<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
PERF.ECTIOIJ1iJE1v#1\fTS AUX NARINES. REFRIGERANTES POUR LIA3SORPTIOri DE L. AM:M:ONIAQ.UE OU DE TOUTE AUTRE SUBS--- TAN'CE AY.A1ifT LES Mml\#S PROPRIETES.
Cette invention a pour objet des perfectionne- ments aux machines réfrigérantes pour l'absorption de l'ammoniaque ou de toute autre substance ayant les mêmes propriétés.
Il est bien connu que. dans une machine réfri- gérante du type à absorption.. il est possible dtéquili.- brer la pression entre la chaudière. le condenseur; 'le
<Desc/Clms Page number 2>
dispositif d'absorption et le réfrigérant en introdui- sant dans le circuit ou appareil de circulation un gaz inerte sous une pression exactement déterminée.
Ceci est une application de la loi de Dalton qui prouve que l'évaporation et la condensation ont lieu, en présence d'un gaz inerte, à la même température et à la même pression que dans le vide. L'introduction d'un gaz inerte accompagnant l'agent réfrigérant dans le circuit des machines réfrigérantes a été proposée et mise en pratique dans différents cas et avec des succès divers, mais on a trouvé que cette méthode d'application est difficile d'un point de vue prati- que en raison du faible degré d'évaporation qu'il est possible d'obtenir en présence d'un gaz inerte, spé- cialement quand ce dernier est comprimé.
Ce faible degré d'évaporation est dû à la difficulté d'effectuer la diffusion de la vapeur dans le gaz inerte, et il en résulte que si le gaz n'est pas maintenu constamment agité par quelque dispositif mécanique, l'évaporation est si lente qu'elle annule 1 '.effet réfrigérant de l'appareil.
Pour obtenir un appareil de grande efficacité, il est nécessaire de prévoir un moyen pour assurer la circulation rapide du gaz inerte, circulation qui est nécessaire pour seconder l'évaporation de l'ammoniaque liquide'dans les serpentins du réfrigérant. Beaucoup de moyens ont été proposés pour réaliser ce résultat, l'un d'eux étant basé sur la différence de densité du gaz inerte et de la vapeur d'ammoniaque, mais, en outre que ce moyen n'assure qu'une très faible effica-
<Desc/Clms Page number 3>
cité , il rend nécessaire de donner à T'évaporateur une construction qui nuit à l'enlèvement de chaleur de la chambre réfrigérante par les serpentins réfrigérants, ce qui va à l'encontre du résultat visé.
L'invention rend possible de communiquer au gaz inerte une circulation aussi rapide qu*il peut être désirable et d'assurer une évaporation,de l'ammonia- que liquide dans des serpentins réfrigérants des mêmes modèles que ceux employés dans d'autres machines réfri- gérantes.
Dans l'appareil suivant l'invention, la circu- lation du gaz inerte est forcée, et ceci est effectué en fermant le circuit avec un tuyau de diamètre conve- nable formant un siphon inversé dont le tuyau montant est chauffé par la chaudière et dont le tuyau descendant est refroidi par le condenseur. En proportionnant con- venablement la hauteur et le diamètre de ces tuyaux, on obtient une différence de pression qui constitue le moyen assurant la circulation.. L'appareil doit être établi de façon à permettre la circulation de la li- queur ammoniacale et de 1* ammoniaque liquide par la différence de leurs poids spécifiques et de leurs ni- veaux, la circulation de la liqueur ammoniacale pouvant être accélérée par l'ébullition dans la chaudière.
La circulation forcée du gaz inerte, qui favorise l'évaporation de l'ammoniaque, a lieu, dans l'appareil suivant l'invention, aux dépens d'une partie de la chaleur de la vapeur ammoniacale acquise dans @ la chaudière. Il est évident que le fait que le gaz circule au contact de l'ammoniaque liquide à basse tem- pérature diminue la température de ce gaz, et que l'ac-
<Desc/Clms Page number 4>
tion réfrigérante de l'appareil est ainsi diminuée dans une certaine mesure. Toutefois, cette diminution de @ l'efficacité est négligeable, spécialement dans les petits appareils où la simplicité de la construction est beaucoup plus importante que le maximum de rende- ment industriel.
Le rendement de l'appareil est encore considérablement supérieur à celui de tout type d'appa- reil réfrigérant basé sur une action intermittente.
Des machines suivant l'invention peuvent être établies sous diverses formes, avec ou sans récupérateur de chaleur.
Pour mieux faire comprendre l'invention et faciliter sa mise en pratique, on la décrira ci-après en se référant au dessin annexé montrant deux types d'appareils.
Fig. 1 est une représentation schématique de l'appareil le plus simple établi suivant l'invention;
Fig. 2 est un appareil du même type général, mais établi pour une récupération de chaleur.
Dans la fig.1, A est la chaudière, dans laquelle la solution d'ammoniaque engendre de la vapeur d'ammo- niaque lorsqu'elle est chauffée de 90 à 122 C. La vapeur d'ammoniaque s'élève à la partie supérieure de la chaudière, déplaçant dans ce mouvement le gaz inerte comprimé dont est rempli l'appareil entier, et cette vapeur passe au serpentin Ç du condenseur H où elle se condense et, par le siphon K, pénètre dans le serpentine de l'évaporateur
Le gaz inerte comprimé passe presque entiè- rement dans le circuit fermé constitué par le serpentin
S, le dispositif d'absorption. 33 et le tuyau de communi-
<Desc/Clms Page number 5>
cation T, et un équilibre de pression est ainsi établi entre le dit circuit, la chaudière et le condenseur.
Ce résultat est obtenu par le calcul exact de la pression initiale à laquelle le gaz inerte est comprimé.
On peut faire usage de tout gaz n'ayant pas d'effet chimique sur 1* ammoniaque, comme par exemple l'air- atmosphérique ,l'azote, l'hydrogène, etc..
Le tuyau de communication T comporte une sec- tion verticale traversant la partie supérieure de la chaudière A, section dans laquelle le gaz est porté à une température élevée par la vapeur d'ammoniaque qui est en- gendrée dans chaudière à haute température .Le tuyau
T traverse alors verticalement de haut en bas le conden- seur, dans lequel le gaz est-refroidi par l'action de l'eau condensante. La. différence de température des deux colonnes de gaz, montantes et descendantes, assure le mouvement actif du gaz dans le sens des flèches. L'appa- reil de circulation est complété par le serpentin S et le dispositif d'absorption B.
Au point de sa pénétration dans le serpentin S, ce gaz animé d'un mouvement rapide entre en contact avec l'ammoniaque liquide sortant du condenseur, favorise l'é- vaporation de l'ammoniaque liquide et entraine le gaz d'ammoniaque vers le dispositif d'absorption B, où il est absorbé par la solution faible présente en cet endroit.
En construisant l'appareil avec des proportions convenables pour la chaudière, le condenseur et les bran- ches montante et descendante de l'appareil de circulation, c'est-à-dire en proportionnant convenablement les sur- faces de chauffage et de refroidissement il est possible d'obtenir une circulation aussi rapide que cela est
<Desc/Clms Page number 6>
nécessaire pour le fonctionnement efficace de l'appareil.
Il est évident que le tuyau T peut recevoir la forme d'un serpentin ou être remplacé par tout type d'appa- reil de chauffage multi-tubulaire, suivant qu'il peut être nécessaire pour constituer les surfaces de chauffe nécessaires* Le gaz inerte que renferme l'appareil de circu- lation se mélange intimement avec la vapeur d'ammoniaque que renferme le serpentin S mais abandonne cette vapeur en entrant en contact avec la solution faible que renfer- me le dispositif d'absorption B.
La vitesse de circula- tion est calculée pour donner un pourcentage' de satura- tion défini du gaz au point où il atteint le dispositif d'absorption et pour assurer l'évaporation désirée dans le serpentin S, qui doit être construit de façon à donner une chute continue dans la direction du disposi- tif d'absorption afin d'éviter toute accumulation d'eau susceptible d'être entraînée par la vapeur d'ammoniaque et de faciliter la circulation du gaz.
La circulation de la solution d'ammonaque entre la chaudière A, et le dispositif d'absorption B par le tuyau D relié à la partie inférieure de la chaudière est due à l'action thermo-siphonique.
Comme la solution d'ammoniaque riche que renferme le dispositif d'absorption B est refroidie par l'eau pé- nétrant par la tubulure L, traversant l'enveloppe et passant par les tuyaux M et ! au condenseur d'où elle sort par la tubulure O, la température de la solution que renferme le tuyau est d'environ 20 C., tandis que celle de la solution que renferme la chaudière A est d'environ 100 C.
La différence de densité de la
<Desc/Clms Page number 7>
solution à ces deux températures est approximativement 4%,tandis que la différence de densité de la solution riche et de la solution faible est approximativement de sorte que la différence nette de densité dont on dispose pour faire circuler le liquide est approxima- tivement 2%, et ceci assure la circulation dans le sens des flèches. La vitesse de circulation est réglée par le diamètre donné au tuyau .
L'appareil représenté fig.2 contient un dispo- sitif récupérateur de chaleur.qui transfère la chaleur de la solution faible allant de la chaudière au dispositif d'absorption à la solution riche allant du dispositif d'absorption à la chaudière. Cette figure montre aussi une autre construction de l'appareil de chauffage T, le fonctionnement de l'appareil n'étant d'ailleurs pas modifié. En outre, le condenseur est, dans ce cas, du type à contre-courant comportant des récipients concentriques.
La vapeur d'ammoniaque chaude sortant de la chaudière A traverse la chambre F qui entoure le tuyau de chauffage T et chauffe le gaz que renferme ce tuyau.
Elle passe alors à la chambre externe C du condenseur où elle est refroidie par l'eau traversant la chambre médiane du condenseur, cette eau, refroidissant en même temps le gaz que renferme la chambre centrale du con- denseur
Le fonctionnement de l'appareil est le même que celui de la fig.l, et les seules modifications de construction représentées fig.2 par rapport à la construction de la fig.lt résident dans l'addition du
<Desc/Clms Page number 8>
récupérateur de chaleur G et dans la disposition du condenseur.
La différence de densité qui est occasionnée par l'action du récupérateur de chaleur G, dans lequel la température de la solution faible du tuyau I est plus grande que celle de la solution riche du tuyau D, est si faible qu'elle n'a pas d'effet sur la circulation thermo- siphonique
La construction de l'appareil peut être conforme à tout modèle commode, les fig.
1 et 2 étant seulement schématiques, et les chambres concentriques du condenseur représentées dans ces figures peuvent être remplacées par des serpentins tubulaires ou des radiateurs multi-tubu- laires. Le dispositif d'absorption, représenté sous forme d'un récipient horizontal, peut être remplacé par un ser- pentin tubulaire horizontal, la moitié inférieure étant remplie de solution d'ammoniaque et l'espace formé par la moitié supérieure étant rempli du gaz inerte contenant le gaz ammoniac entraîné en circulation. La circulation des deux éléments (solution et gaz) peut avoir lieu dans le même sens ou dans des sens opposés.
Le chauffage de la colonne ascendante de gaz peut être réalisé, dans le cas de grands appareils, de toute manière efficace, quand Sa chaleur contenue dans le gaz ammoniac n'est pas suffisante pour le but visé.
Il existe une certaine perte de rendement dans le serpentin réfrigérant S, étant donné que le gaz pénètre à une température un peu plus élevée que celle de l'eau de condensation et sort à la température d'évaporation de l'ammoniaque, d'où. il s'ensuit que, pour un effet réfrigé- rant donné, il doit y avoir une évaporation plus grande
<Desc/Clms Page number 9>
d'ammoniaque dans le serpentin S, et une production plus grande de vapeur d'ammoniaque dans la chaudière A, que les quantités théoriquement requises. Il est possible de réduire cette perte au minimum en intercalant un échangeur de chaleur entre la sortie du serpentin réfrigérant S et l'entrée du dispositif d'absorption B.
De cette manière, les gaz inertes que contient le tuyau T transfèrent leur température plus élevée à la vapeur d'ammoniaque pénétrant dans le dispositif d'ab- sorption et leur température est ainsi ramenée à celle de l'ammoniaque que renferme le serpentin 2. Le chauffage en ce point, du gaz circulant augmente l'efficacité de l'appareil parce qu'il diminue la perte due à la présence inévitable de vapeur d'eau dans le condenseur et les serpentins réfrigérants. Avec cet échangeur de chaleur additionnel, l'efficacité de l'appareil est égale à celle des appareils réfrigérants à absorption les plus efficaces*
Au lieu de travailler avec de l'ammoniaque et del'eau, l'appareil peut travailler avec d'autres substances de mêmes propriétés.