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Evaporateur Carboglace-
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h22292hQQQ2QQ9k2Q22h22Q22Qhh2h22
Par suite/de l'utilisation de l'acide carbonique (glace sèche) dans l'industrie frigorifique, on est arrivé à la standardisation des blocs de carboglace, et c'est non seule- ment des dimensions des blocs qu'il faudra tenir compte dans leur utilisation pour la réfrigération, mais également de leurs propriétés thermiques.
Les blocs de carboglace utilisés le plus couramment, ont les caractéristiques suivantes:
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<tb> 1. <SEP> Bloc <SEP> cylindrique <SEP> 2. <SEP> Bloc <SEP> cubique
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<tb> Poids <SEP> : <SEP> 10 <SEP> kg <SEP> 20 <SEP> kg
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<tb> Diamètre: <SEP> 180 <SEP> mm <SEP> Longueur <SEP> 250 <SEP> mm
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<tb> des <SEP> bords:
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<tb> Hauteur: <SEP> 300 <SEP> mm
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Poids spécifique, en moyenne: 1,3 kg/dm3
Ces dimensions, parfaitement appropriées à réduire au mi- nimum possible les déperditions de froid durant la fabrication et le transport des blocs depuis leur lieu de production jusqu'à leur endroit d'utilisation, sont cependant parfois
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inadéquates pour l'utilisation frigorifique rationnelle de la carboglace, à savoir:
le dégagement d'un plus grand potentiel frigorifique par heure et par volume, maintenu constant durant la totalité de la période de réfrigération, malgré la diminution de carboglace par suite de sa subli- mation. Ces desiderata auront comme suite la nécessité d' augmenter les surfaces d'échange de l'agent frigorifique dans un appareil évaporateur, et de maintenir constantes ces surfaces durant les périodes de réfrigération.
Il en résulte la construction de récipients appropriés (évaporateurs) à surfaces d'échange métalliques. Il est d' usage, d'équi-per les surfaces d'ailettes du côté "air", mais il résulte des études spéciales de l'inventeur, qu'il n'y aura pas avantage d'augmenter ces surfaces par rapport au côté "carboglace" au-delà d'une certaine limite, sans,, dernières augmenter simultanément l'importance de ces sur aces.
Sui- vant l'invention, ceci est réalisé par de nouvelle, con- structions d'évaporateurs à glae sèche, caractérisés par une puissance frigorifique très élevée et 1 grand rendement par rapport au volume de l'agent frigorifique, tout en occu- pant un espace très restreint, notamment par rapport à la base de ces appareils. En même temps, les évaporateurs de construction décrite ci-dessous, représentent encore d'autres avantages de service et de construction qui ressortiront de la description détaillée ci-après.
La réalisation de l'invention est représentée à titre d' exemple, par les figures 1 à 17, et la forme des évapora- teurs y démontrés est adaptée à l'utilisation de blocs cy- lindriques; cependant, il y aura lieu d'utiliser également des blocs cubiques, en morlifiant la section des évaporateurs en conformité avec la forme des blocs utilisés à l'intérieur.
Fig.1 et 2: La quantité totale G (kg) de carboglace de chaleur latente c (frig/kg), requise pour la transmission de Q frig/h durant une péri,de de réfrigération de z heures, est
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déterminée par l'équation: G = Q.z.1- , Cette quantité sera c subdivisée en un certain nombre i de tranches, ce nombre ré- sultant de la relation i = Fo:
Fo1, où Fo (m2) représente la surface totale de contact de carboglace avec la surface de l' évaporateur, établie à base d'une autre équation à déterminer ci-après, où/ (m2) représente la surface de contact de chaque tranche avec l'évaporateur, cette surface étant donnée par les dimensions du bloc utilisé et étant identique à la surface de base, sur laquelle reposera la tranche de carbo- glace.
Quant à la surface totale Fo ,- nécessaire pour la transmission économique et efficace d'un montant de Q frig/h de la glace sèche par un éva,orateur, dont la surface extéri- eure en contact avec l'air ambiant est aggrandie au montant de par rapport à la surface intérieure de l'évaporateur en contact direct avec l'agent frigorifique logé à son intérieur,- celle-ci résulte de 1'équation Fo= Q 1, dans la- tL-To k1 quelle tL= la température de l'air ambiant en C, to= # # " l'agent frigorifique k1= un coefficient de transmission à déterminer, et qui s'établira par l'équation 1/k1 = 1/[alpha]## + ####, où k1 [alpha]## # [alpha] = coefficient de transmission (frig/h m2 C)
# = FR:Fo = agrandissement de la surface extérieure FR par rapport à la surface de contact de la glace sèche avec la surface de transmission # = conductibilité thermique de l'acide carbonique en état de vapeur (env. 0,012 frig/h m 0) #1 = épaisseur moyenne (en mètres) de la couche de va- peur d'acide carbonique, formée par suite du dégage- ment de Q frig/h entre la surface de contact du bloc de carboglace et la surface de transmission de l' évapurateur # = #### = rapport d'agrandissement effectif des surfaces ##= rendement de l'évaporateur
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Quant à ce rendement ##, celui-ci est déterminé par le rapport ##=(1/[alpha]+##/#):
(1/[alpha]+######) rapport ##=(1/[alpha]+##/#) :(@/[alpha]+ #####)#
Le nombre approprié i de tranches, ayant été déterminé d'a près ce qui précède, il en résulte, comme hauteur ho1 de chaque tranche, ho1= G ,où [gamma]signifie le poids spécii.Fo1#[gamma] @ tique (kg/m) de l'agent frigorifique. Avec référence aux figures 1 et 2, chaque tranche 1, ayant la hauteur ho1 et les cotes caractéristiques do1 et Foi de sa base, repose par son propre poids sur un disque 2 de matériel de bonne conductibi- lité, tel que p. e. l'aluminium, le cuivre, l'acier, la fonte, les alliages.
Chaque tranche est entourée d'une enveloppe 3, dont la haute-au h1 s'adapte à la hauteur ho1 des tranches 1, et dont les contours intérieurs (di) s'adaptent aux contours extérieurs (do1) des tranches de glace sèche. L'ensemble de 1 évaporateur est formé par superposition alternative de disque 2 et d'enveloppes 3, reliés ent@e eux par les boulons 4, dans lesquels s'engagent les disques 2 par des trous appropriés 5.
Les trous 6, prévus dans les disques, serviront à l'échappe- ment des vapeurs dégagées à l'intérieur de l'appareil, et un tuyau d'échappement 7 prévu sur le couvercle ou à tout autre endroit utile., permettra l'échappement de ces vapeurs, soit vers l'extérieur, soit dans la chambre froide, soit dans son isolation calorifuge.
Si l'on prévoit un bon contact entre les disques 2 et les enveloppes 3, ces dernières construites en métal, il y aura moyen de faire usage également des surfaces extérieures des anneaux formant enveloppe (circonférence u1 multipliée avec la hauteur h1) pour la transmission du froid, et il en ré- sulte une surface extérieure totale de transmission de froid:
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FR = .F 3 (Ui.h1 + Fp1).i où Fp1= cr.Fo1-U1.h1 , cette der- nière valeur constituant la partie de chaque disque en con- tact avec l'ambiance à refroidir (cote caractéristique DP1).
De cette façon, on obtiendra un évaporateur maniable, de construction simple et à grand rendement, n'occupant qu'un
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espace très restreint, ce qui permet sa suspension au plafond ou sa disposition à tout autre endroit convenable, afin de réfrigérer utilement les locaux ou de créer une zone de com- fort à proximité des appareils. Egalement, on pourra installer l'évaporateur à bord de véhicules, p.e. dans les wagons-lits et wagons-restaurants. En plus, il y aura moyen de réfrigérer des boissons ou des denrées périssables, soit en les posant sur le couvercle de l'évaporateur, soit en les enfermant dans des compartiments spéciaux à intercaler entre les disques de l'appareil.
Grâce à sa construction de grande simplicité, le nouveau système d'évaporateur permettra son adaptationsimple et.effi- cace aux différentes conditions de service.
A. La capacité frigorifique Q, étant maintenue constante: a. on réduira la période de réfrigération z : en introduisant des tranches à hauteur initiale ho1 ré- duite. b. on prolongera la période de réfrigération z, sans ra- vitaillement intermédiaire en carboglace: en augmentant le nombre i de tranches et de disques, et en réduisant simultanément la transmission de froid entre disques et tranches au moyen d'intercalage entre celles-ci de couches d'isolation, suivant usage ( pla- ques en bois, papier, feutre etc.).
B. La période de réfrigération z, étant maintenue constante': a. on réduira la capacité frigorifique Q : en réduisant la transmission de froid entre disques et tranches, suivant procédé A. b, et en introduisant des tranches de hauteur initiale ho1 réduite. b. on augmentera la capacité frigorifique Q : en augmentant le nombre de tranches i et le nombre de disques.
0. Toute autre combinaison voulue, telle que l'agrandisse-
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era par l'adaptation utile des procédés renseignés ci-avant.
Les Fig. 3 (coupe longitudinale) et Fig.4 (coupe transver- sale) montrent une variante d'exécution du système d'échappe- ment des vapeurs -le l'évaporateur, reniant superflu l'aménage- rient de trous spéciaux 6 dans les disques 2, ainsi que la con- struction -du f ube d'échappement 7. A cette fin, l'un des bou- lons 4, le boulon 4a, traverse l' intérieur de l'évaporateur, de sorte qu'il restera suffisamment d'espace de passage entre le boulon 4a et les trous 5a, afin de permettre aux v peurs dégagées de s'échapper par l'intérieur du boulon-même, et ceci par un trou 7 foré dans le boulon de façon à communiquer par un canal 8 avec l'extérieur de l'appareil. Les trous 5a des deux disques extrêmes, formant plancher et couvercle, sont fermés par les rondelles 9, formant joint.
Les Fig.5 (coupe longitudinale) et Fig. 6 (coupe transversale montrent une variante de construction de l'évaporateur. Cette variante s'impose par suite de l'arrangement vertical des ai- lettes, ce qui présente parfois des avantages pour le passage de l'air autour des ailettes. Les tranches de carboglace re- posent sur les plaques métalliques 3 de forme appropriée.
Chaque plaque forme avec son enveloppe 3 une espèce de bol, de sorte que ces deux pièces, reliées ensemble par soudure, fonte, emboutissages, ou par tout autre moyen, ne constituent qu'une seule unité thermique. L'augmentation nécessaire de la surface extérieure est réalisée par les ailettes 10 aménagées en sens vertical ou sous tout autre angle utile par rapport à l'axe de l'évaporateur, et leur contact thermique avec le rebord du @ol peut être réalisé pareillement par soudure, fonte, embou- tissage ou par tout autre moyen approprié. Ainsi, les pièces 2, 3 et 10 constituent un élément réfrigérateur.
Leur assembla- ge, qui formera l'évapo ateur, se fait par superposition et, ensuite,par verouillage des éléments par tout moyen approprié, tel que par exemple par l'étrier 11 fermé par une barre 12
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avec vis de serrage 13. L'échappement des vapeurs se fait par l'axe creux 14 de la vis 13, dont l'ouverture correspond à un trou 15 prévu dans le couvercle, tandis que tous les éléments, à l'intérieur de l'évaporateur, sont en communication entre eux par les trous 6. La fermeture des joints entre les éléments pourra se fire par les anneaux 16 servant de joints.
Afin d'adapter l'évaporateur aux différentes conditions de service, on se servira des combinaisons indiquées ci-avant, et les ouvertu@es 17 (Fig.6a), prévues à différente, intervalles dans l'étrier 11, permettront l'introduction de la barre 12 de fermeture aux endroits voulus, afin de pouvoir modifier le nombre d'éléments réfrigérateurs constituant l'ensemble de l' évaporateur.
La figure @ correspond à une coupe longitudinale de la fig.
5, et elle montre une variante d'assemblage des éléments. Cette variante permet l'assemblage des éléments par filetage.
Les fies. 8 et 9 montrent en coupe longitudinale une autre forme de construction de l'appareil. Les éléments réfrigéra- teurs consistant en une plaque 2, forment des garnitures logées dans un évaporateur en forme de cuvette, dont la face extéri- eure 3 est munie l'ailettes 10, Afin de garantir le bon contact entre les garnitures 2 et la cuvette 3, et afin de les empêcher de culbuter, les rebords des claques 2 sont repliés. En même temps, la forme conique de la cuvette garantira les distances appropriées entre les garnitures.
Les figs. 10 (coupe longitudinale) et 11 (coupe transversale) représentent un autre type d'évaporateur, dans lequel l'intro- duction des tranches de carboglace dans leurs compartiments respectifs se fait au moyen l'une subdivision de l'évaporateur en plan vertical, de sorte qu'un certain nombre de plaques 2, d'enveloppes 3 et d'ailettes 10 forment une unité du point de vue construction, divisée en deux pièces reliées par charnières 17 ou tout autr moyen approprié, et dont la bonne fermeture
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est assurée par des bandes 16 en matière plastique. La, commu- nication intérieure entre les compartiments à glace sèche en vue de l'échappements des vapeurs, se fait par les fentes restant ouvertes entre les deux moitiés formant les plaques 2de support des tranches.
Tandis que les évaporateurs décrits jusqu'ici nécessitaient la subdivision en tranches de hautenn ho1 des blocs de carbo- glace avant leur introduction dans les compartiments de l'éva- porateur, la variante suivant figs. 12 à 15 a pour objet la subdivision des blocs en même temps que leur introduction. Fig.
12 montre un évaporateur, subdivisé par coupes longitudinales en trois pièces, vu du côté couvercle, la fig. 13 montre le même appareil ouvert, vu en direction X. La fig. 14 (coupe transversale) représente 1'évaporateur fermé, et la fig. 15 en donne une coupe longitudinale. Les plaques 2, enveloppes 3 et ailettes 10, disposées dans l'orientation voulue, forment une unité, dans laquelle l'introduction du bloc de carboglace se fait grâce à la subdivision de l'appareil en trois sections, dont les enveloppes 3a, 3b, 3c sont reliées par des charnières.
Les plaques 2a, 2b, 2c forment les segments d'un obturateur, qui se recouvrent partiellement en fermant l'évaporateur. Dans la position ouvert=, les bords des compartiments 2a et 2b viennent toucher l'enveloppe du bloc selon les cercles du dia- mètre do1 des'-son- introduction dans l'appareil. Rendant la fermeture de l'appareil, les bords dentelés des plaques 2a, 2b, 2e servent en même temps a couper le bloc en tranches d'une hauteur prédéterminée.
Tandis que les évapora Leurs traités Ji-avant permettaient la variation de leur capacité frigorifique au moyen d'intercalage de plaques calorifuges entr lestranches 1 et les plaques métalliques 2, cette variation peut être obtenue dans les appareils équi-pés d'obturateurs, en variant la distance entre les éléments formant l'obturateur, et ceci, par exemple, en intercalant simplement des rondelles dans les charnières reli- ant les enveloppes. En augmentant cett distance, il se formera
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gazeuse une gaine entre les segments (au lieu de leur contact direct), de sorte que la capacité de transmission de froid de chaque obturateur sera diminuée.
L'application des évaporateurs décrits ci-dessus est illu- strée à titre d'exemple par les fies. 16.et 17. La fig.16 montre un évaporateur disposé au milieu d'une table, et le froid se répand sur les occupants de la table, tandis que le givre formé est recueuilli dans la gouttière 11. La fig.17 montre le même appareil monté sur un piédestal, et au-dessus de l'évaporateur est mont:: un-? lampe électrique, cette lampe étant (le préférence du type à #lumière froide", tel que par exemple les lampes remplies de gaz émetteurs.
Revendications: 1. Evaporateur à carboglace, caractérisé en ce que l'agrandisse-- ment Fo:Fo1 en surface de carboglace, indispensable pour rendre efficace un agrandissement #= FR:Fo de la surface de transmissi- on de froid, est réalisé par superposition d'un nombre i de plaques (2) bonnes conductrices, sur lesquelles reposent les tranches (1) de carboglace de hauteur ho1 , tout en maintenant quasi constant l'encombrement Fo1, de façon que la transmission de froid par les plaques (2) vers la surface extérieure FR s'effectu en direction radiale a travers la circonférence ex- térieure des plaques.