarit pour maintenir l’écartement des deux bâches. Pour le brasage, la séquence des opérations a été la suivante ;
1/ Brasage des fonds sur chaque bâche et brasage des viroles filetées.
2/ Utilisation des viroles pour maintenir l’écartement des 2 bâches et brasage avec les 3 tubes de liaison.
3/ Après présentation, brasage de la nappe intérieure.
4/ Brasage de la nappe extérieure, après présentation de celle-ci.

Description de l’enveloppe ou casing :

 

Une vue intérieure de la chaudière avec le brûleur. On remarquera les barres de laiton de 6x6 formant châssis.

L’enveloppe est constituée principalement de 2 flancs en Dural de 4mm découpés en CNC et d’une embase également en Dural de 4mm reprenant la chaudière et le système de chauffage. Une structure en barre de laiton de 6x6 permet de fixer l’ensemble des panneaux par vis M3. Le fond, la toiture et les éléments de devanture sont en alu de 2 mm.

Accessoires

Dans la zone la plus chaude, nous trouvons un circuit de surchauffe qui permet d'améliorer la qualité de la vapeur destinée au fonctionnement de la turbine, et un circuit de préchauffage de l’eau d’alimentation de la chaudière. La chaudière est équipée d’une soupape de sécurité talonnée à 5 bar, d’un niveau d’eau et d’une alimentation automatique en eau. Nous avons également placé un doigt de gant dans le réservoir supérieur nous permettant de prendre la température de la vapeur et un doigt de gant en sortie de chaudière après surchauffe pour également voir l’impact de la surchauffe.
Le fait de placer des doigts de gant nous a permis de mettre en évidence un problème. Lors des premiers essais, la température sortie surchauffeur était inférieure à la température intérieure du réservoir supérieure ! En fait, le robinet que nous avions placé sur l’enveloppe de la chaudière en sortie du surchauffeur faisait pont thermique avec l’enveloppe, nous avions un magnifique radiateur. Nous avons résolu le problème en remplaçant le robinet par une collerette en téflon. Le robinet se trouvera plus loin sur le circuit. (Voir photos). De plus, le couple « température vapeur, pression » nous permet de nous situer dans le diagramme vapeur et de connaître le taux de surchauffe.

   

Sur la photo de gauche, nous remarquons d'une part, la température de 152° soit 5 bars absolus, correspondant à 4 bars manomètrique, au niveau de la bâche supérieure, d'autre part, la température de 99,5° correspondant à la température de sortie... avec robinet sur le châssis.

Sur la photo de droite, modification du passage du châssis avec isolation en téflon. A noter que la température de sortie est sensiblement égale à la température de la bâche supérieure, malgré les 50 cm de tube de surchauffe, mais nous avons supprimé les dernières gouttelettes.

Plan de la chaudière : ici

Plan de l'enveloppe : ici

Accueil  GROUPE TURBINE VAPEUR