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" PROCEDE ET DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT DES GAZ PAR CONTACT AVEC UN LIQUIDE "
Il existe de nombreux types d'échangeurs de température ayant pour objet de mettre en aontact plue ou moins prolonge un gaz à refroidir avec un liquide refroidisseur, soit di- rectement, soit par l'intermédiaire d'un ventilateur ou si- milaire.
Le procédé le plus courut consiste à faire ruisseler un liquide refroidisseur sur des surfaces appropriées, constituées soit par des étoffes, soit par des plaques dise
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posées verticalement oú inclinées, des tuyauteries ou autres et à diriger, au moyen d'un ventilateur par exemple, le gaz à refroidir sur ces nappes liquides ou surfaces humides.
Par ce procédé, la vitesse de circulation du gaz à refroidir est en général très différente de la vitesse du liquide @ réfrigérant, sans que l'opérateur se préoccupe d'ailleurs des @ directions suivies par le liquide et par le gaz. Il en résulte que les moyens connus ont pour effet de réduire la durée de contact du gaz à refroidir avec une portion déterminée de liqui de, l'opération de refroidissement s'effectuant môme à @ contre-courant. Tous ces moyens présentent l'inconvénient de favoriser l'évaporation d'une certaine quantité de liquide réfrigérant.
A la suite de diverses expériences, le Demandeur a fait les remarques suivantes, au sujet du refroidissement de l'air par contact avec de l'eau.
Si de l'air non saturé vient en contact avec une nappe d'eau, il en résulte une saturation de l'air même si la température de l'eau est inférieure à celle de l'air.
Cette saturation est d'autant plus rapide que la vitesse de l'air par rapport à celle de l'eau est plus grande La vitesse de saturation décroît avec la température de l'air. La vitesse de saturation est inversement proportionnelle au degré de saturation de l'air.
@ Le Demandeur a été naturellement amené à conclure des remarques ci-dessus, que si l'air n'a pas de vitesse relative par rapport à la nappe d'eau, il ne se produit qu'un simple @ échange thermique par contact entre les deux fluides en qu'il sence. L'air n'abandonnera une partie de la vapeur d'eau qu'il contient que si, par suite d'un abaissement de sa température, sa saturation atteint 100 %.
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En conséquence, si dans un éohangeur de température, l'air a une vitesse très différente de celle de l'eau de refroidissement, soit que la vitesse de l'air soit très grande (on admet en général une vitesse de l'air de 7 mis. dans les refroidisseurs d'air) soit que la vitesse de l'air vienne s'ajouter à celle de l'eau de refroidissement (parce que les déplacements de l'air et de l'eau s'exercent dans des direc- tions différentes) l'air commencera par se saturer au con- tact de l'eau, ce qui est précisément à rencontre du but poursuivi.
Cette saturation pourra être activée par suite de l'abais- sèment de température résultant d'une évaporation partielle de l'eau mise en contact avec l'air. Il en résultera que l'accroissement de la teneur en eau de l'air, sera d'autant moins grande que l'écart de température entre l'eau et l'air sera plus grand. (Généralement cet écart de température n'est que de deux ou trois degrés, car au point de vue économique. il y a intérêt à opérer à des températures d'eau de refroidis. ornent aussi élevée que possible. Le prix de revient du froid est d'autant plus grand que la chaleur est absorbés à des températures plus basses).
Contrairement aux méthodes connues, le procédé objet de la présente invention se caractérise en ce que la vitesse ..écoulement du liquide da refroidissement est utilisée pour entraînement. principalement par un effet de viscosité, du gaz de façon que les deux fluides en présence se déplacent en principe sans mouvement relatif.
L'invention vise à titre de moyens pour la mise en oeuvre du procédé cidessus défini, les points suivants : a) Les surfaces d'écoulement du liquide de refroidissement sont constituées de préférence par des profilés métalliques de section quelconque disposés verticalement ou inclinés,
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ces surfaces d'écoulement étant soit directement placées dans le bcal dont on veut refroidir l'atmosphère, (gaz, Tapeur, air,) soit disposées dans un coffrage approprié, en communica- tion avec la dite enceinte au moyen de simples ouvertures ou gaines d'amenée et de sortie.
b) La vitesse d'écoulement du liquide de refroidissement est réduite en fin de course dans l'enceinte où s'effectue l'échange thermique par l'interposition d'une surface appro- priée sur le trajet suivi par le liquide, de manière à facili- ter la condensation des vapeurs tenues en suspension dans l'enceinte précitée. c) Une résistance ou réducteur de vitesse fixe ou mobile est prévue en un point convenable de la surface d'écoulement du liquide et de préférence entre la partie supérieure, plus spécialement utilisée au refroidissement du fluide, et la partie inférieure plus spécialement réservée suivant b) à la condensation des vapeurs en suspension dans cette enceinte.
Une forme de réalisation d'un ensemble pour la mise en oeuvre de l'invention est représentée, à titre d'exemple seu- lement au dessin annexé dans lequel :
La Fig. 1 représente un dispositif d'echangeur de tempéra- ture en élévation.
La Fig. 2 représente une vue de profil correspondant à la fig. 1.
Cet appareil ou échangeur de température comporte, d'une part, des moyens d'amenée du liquide réfrigérant à la partie supérieure dès surfaces d'écoulement, d'autre part, des moyens permettant, comme indiqué, de réduire la vitesse d'écoulement de ce liquide; enfin, un dispositif réalisant l'appel du fluide à refroidir, gaz, vapeur et plus spécialement l'atmosphère de locaux d'habitation ou autres, ainsi que l'évacuation de ce fluide après refroidissement,
Les surfaces d'écoulement sont constituées par des
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profilés 1 à section en 17 par exemple, qui se prêtent tout particulièrement à l'entraînement du fluide à refroidir.
La section de ces profilés peut toutefois être différente de celle représentée et, entre autres, elle peut être en T, dou- ble T, cruciforme, demi circulaire, etc.. Ces profilés sont disposés inclinés et reçoivent à leur partie supérieure la liquide réfrigérant, lequel est d'abord aspiré, par un groupe ' moto-pompe 2 ou similaire, d'un bassin 3 dans lequel est pré. vu un serpentin de refroidissement 4 et refoulé ensuite par la tuyauterie 5 au dessus, des surfaces d'écoulement où cette tuyauterie forme collecteur 6. Celui-ci comporte des orifices de sortie 7 du liquide en regard de chacune des surfaces d'é- coulement qui sont disposées dans une gaine 8 comportant un revêtement métallique 9.
Dans le cas où le fluide à refroidir est l'air d'une salle par exemple ou de toute autre enceinte, cet air s'élève à la partie supérieure de la salle ou de l'enceinte au fur et à mesure de son élévation de température et se présente ainsi au-dessus de la gaine 8 dans laquelle son entraînement s'ef- fectue, provoqué par le ruissellement du liquide réfrigérant sur les surfaces d'écoulement. L'air à refroidir peut être dirigé à la partie supérieure des dites surfaces par un ven- tilateur ou similaire.
L'entraînement du fluide et son refroidissement dépendent de la vitesse d'écoulement du liquide, de la longueur du che- min parcouru par celui-ci, de la forme et la disposition adoptées pour les surfaces de ruissellement, enfin de la température et de la nature même du liquide. Au cours de cette première phase de l'opération.. il ne se produit qu'un abais- semant de température du fluide.
A partir d'une certaine hauteur, la vitesse d'écoule- ment du liquide est brusquement réduite, soit en utilisant
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une surface d'écoulement afférente, présentant une plus grande résistance, suit en modifiant la direction d'écoule- ment du liquide, soit encore en intercalant une résistance fixe ou mobile sur la totalité ou une partie seulement de la nappe liquide. Cette réduction de vitesse a pour effet de diminuer en même temps la vitesse d'entraînement du fluide et de faciliter la condensation d'une partie des vapeurs con- tenues dans l'ambiance refroidie.
Cette condensation a pour effet de compléter le refroidissement de l'ambiance et de l'assécher; elle provoque en outre un nouvel entraînement du fluide et facilite le dégagement du fluide refroidi à la par- tie inférieure du circuit.
Dans la forme de réalisation représentée, la réduction de vitesse du liquide réfrigérant est obtenue en disposant par exemple, au-dessous des surfaces d'écoulement 1 une paroi qui présente des parties inclinées 10, 11 et 12, alternant avec des parties verticales, et sur lesquelles le liquide tombe en cascade à sa sortie des profilés. Celui-ci s'écoule enfin dans la cavité 3 constituant bassin où il est refroidi, comme in diqué précédemment, par le serpentin 4 en vue d'un nouveau cir- cuit, tandis que l'air refroidi au contact du liquide est libéré à travers les ouvertures du coffrage prévu en 13.
L'échangeur de température précédemment défini peut re- cevoir de multiples applications, dans tous les cas notamment où il est requis de maintenir la température d'une enceinte dans des limites déterminées.
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