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"Machine frigorifique à absorption" ayant fait l'objet des demandes de brevets déposées en Suède les: 13 Mai 1930 Ne 22.18/30 14 Mai 1930 N- 2237/30 15 Mai 1930 N 2263/30 7 Juin 1930 N 2642/30 14 Juin 1930 N 2730/30 16 Juin 1930 N 2764/30 22 Août 1930 N 3799/30
La présente invention se rapporte à des machines ou à des appareils frigorifi- ques à absorption et à un agent destiné à être utilisé dans de telles machines.
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L'un des types de machines utilisé pour la production du froid est la machine frigorifique à absorption. Cette machine comporte une chaudière ou bouilleur qui contient un mélange formé d'un agent réfrigérant et d'un agent absorbant. On chauffe la chaudière pour chasser l'agent réfrigérant. L'agent réfrigé- rant vaporisé sort de la chaudière pour arriver dans un condenseur dans lequel il est refroidi et liquéfié, le liquide étantamené dans un réfigérateur.
Dans les machines de ce type travaillant d'une manière discontinue, on supprime l'arrivée de chaleur à la chaudière lorsqu'une certaine partie de l'agent réfrigérant a passé de la chaudière au réfrigérateur, la chaudière étant alors refroidie avec l'agent d'absorption qu'elle contient. L'agent réfrigérant qui se trouve dans le réfrigérateur s'évapore (par suite de la basse pression déterminée par le refroidissement précité) et il est absorbé par l'agent absorbant dans la chaudière qui agit à la manière d'un absorbeur ce qui provoque l'évacuation de la chaleur dans le réfrigérateur.
Cette chaleur est soustraite du milieu entourant le réfrigérateur ou de l'espace à ré- frigérer. Après que l'agent réfrigérant a été absorbé par l'agent absorbant, on ;interrompt le refroidissement de la chaudière et on la chauffe,ce qui chasse de nouveau l'agent réfrigé- rant hors de la chaudière. Le mode opératoire se repète.
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Dans les machines frigorifiques à absorp- tion travaillant d'une manière continue, l'agent réfrigérant est également, comme dans le cas précédent, chassé du mélange formé d'agent ré- frigétant et d'agent absorbante mélange qui se trouve dans la chaudière pour être condensé dans un condenseur et amené à l'état liquide au réfri- gérateur dans lequel l'agent réfrigérant se vapo- rise en absorbant la chaleur du milieu. L'agent réfrigérant évaporé ainsi est amené dans un absorbeur dans lequel il est absorbé par un agent absorbant pauvre s'écoulant de la chaudière vers l'absorbeur ce qui provoque la concentra- tion de l'agent absorbant.
Cet agent absorbant concentré est alors ramené dans la chaudière où l'agent réfrigérant est de nouveau chassé et 9,, mené au condenseur et ainsi de suite. L'agent absorbant pauvre libéré de l'agent réfrigérant est de nouveau amené dans l'absorbeur où il se concentre de nouveau et ainsi de suite.
Lorsque l'agent réfrigérant se condense sous l'action de la basse température qui règne dans le condenseur, il se trouve à une pression qui est déterminée par la nature de l'agent lui-même et par la température de condensation; lorsque cet agent réfrigérant est évaporé,dans le réfrigérateur, à la température qui règne dans ce dernier appareil, il est à une pression qui correspond à la température du réfrigérateur, La pression qui règne dans l'absorbeur est éga- lement déterminée par la températures Il en
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résulte que, dans les machines frigorifiques à absorption travaillant d'une manière ininterrom- pue, l'agent gazeux réfrigérant est à des pres- sions différentes dans les diverses parties de l'appareil,
pressions qui dépendent des tempé- ratures qui règnent dans!les différentes parties de la machine. On peut maintenir ces différences de pressions au moyen de = pompes ou de soupapes @ Généralement, on compense la pression à l'aide d'un gaz inerte par exemple de l'hy- drogène que l'on introduit dans le système et qui y circule; on obtient également cette compen- sation au moyen de la pression exercée par une colonne de gaz ou de liquide, résultat obtenu en disposant les différentes parties de la machine à des hauteurs différentes; enfin, la compensa- tion des pressions peut être obtenue en combinant les deux méthodes précitées.
Dans les machines frigorifiques à absorp- tion connues jusqu'à ce jour, on utilisait de l'ammoniac comme agent réfrigérant et de l'eau comme agent absorbant.
Etant donné que les machines frigori- fiques sont à utiliser avec la pression atmosphè- rique et les températures maxima qui règnent sur le globe, il est évident que les produits précités sont effectivement très/indiqués.
Lorsque l'eau de refroidissement qui est utilisée, en général; pour le condenseur est à une tempé- rature comprise entre 20 et 30 C, la pression dans le condenseur et, par conséquent, dans tout le système, est d'environ 12 à 16 atmosphères. Cette
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pression n'est compensée que par la pression atmosphérique extérieure et c'est pour cette raison que les machines frigorifiques doivent être établies en matériaux très épais. Malgré cette précaution, il subsiste toujours un danger d'explosion. Etant donné que l'eau de refroidis- sèment peut, dans certains cas,9 être difficlement accessible et peut être chère, il y aurait avantage à pouvoir utiliser de l'air de refroidissement; mais la pression de l'appareil devient encore plus élevée et la machine devient, par conséquent, plus coûteuse en même temps qu'augmente le danger.
Lorsque l'on utilise l'ammoniac comme agent réfrigérant et l'eau comme agent absorbant , on vaporise également de l'eau et cette vapeur accompagne l'ammoniac chassé de la chaudière, Ceci constitue un gros inconvénient parce que le rendement de la machine frigorifique se trouve considérablement diminué et que l'on dépense une plus grande énergie calorifique; d'autre part, les machines travaillant d'une manière discontinue cessent de fonctionner au bout d'un certain temps par suite de l'accumulation d'eau dans le réfri- gérateur.
Pour obvier, dans une certaine mesure, aux inconvénients qui résultent de l'évaporation de l'eau, on cherche à séparer l'eau par un re- froidissement dans un déflegmateur et à la ramener dans la chaudière. Ceci donne, cependant, lieu à des pertes très importantes. En premier lieu, la chaleur latente de l'eau évaporée est perdue dans le déflegmateur; en second lieu, une partie
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de l'ammoniac chassé de la chaudière est de nouveau absorbée dans le déflegmateur par l'eau séparée ce qui fait que la chaleur latente de l'ammoniac ainsi ramené est également perdue.
Une autre condition pour le fonctionne- ment correct de systèmes travaillant d'une manière ininterrompue avec différentes températures d'eau de refroidissement est que le refroidissement du déflegmateur puisse être modifié et ceci ne peut être obtenu qu'au moyen du froid engendré dans la machine frigorifique. Ce froid équivaut, toutefois, à une dépense de chaleur ce qui fait que l'on perd ici également de l'énergie, cette perte étant la troisième cause de la diminution du rendement.
Il y a lieu de signaler comme quatrième cause le fait que, malgré la présence du défleg- mateur, une certaine quantité d'eau pénètre, malgré tout, dans le réfrigérateur ce qui diminue également le rendement. D'autre part, la présence du défleg- mateur augmente le coût de la machine,
Par suite de la grande épaisseur des matériaux, épaisseur nécessaire lorsque l'on uti- lise l'ammoniac, la transmission de la chaleur dans la chaudière, dans le condenseur, dans le réfrigérateur, dans l'absorbeur et, avant tout, dans l'échangeur de chaleur se fait très mal.
Ceci est la cinquième cause de la diminution du rendement.
Un autre inconvénient, lorsque l'on uti- lise de l'ammoniac comme agent réfrigérant, est dû
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au fait que l'on ne peut, pour ainsi dire, pas utiliser un autre matériau que le fer dans la machine. D'autres métaux sont rongés et même le fer est à peine /résistant notamment lorsqu'il contient certaines impuretés., D'autre part, le fer d'une épaisseur de 4 m/m ou davantage, épaisseur nécessitée par la pression élevée, est coûteux et difficile à travailler et à braser.
En outre, par suite de la pression élevée qui est nécessaire, l'hydrogène, introduit comme gaz inerte dans une machine travaillant d'une manière ininterrompue, se diffuse très facilement avec le temps à travers la matière ou par les endroits brasés.
Grâce à la présente invention, on obvie à tous ces inconvénients par le fait qu'au lieu d'ammoniac et d'eau comme agents réfrigérant et absorbant, on utilise d'autres corps mieux appro- priés.
On a constaté que l'agent réfrigérant et l'agent absorbant à l'état liquide devraient être miscibles en toutes proportions et que l'on peut utiliser avantageusement, comme agent réfrigérant et comme agent absorbant, des corps organiques ou des mélanges de ces corps qui pré- sentent certaines propriétés physiques et chimiques.
L'agent réfrigérant devrait être, de préférence, un corps très volatil,de préférence un corps dont le point d'ébullition à la pression atmosphérique se trouve au-dessus de 0 C. Les agents réfrigérants qui ont un point d'ébullition compris entre 15 et 45 ou entre 20 et 40 C
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(ce qui correspond aux températures normales de l'air et du milieu réfrigéré) conviennent particulièrement dans le cas présent pane que la pression dans la machine frigorifique est d'environ une atmosphère, ce qui corres- pond sensiblement aux conditions existant à la surface du globe.
D'autre part, on peut également utiliser des agents réfrigérants ayant un point.d'ébullition plus élevé, par exemple des corps dont les points d'ébulli- tion sont compris entre ceux de l'ammoniac et de l'alcool e@nylique.
Les agents absorbants qui conviennent sont les coups qui ont in point d'ébullition plus élevé que celui de l'agent réfrigérant,de préférence un point d'ébullition situé au-dessous de 100 C à la pression atposphérique.
L'invention vise également des combinai sons appropriées d'agents réfrigérants et d'agents absorbants avec ou sans addition d'autres substances.
On obtient des combinaisons appropriées par le fait que les corps utilisés sont tels que l'agent réfrigérant soit rapidement absorbé par l'agent absorbant. Si l'absorption s'effectue trop lentement, le rendement de la machine frigorifique ne donne pas satisfaction.
En conséquence, et conformément à la présente invention, les agents réfrigéahts sont, de préférence, combinés avec des agents absorbants tels et en @,telles proportions que la tension de vapeur du mélange formé de l'agent réfrigérant et de l'agent absorbant augmente dans l'absorbeur proportionnellement à l'augmentation de la dilution de l'agent absorbant par l'agent réfrigérant, autrement dit, que cette tension de vapeur augmente suivant une ligne droite (représentant la courbe des tensions de vapeur) ou qu'elle soit au début inférieure à la proportionnalité de la dilution
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indiquée, c'est à dire que la courbe des tensions de vapeur se trouve au dessous de la droite précitée ;
il 7 est entendu ici que la dilution de l'agent absorbant de la concentration ou par l'agent réfrigérant consiste dans l'augmentation/ dans la modification modification en poids, en volume ou concentration moléculaire de l'agent réfrigérant dans le mélange formé de l'agent absorbant et de l'agent réfrigéant et ceci à la tem- pérature de l'absorbeur.
On a constaté d'autre part que la tension de vapeur partielle de l'agent réfrigérant (lorsque celui-ci est mélangé avec l'agent absorbant) devrait tre de préférence inférieure ou égale à celle qui découlerait de la loi de Raoult.
D'autre part, et conformément à l'invention, on obtient des mélanges appropriés d'agents absorbant et réfrigérant si, d'une part, l'agent absor- bant est miscible en toutes proportions avec l'agent réfrigérant et sid'autre part l'agentabsorbant, mélangé avec l'agent réfrigérant, a, pour n'importe quelle pression et pour n'importe quelle proportion du mélange, une tension de vapeur inférieure à celle de l'agent réfrigérant seul à une température inférieure à celle du mélange. L'agent absorbant peut être tel que, mélangé avec l'agent réfrigérant, il ait, pour une température de 10 C ou de 20 C supérieure à la température de l'agent réfrigérant, une tension de vapeur plus petite que celle de l'agent réfrigérant seul.
D'agent réfrigérant peut être formé d'un mélange de corps ayant des points d'ébullition différents afin que l'oh obtienne les températures d'ébullition et de condensation désirées.
Des mélanges de ce genre peuvent être
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des mélanges binaires, ternaires ou quaternaires ou des mélanges comportant n'importe quel nombre désiré de corps; la tension de vapeur du mélange d'agent réfrigérant devrait âtre de préférence plus grande ou égale à la somme des produits que l'où obtient lorsque l'on multiplie la tension de vapeur de chaque agent réfrigérant du mélange par la concentration en poids, ou par la concentration en volume ou encore par la concentration moléculaire de chaque agent réfrigérant du mélange, toutes les tensions des vapeurs étant rappor- tées à la même température.
D'autre part, lorsque l'on utilisa un mélange formé de corps différents, on peut régler, par exemple, le poids spécifique de vapeur ou du produit de condensation, la chaleur latente de vaporisation etc....
Les agents réfrigérants qui conviennent sont les corps qui appartiennent a l'un des groupes de corps suivants : les/carbures ou leurs dérivés halogènes! les alcools, les aldéhydes, les cétones, les oxy- combinaisons, les éthers, les éthers-sels, par exemple les éthers sels d'alcool primaires ou binaires qui com- portent un à trois atomes de carbone, les mercaptanµ, les acides halogénés, les nitriles, les amines ou des dérivés de substitution de tels corps ou un mélange de deux ou de plusieurs de n'importe lesquels de ces corps ou de leurs dérivés, ceci avec ou sans addition d'autres pro duits.
A titre d'exemples particuliers, les corps suivants conviennent pour former les agents réfri- gérants remplissant les conditions spécifiées ci-dessus: le sulfure de carbone, l'éther éthylique, l'éther glyco- lique, le formiate de méthyle, le bromure d'éthyle,
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le chlorure de méthylène, le méthylal, l'acétaldéhyde, l'acétone, l'oxyde d'éthylène, l'acétate de méthyle, le nitrite d'éthyle, le mercaptan t'éthylique, le mercaptan méthylique, le sulfure de méthyle, l'éthyl phosphine, le propylène monochlore, le chlorure de méthyle, l'éther méthylique, le chlorure d'éthyle, l'éther de pétrole, le chlorure d'acétyle, le fluorure d'acétyle, l'éthylamine, le chlorure d'éthylidène, le chlorure d'alyle, le formiate d'éthyle,
la diéthy- lamine, la diméthylamine, la triméthylamine, la dimé- thylacétone, le bromure de vinyle, le fluorure de méthylène, le fluorure de méthyle, le bromue de méthyle, le fluorure d'éthyle, le fluorure de propyle, le chlorure de propyle, le fluorure d'éthylène et le fluo- rure d'éthylidène ou des dérivés de substitution de ces corps ou un mélange de deux ou de plusieurs de n'im- portelesquels de ces corps ou de leurs dérivés, avec ou sans addition d'autres produits.
Les agents absorbants qui conviennent sont les corps qui appartiennent à l'un des groupes de corps suivants : les hydrocarbures ou les dérivés halo- génés, oxydés, nitrés ou sulfurés des dits hydrocarbures, les mercaptans et les éthers-sels, les alcools, les phénols, les aldéhydes, les cétones,, les acides organi- ques, les oxydes, les sulfures, les éthers-oxydes, les éthers-sels à radicaux alcooliques, les aminés, les amines à poids moléculaire élevé ou les amines àromati- ques, les anilines, les phosphites, les phosphates ou silicates des phénols, les nitto dérivés aromatiques, les chloranisols, les acétates, les éthers phénoliques ou leurs dérivés ou un mélange de deux ou de plusieurs de n'importe lesquels de ces corps au de leurs dérivés, avec au sans addition d'autres produits!,
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A titres d'exemples particuliers, les corps suivants conviennent pour former les agents absorbants remplissant les conditions spécifiées ci-dessus : la monochloronaphtaline, la monobromo- naphtaline, la dichloronaphtaline, le trichloroben- zol, le sulfate de diéthyle, la dichlorhydrine,
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l'acétate de àioklorisopropyle, l'aniline, la ben- zylaniline, la diéthyltoluidine, le phosphite de triphényle, le phosphate de tricrésyle, le silicate de tétracrésyle, le silicate de tétraphényle, la
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li11n., le nitrobenzol, Ilortho et le para- fitrotoluol le terpinol, la benzaldéhyde, l'aldéhyde salicylique, le salicylate de méthyle, le chlorure de benzyle, l'eugénol, le valériate d'amyle, l'o- zyde de diphényle, la triacétine, l'acétophénol,
l'éther benzonique, l'éther oenantique, l'éther diacétique du glycol éthylénique, l'aldéhyde cinamylique, le valérianate d'amyle, l'anétol, l'acétate de benzyle, le carbonate de guiacol, la méthyle hexaline, l'cenanycl, l'acide phénolcarbo- nique, l'acétate de phényle, le safrol, le sénévole phénylé, le benzo-nitrile, l'ortho-anizidine, le gqaiaqol, le monochlorophénol, le dichlorophén 1,
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nethylique du l'acétate e dichitrophawle.
1'éther/âichlorophényle/ le trichlorophénol, l'acé- tate de trichlorophényle, le butyrate dtrichloro- phényle, le phosphite de triphényle dichlor, le phosphate de diphényle chlore, le formiate de phény- le, l'éther orthonitrophénylméthylique, l'éther ortho-nitrophényléthylique, le sulfure de diphényle,
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le méthylène anisol, l'éth#nylaminoph6nol, l'éther nitrocrésyléthylique, l'acétate de thiophényle, un pélange de laurinate et de myristinate d'éthyle,
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le palmitate d'éthyle, l'acétate d'éthoxyle, le lactat< de chloroéthyle, le nitrobenzol,
le nitrotoluol ou des dérivés de substitution de ces corps ou un mélange de deux ou plusieurs de n'importe lesquels de ces corps ou de leurs dérivés, avec ou sans addition d'au- tres produits.
L'agent absorbant peut également être une graisse ou une huile, y compris Une huiler minéral le ou éthérifiée: ou également un mélange de deux ou de plusieurs graisses ou huiles.
L'agent absorbant ne doit pas être néces- sairement un liquide, il peut également être un corps solide normal,.
Comme on l'a déjà indiqué, la présente , invention visé également n'importe quelles combinaisons ' de deux ou de plusieurs/agents réfrigérants et absor- bants indiqués ci-dessus; comme exemple concret d'un tel mélange on peut citer le suivantun mélange ternaire dans lequel l'agent réfrigérant est formé de sulfure de carbone et de ormiate de méthyle et l'agent absorbant de nitrobenzol. Le mélange de sulfure de carbone et de formiate de méthyle peut, par exemple, être formé de parties égales. Le mélange de sulfure de carbone et de formiate de méthyle ainsi que le nitrobenzol peuvent être mélangés avec d'autres produits.
La machine frigorifique à absorp- tion peut être soit du type travaillant d'une manière discontinue, soit du type à travail périodique,soit du type à travail continu., Lorsque l'on fait fonc- tionner le condenseur de la machine frigorifique à une température comprise entre 20 et 50 C, l'agent réfrigérant gazeux est liquéfié dans le condenseur sous une pression qui est égale à la pression atmos-
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ou supérieure phérique ou qui est un peu inférieure/à cette pres- sion.
La machine frigorifique ainsi que toutes ses parties n'est ainsi soumise qu'à de très petites variations de pression ou mme, dans le cas le plus favorable, à aucune pression; l'ensemble de la machine avec toutes ses parties peut par consé- quent être fabriqué en un matériau mince d'un coût peu élevé, matériau qu'il est facile de travailler.
D'autre part, on bénéficie d'autres avantages.
La chaudière peut, par conséquent, être faite en un matériau ayant une épaisseur inférieure à 4 m/m: toutefois, il est évident qu'il faut la calculer en tenant compte des variations de pression.-- et d'autres efforts qui peuvent se produire. Conformément à la présente invention, on établit ainsi une chaudière d'un coût modéré; d'autre part, la transmission de la chaleur,depuis le dispositif de chauffage jusqu' au liquide dans la chaudière, Se fait très bien.
Le réfrigérateur de la machine peut également tre fait en un matériau ayant une épaisseur inférieure à 4 m/m; toutefois, on le calcule avec un degré de sécurité suffisant afin qu'il puisse résister à la pression et à d'autres efforts. Le réfrigérateur peut ainsi être établi à bon marché en mme temps que l'on obtient unemeilleure transmission de la chaleur entre l'air de refroidissement ambiant et l'a- gent réfrigérant qui s'évapore dans le réfrigé- rateur, ce qui augmente et améliore le rendement de la machine.
Le condenseur et l'absorbeur reçoivent généralement la forme de réservoirs ou de sys- tèmes tubulaires, Conformément à la¯présente invention
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ces parties sont établies en un matériau dont l'épaisseur est inférieure à 4 m/m pour les réservoirset inférieure à 3 m/m pour les systèmes de tubes, ces réservoirset ces tubes étant toutefois, suffisamment épais pour ré- sister à la pression régnant dans le condenseur et dans l'absorbeur et à d'autres effort ce qui améliore le rendement du condenseur et de l'absorbeur. En dehors de la constructions à meilleur marché, on améliore également le ren- dément de la Machine frigorifique, ceci en raison de la réfrigération plus active du condenseur et de l'absorbeur.
Pour améliorer le rendement des machines frigorifiques on a prévu généralement des échan geurs de chaleur entre la chaudière et l'absorbeur et également entre le réfrigérateur, d'une part, et l'absorbeur et le condenseur, d'autre part.
Une condition nécessaire pour obtenir un échange de chaleur parfait est que la transmission de la ; chaleur soit bonne. Conformaient à la présente invention, tous les échangeurs de chaleur (une ou plusieurs parties de ces échangeurs) et tous les tubes /une ou plusieurs parties de ces tubes) sont fabriqués en un matériau dont l'épaisseur est inférieure à 4 m/m pour les réservoirs et inférieure à 3 m/m pour les systèmes de tubes ou pour les canalisations, ces dispositifs devant, toutefois, avoir une épaisseur suffisante pour résister à la pression dans la machine frigorifique et à d'autres efforts.
L'utilisation d'un tel matériau mince facilite la transmission de la
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chaleur dans les échangeurs de chaleur, ce qui fait que le renderaent de ces derniers appareils est amélioré en même temps que celui de l'en- semble de la machine frigorifique; d'autre part, ces échangeurs de chaleur peuvent être établis à bon marcher
Par suite du choix d'agents réfrigé- rants dont le point d'ébullition est au-dessus de O C à la pression atmosphérique et notamment d'agents qui entrent en ébullition entre 20 et 40 0, il est possible do fabriquer le condenseur et l'absorbeur de telle manière qu'ils puissent être refroidis avec de l'air seul et sans que soit engendrée dans ces appareils une pression trop élevée.
Conformément à la présente inven- tion, le condenseur et l'absorbeur sont, dans le cas présent, Munis de surfaces de refroidisse- ment qui sont suffisaient grandespour que soient assurées la bonne condensation et l'absorption de l'agent réfrigérant avec l'aide seule de l'air entourant ces parties.
A cet effet, on peut donner au condenseur la forme d'un tube roulé en spirale ou le cons- tituerpar plusieurs tubes disposés en parallèle ou par plusieurs réservoirs ; dans tous les cas, on peut, en cas de nécessité, prévoir des ailettes ou des nervures spéciales pour le refroidissement.
Conformément à l'invention, l'absorbeur peut avantageusement recevoir la forme d'un récipient rond ou plat et il peut, d'autre part, être muni de plis, d'ondulations ou de nervures de refroidis- sèment.
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On a déjà indiqué que les agents absorbants qui conviennent sont des corps dont le point d'ébullition est au-dessus de 100 C.
Lorsque l'on utilise une combinaison d'agents réfrigérants et d'agents absorbants, combinaison conformé à l'invention, il est possible de chasser l'agent réfrigérant hors de la chaudière sans entraîner d'agent absorbant ou une quantité appréciablo de co dernier. Les déflegmateurs utilisés jusqu'à ce jour pour séparer l'agent absorbant de l'agent réfrigérant devienneht ainsi superflus.. On a déjà attiré l'attention sur les pertes d'énergie qui ont lieu nécessaire- ment dans un déflegmateur, pertes qui sont encore augmentées du fait que,, pour pouvoir tra- vailler automatiquement, le déflegnateur doit ê- tre refroidi au moyen du froid dégagé dans le réfrigérateur.
Une machine frigorifique dans laquelle le liquide absorbant n'est pas entraîné par l'agent réfrigérant, lorsque ce dernier s'évapore hors de la chaudière, doit, par conséquent, avoir un rendement sensiblement plus élevé que celui des machines utilisées jusque ce jour, Conformément à l'invention et en admettant que l'on utilise des agents réfrigaants et des agents absorbants appropriés, le condenseur de la machine frigorifique peut être relié di- rectement à la chaudière par l'intermédiaire d'une canalisation et sans utilisation d'un dé- flegmateur.
La présente invention permet une constructions simple et peu coûteuse; d'autre part, la machine frigorifique aura un rendement plus élevé,,
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Lorsque l'on utilise l'ammoniac comme agent réfrigérant, les machines frigorifiques doivent être fabriquées en fer et la plus grande épaisseur du matériau, épaisseur nécessitée par la pression intérieure élevée, fait qu'il est impossible de fabriquer les différentes parties de la machine par emboutissage ou par étirage à froid;
par contre, les combinaisons d'agents ré- frigérants et d'agents absorbants, combinaisons conformes à la présente invention rendent possible l'utilisation d'autres métaux que le fer ordinaire, par exemple du fer ou de l'acier inoxydables, du cuivre, du nickel, du zinc, de l'étain, de l'alu- minium ou du plomb, soit seuls, soit sous forme d'alliages, tels que le laiton ou (et) d'autres matériaux tels que le celluloïd et des produits analogues. Les différentes parties de la machine frigorifique telles que la chaudière, le féfri- gérateur, les échangeurs de chaleur, etc... peuvent ainsi être fabriquées par un pressage et un étirage simples et peu coûteux et en un maté- riau relativement mince.
Les différentes parties de l'appareil, telles que la chaudière, le réfrigé- rataur, les échangeurs de chaleur, l'absorbeur, les canalisations tubulaires, etc... peuvent être réunies par brasure, par soudure ou par collage.
On peut également utiliser du verre, du quartz ou d'autres matériaux analogues pour la cons- truction de la machine.
On peut utiliser pour le fonctionnement de la machine la chaleur provenant de n'importe quelle source d'énergie désirée par exemple
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l'électricité, le gaz, les combustibles solides ou liquides ou bien des gaz ou des liquides chauds de toutes espèces. Lorsque l'on a atteint la tempé- rature désirée dans le ou dans les espaces à refroidir la source chauffante ou les sources chauffantes peuvent être mises hors d'action par l'intermédiaire de régulateurs thermiques on communication avec les espaces en question.
Conformément à l'invention, la machine frigorifique peut également fonctionner avec un agent auxiliaire destiné à compenser les pressions, quoique la présente invention ne soit pas limitée à un tel mode de réalisation. De tels agents auxi- liaires sont utilisés dans des machines frigori- fiques à absorption d'un autre genre et, dans cer- tains types de systèmes travaillant d'une manière intermittente ou périodique On recommande comme agent auxiliaire approprié, l'hydrogène et le méthane.
Conformément à l'invention, on peut utiliser de l'hé-' lium ou d'autres gaz. Ces gaz présentent les avantages suivants le-l'hélium est un gaz très léger et très mobile dont le poids n'est que 1,98 fois celui de l'hydrogène ;
2 -contrairement à l'hydrogène, l'hélium est un gaz incombustible;
3 -l'hélium qui est un gaz rare est, con- traitement à l'hydrogèneun gaz complètement inerte au point de vue chimique c'est-à-dire qu'il ne 'peut pas se combiner avec n'importe quel autre corps;
4' -l'hélium est moins soluble dans l'eau que l'hydrogène et, contrairement à ce dernier gaz, il est insoluble dans les corps organiques'ce qui constitue un gros avantagea
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50-l'hélium n'est pas absorbé par les métaux et ne se diffuse pas non plus à travers ceux-ci, cette propriété est très précieuse parce que l'hydrogène, au contraire, traverse très facilement même des cloisons métalliques ayant une épaisseur assez grande. outre l'hélium que l'on peut obtenir à présent à un prix abordable, on peut également utiliser d'autres gaz rares, par exemple l'argon, le xénon, le crypton ou le néon.
Le(xénon est le plus dense de tous les gaz et peut, par conséquent, être utilisé avec avantage dans les machines fri- gorifiques dans lesquelles l'absorbeur est à un ni veau plus élevé que le réfrigérateur. L'hélium ainsi que les autres gaz rares précités peuvent être employés séparément ou en mélanges et être également mélangés à d'autres produits, L'ordre dans lequel les gaz précités peuvent, compte tenu de leur densité, être utilisés, est le suivant :hydrogène, hélium, méthane, néon, argon, crypton, xénon.
Sur le dessin annexé, on a représenté une machine frigorifique à absorption pouvant être utilisée pour la mise en oeuvre de l'in- vention; mais il est évident que la présente invention n'est nullement limitée 4 l'utilisation du dispositif représenté et que l'on peut u- tiliser toutes machines frigorifiques désirées et appropriées ou tous dispositifs pour la production du froid.
Sur le dessin annexé, on a désigné par 1
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la chaudière qui est revêtue d'un isolant calorifuge 2. La chaudière comporte un canal 3, de préférence un tube ou un dispositif analogue, qui la traverse complètement,, La partie infé- rieure du canal de chauffage 3 comporte une source de chaleur qui sur le dessin annexé, est représentée sous la forme d'un appareil de chauffage électrique 4 qui peut avantageusement être réglé pour différentes tensions ou qui peut être réglé de telle manière que l'on puisse modifier son allure et, par conséquent, la vitesse du refroidissement, On peut utiliser à la place de l'appareil de chauffage électrique 4 n'importe quelle autresource de chaleur par exemple un brûleur à gaz ou un brûleur pour combustibles liquides,
auquel cass les gaz brûlés s'échappent vers le haut à travers le canal de chauffage 3. Avant d'être définitivement évacués, ces gaz peuvent d'abord être amenés en contact avec les côtés extérieurs de la chaudière.
Lorsque l'on utilise un appareil de chauffage é- lectrique, la partie supérieure du canal 3 est ob- turée au moyen d'un couvercle.
La chaudière est divisée en deux compartiments savoir un compartiment inférieur 5 et un compartiment supérieur 6 à niveau. La partie supérieure du compartiment 5 est reliée par un tube 7 à la partie supérieure du compartiment 6 ; d'autre part, le compartiment inférieure est relié au compartiment supérieur 6 par l'intermédiaire d'une pompe à liquide 8. La partie inférieure de la pompo à liquide est constituée par une spirale 9 qui entoure le canal de chauffage 3 et qui est ainsi en contact calorifique direct avec le canal
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précité.
On a disposé dans la pompe à liquides un organe 10, de préférence un fil métallique ou un dispositif analogue, ayant une bonne conduc- tibilité calorifique, lequel organe est en contact calorifique direct avec l'appareil de chauffage 4, d'une part, et avec l'espace in- térieur libre de la pompe, d'autre part. L'organe 10 conducteur de la chaleur (fil métallique ou dispositif analogue) est avantageusement en cuivre, en argent, en platine, etc.,. ou en d'autres allia- ges appropriés.
La chaudière est également reliée, au moyen d'une canalisation 11, à un condenseur 12 qui, comme on l'a représenté sur le dessin, est formé d'un tube plié en forme de spirale ou de toutes autres manières convenables, lequel condenseur, lorsque l'on utilise le refroidissement à l'air, présente une surface tellement développée que l'on obtient un effet de condensation suffisant à l'aide du refroidissement à l'air seul. Le condenseur 12 peut également êtrerefroidipar un liquide; il suffit, à cet effet, de l'entourer d'un liquide en mouvement ou en circulation, par exemple de l'eau.
Le condenseur 12 est relié, par l'in- termédiaire d'un tube 13 dirigé vers le bas et d'un tube 14 dirigé vers le haut, au répartiteur d'agents réfrigérants 16 du récipient ou du ré- frigérateur.- absorbeur combiné 15, le répartiteur étant avantageusement muni d'un ou de plusieurs ajutages 17. La partie supérieure du réfrigéra-
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teur-absorbeur 15, partie qui fait office de réfrigérateur, estreliée, par l'in- termédiaire d'un ou de plusieurs tubes, de cloisons séparatrices ou de dispositifs analogues 18, à la partie inférieure du récipient 15, par- tie faisant fonction d'absorbeur.
La partie médiane du réfrigérateur-absorbeur et la partie médiaire du tube, de la paroi séparatrice ou des dispositifs analogues 18 sont munies de nervures de refroidissement ou de nervures de chauffage, de canaux, d'ondulations, de plis ou de dispositifsanalogues de manière que l'on obtienne une bonne transmission de la chaleur entre les agents qui ruisellent à travers le réfrigérateur-absorbeur 15 c'est-à-dire entre le mélange froid de vapeur de l'agent réfrigérant et d'agent auxiliaire, d'une part, et l'agent auciliaire plus chaud retournant vers
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la partie formant réf r.gérat eup, c'est-à-dire le produit de condensation de l'agent réfri- gérant qui fait retour, d'autre part.
L'organe ( ou les organes ) 18 est formé avantageusement, à sa partie supérieure, d'un disque 19 ou d'un dispositif analogue, de manière que l'on obtienne un ou plusieurs ori- fices en forme de fentes 20 fonctionnant à la manière d'injecteurs. La partie inférieure 21 s'arrête à une certaine hauteur ce qui rend possible le retour correct de l'agent auxiliaire.
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La partie inférieure de la chambre de niveau 6 de la chaudière 1 est d'autre part reliée par l'intermédiaire d'un tube 22, d'un échangeur de cha- leur 23 et d'un autre tube 24 à un répartiteur de liquide
25 disposé la partie inférieure du réfrigérateur- absor- beur et à un niveau inférieur à celui du compartiment
6. Le tube 24 a la forme d'une spirale ou toute autre forme appropriée afin d'être efficacement refroidi à l'air. Le fond du réfrigérateur-absorbeur est relié, par un tube 26 à l'échangeur de chaleur 23 et, par l'inter- médiaire d'un prolongement tubulaire 27, à la partie inférieure de la chaudière 1.
L'échangeur de chaleur 23 qui, dans la forme représentée, est formé de deux tubes concentri- ques, est de préférence en forme de spirale ou da toute autre forme appropriée. Pour empêcher les pertes de chaleur, les tubes 22, 26 et 27 et l'échangeur de chaleur sont avantageusement calorifugés.La machine frigorifique reçoit également une quantité appropriée d'agents réfri- gérants et d'agents absorbants, par exemple un corps organique approprié et un agent absorbant convenable pour le corps précité ainsi qu'un agent auxiliaire pour compenser la pression, par exemple un gaz inerte. -.1, de l'hydrogène, etc. avec ou sans addition d'autres produits.
La machine frigorifique continue fonctionne de la manière suivante: lorsque l'on chauffe la chaudière au moyen de l'appareil de chauffage 4 la chaleur est communiquée à travers les parois du canal au mélange famé d'agent absorbant et d'agent réfrigérant, et. d'être par .
.mélange qui se trouve dans la chaudière 1 directement, à la p@mpe à liquide 8-9, la chaleur communiquée à ladite pompe étant partiellement concentrée par l'organe 10.
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L'agent réfrigérant,qui se vaporise bien plus facilement que l'agent absorbant, est chassé sous l'action du chauffage, partie directement hors de la chaudière, par le tuyau 7 et partie dans la pompe, principalement au point où se trouve l'organe de chauffage 10. L'agent réfrigérant chassé forme des bulles de gaz dans la pompe et ces bulles amènent le liquide qui se trouve dans la pompe sous forme de petites colonnes liquides dans le compartiment supérieur de niveau 6 à partir duquel la solution absorbante appauvrie (agent absorbant com- plètement ou partiellement débarrassé d'agent réfrigérait s'écoule par le tube 22, par l'échangeur de chaleur 23,
dans le tube 24 où il monte pour être finalement réparti au dessus des organes d'absorption ou des surfaces d'ab- sorption que l'on a prévus dans la partie infériaure du réfrigérateur-absorbeur combiné, ces organes ou surface! formant les parois internes du répipient 15 ou une par- tie de ces parois. Par suite de la concentration de la chaleur dans l'organe 10, le liquide arrive doucement sûrement et vers le haut dans la chaudière 1. La spirale de pompe 9 ne doit pas nécessairement être en contact calorifique direct avec le canal de chauffage 3, car la partie principale de la chaleur nécessaire devant être cédée à la pompe peut être amenée par l'organe 10 ; on peut également prévoir une disposition d'une partie de la pompe en dehors de la chaudière.
Les vapeurs de l'agent réfrigérant qui se trouvent dans le compartiment supérieur de niveau 6 s'échappent par le tube 11 et se condensent dans le condense condeuseur 12, l'agent réfrigétant s'écoulant ensuite par le tube 13. Grâce à l'agent auxiliaire gazeux introduit dans la machine frigorifique, par exemple l'hydrogène, agent qui est à une pression appropriée,
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la condensation des vapeurs d'agent réfrigérant peut avoir lieu dans le condenseur qui est sensible- ment plus chaud que la partie supérieure du réffi- gérateur absorbant.
Etant donné que le condenseur 12 est à un niveau supérieur à celui du répartiteur 16 l'agent réfrigérant condensé provenant du tube 13 monte dans le tube 14 et est divisé par l'organe 17 au dessus des organes évaporateurs que l'on a prévus dans la partie supérieure du réfrigérateur-absorbeur. Con- formément à la présente invention, ces derniers organes sont constitués de préférence par les parois internes du récipient, les grandes surfaces néces- saires étant obtenues par le moyen de saillies oud de dispositifs analogues . Afin que l'agent réfrigérai puisse être plus facilement réparti au dessus des surfaces de vaporisation, celles-ci sont avantageuse- ment passées au jet de sable ou sont recouvertes d'une matière poreuse.
La partie supérieure du réfri- gérateur soutire de la chaleur dans son ambiance c'est-à-dire dans l'espace ou dans les espaces à refroidir et elle cède la chaleur à l'agent réfrigé- rant qui ruisselle le long des surfaces d'évaporation; cet agent réfrigérant s'évapore en absorbant de la chaleur se qui fait que la tempétature baisse dans le réfrigérateur. :Etant donné que l'agent réfrigérant absorbe directement de la chaleur à travers lesparois du récipient, la transmission de la chaleur du milieu dans lequel se trouve le réfrigérateur à l'agent réfrigérant qui ruisselle se fait dans des conditions particulièrement bonnes.
La différence de pression de l'agent réfrigérant entre la partie
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supérieure plus froide du râfrigératetr-absorbeur et les autres parties plus chaudes de l'appareil est
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compensée par l'agent auxiliaire introduit dans l'appa- reil. Les vapeurs de l'agentréfrigérant qui se sont produites par évaporation se mélangent avec l'agent auxiliaire dans le réfrigérateur-absorbeur 15 et le mélange gazeux froid est acheminé dans la partie inférieure du. récipient 15 oû il se rencontre avec le liquide absorbant pauvre qui ruisselle sur les surfaces d'absorption. Les vapeurs de l'agent réfrigérant sont alors absorbées par l'agent absorbant qui se trouve ainsi concentré.
L'agent auxiliaire libéré retourne par l'organe (ou les organes) 18 vers la partie supé- rieure du récipient 15 ou il se mélange de nouveau avec les vapeurs de l'agent réfrigérant.Ce mélange de gaz est de nouveau amené dans la partie inférieure du récipient et le cycle de travail se répète. Les organes d'absorption ou surfaces d'absorption sont avantageusement organisés et disposés de la même manière que les surfaces d'évaporation supérieures décrites précédemment.
Le liquide absorbant concentré s'écoule à travers le tube 26, l'échangeur de chaleur 23 et le tube 27 dans la partie inférieure de la chau- dière 1 d'où il est de nouveau ramené par l'intermé- diaire de la pompe 8-9 dans le compartiment supérieur 6; à partir de ce compartiment il s'éboule à l'état de solution pauvre par le tube 22 et le cycle de travail recommence. Simultanément l'agent réfrigérant chassé de la chaudière abanionne celle-ci par le tube 11.
Le rendement de la machine frigorifique est augmenté par lefaitque la solution absorbante chaude et pauvre qui sort ,de la chaudière par le tube 22 échange, dans l'échangeur de chaleur 23, la chaleur avec le liquide absorbant concentré mais plus
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froid provenant du récipient 15 et s'écoulaht par le tube 26. La solution qui d'écoule dans le tube 24 dans le sens de la flèche est encore refroidie davantage dans ce tube avant d'être répartie par l'intermédiaire du répartiteur 25 sur les surfaces d'absorption.
La chaleur libérée,lors de l'absorption est cédée par l'intermédiaire des parois du récipient, soit direc- tement à l'air ambiant soit à un liquide soit à un courant de liquide en circulation tel que de l'eau. e. passage du mélange formé de vapeurs de la partie supérieure, a la partie supérieure d'agent réfrigérant et de l'agent auxiliaire du réci- pient 15 ainsi que le retour de l'agent auxiliaire à la partie supérieure ont lieu en partie sous l'action du choc mécanique ou effet d'injection de l'agent réfri- g4rant condensé sur l'agent auxiliaire dans l'organe
17 et par l'intermédiaire du frottement mécanique gaz¯. exercé sur le dit agent par le liquide réfrigérant et la solution absorbante qui ruisselle le long des parois du récipient;
ce passage a également lieu partie par le fait que le mélange est en lui-même plus lourd que l'agent auxiliaire seul et partie par ce que l'agent auxiliaire qui s'écoule vers le bas accuse, par suite du refroidissement dans la partie supérieure, un poids spécifique plus grand que l'agent auxiliaire chau / provenant de la partie inférieure et retournant dans la partie supérieure, agent auxiliaire qui est plus chaud par suite de l'absorption.
Un échange de chaleur (et de température) a lieu dans la partie médiane du récipient 15 entre, d'une part, le mélange de gaz froid provenant de la partie supérieure froide du récipient 15, partie faisant fonction de réfrigératax et d'autre part l'agent auxiliaire sensiblement plus chaud et provenant de la partie supérieure ainsi que
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l'agent réfrigérant condensé qui ruisselle, cet échange est favorisé considérablement par la construction sus-visée de cettepartie médiane et de l'organe 18.
Etant donné que conformément à l'invention les paro,is du récipient 15 peuvent être faites en un matériau très mince, la transmission onéreuse de chaleur depuis la partie inférieure chaude jusqu'à la partie supérieure froide se trouve diminuée dans une grande mesure par le matériau lui-même. Par suite de l'échange de chaleur éaonomique dans la partie médiane du récipient 15 on peut obtenir des températures plus basses et une formation de glace par la congélation d'eau, plus rapide; dans ce but la machine ffigorifique comporte, dans levoisinage du réfrigérateur, des moules ou récipients dans lesquels on peut fabriquer des blocs de glace.
La présente invention peut être ,ppli- quée à tous les genres de machines frigorifiques là absorption.
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