<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnements aux appareils frigorifiques à absorption.
Cette invention est relative aux appareils frigorifi- ques à absorption et elle concerne plus particulièrement les dispositifs pour y faire circuler des fluides. Le but de l'in- vention est de procurer des montages perfectionnés pour la circulation des fluides, assurant une circulation sûre aux allures voulues, et de favoriser ainsi une réfrigération effica- ce.
Suivant-la présente invention, un appareil frigorifi- que utilisant un gaz inerte comporte des dispositifs pour faire circuler le gaz inerte et des dispositifs pour dériver de la
<Desc/Clms Page number 2>
circulation de gaz inerte principale une fraction de ce gaz et utiliser cette fraction en vue de provoquer la circulation de la solution d'absorption.
Ainsi, dans une forme d'exécution de l'invention, un appareil frigorifique à absorption continue comporte une pompe à entraînement mécanique pour faire circuler un gaz iner- te égalisateur de pression entre un évaporateur et un absor- beur, une pompe à émulsion pour faire circuler une solution d'absorption entre un absorbeur et un bouilleur, et des dispo- sitifs pour dériver de la circulation principale une fraction du gaz inerte sous une pression produite par la pompe à entraî- nement mécanique et l'utiliser dans la pompe à émulsion en vue de provoquer la circulation de la solution d'absorption.
L'invention englobe aussi le procédé perfectionné pour faire fonctionner les appareils frigorifiques à absorption.
On peut faire circuler le liquide d'absorption à travers l'absorbeur en contrecourant par rapport au débit prin- cipal de gaz inerte.
Il est avantageux d'employer comme gaz inerte un gaz sensiblement plus lourd que l'hydrogène. Ainsi, on a trouvé qu'au moyen d'un gaz comme l'air ou l'azote une différence de pression équivalente à plusieurs pouces anglais d'eau ( 1 pouce = 2,54 cms. ) peut être obtenue en employant un ventilateur miniature entraîné à une vitesse modérée. La puissance requise est très notablement inférieure que celle qui serait nécessaire si l'on employait un gaz léger tel que l'hydrogène, de sorte que l'emploi d'un gaz plus lourd diminue tant le coût de construc- tion que le coût d'exploitation.
Etant donné que la quantité de solution d'absorption qui doit parcourir l'absorbeur pour assurer un fonctionnement efficace est très notablement inférieure à la quantité de gaz
<Desc/Clms Page number 3>
inerte, il suffit de dériver une faible fraction du gaz inerte et l'effet du prélèvement de cette fraction sur la circulation de gaz inerte est négligeable.
De préférence, on ramène le liquide d'absorption au bouilleur par un analyseur. L'emploi d'une pompe à émulsion actionnée par le gaz inerte pour faire circuler le liquide d'absorption permet d'utiliser un analyseur efficace en com- binaison avec un bouilleur monté de manière simple et peu coûteuse.
Dans une forme d'exécution de l'invention, la pompe à émulsion sert à élever le liquide allant du bouilleur à l'absorbeur, le gaz dérivé du circuit de gaz inerte étant ra- mené à ce circuit dans l'absorbeur. Dans ce cas, avantageuse- ment, la pompe à gaz actionnée mécaniquement aspire du gaz de l'absorbeur et le refoule à l'évaporateur, et le gaz inerte est dérivé du tuyau de refoulement de cette pompe.
A titre d'alternative, la pompe à émulsion peut servir à élever le liquide allant de l'absorbeur au bouilleur, et il est prévu une chambre de séparation de gaz d'où le liqui- de va au bouilleur, tandis que le gaz est ramené au circuit de gaz inerte. Dans ce cas, avantageusement, la pompe à gaz action- .née mécaniquement aspire du gaz de l'évaporateur et le refoule à l'absorbeur, et le gaz inerte est dérivé du tuyau de refou- lement de cette pompe et est ramené au tuyau d'aspiration de celle-ci.
La pompe à émulsion peut comporter un seul tuyau ou bien, dans certains cas, il peut être avantageux d'employer une pompe à émulsion double comprenant deux tuyaux élévatoires dont les entrées de gaz et de liquide communiquent entre elles. Avec cette disposition, le liquide est débité alternativement par les deux tuyaux et on trouve que le fonctionnement est alors plus régulier et efficace du fait qu'une plus grande hauteur
<Desc/Clms Page number 4>
peut être produite à l'aide de la même pression de gaz. Une pareille pompe à émulsion double peut être employée simplement comme une pompe ou elle peut aussi servir à diviser le li- quide en deux courants, par exemple pour alimenter une paire d'absorbeurs jumelés.
L'emploi de deux absorbeurs travaillant en parallèle présente un certain avantage en ce sens qu'il procure la surface d'absorption nécessaire dans un espace ver- tical minimum.
Le débit de fluide frigorigène condensé, allant du condenseur à l'évaporateur, peut être produit par gravité de la manière connue, ou bien il peut être produit par une pompe à émulsion comme celle décrite dans une demande de bre- vet de même date.
On décrira ci-après certaines formes d'exécution spécifiques de l'invention en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est un schéma d'une forme d'exécution d'un appareil frigorifique, montrant une pompe à émulsion double débitant dans une paire d'absorbeurs jumelés pour faire cir- culer le liquide d'absorption,
Fig.2 est un schéma d'un montage modifié utilisant un seul absorbeur,
Fig.3 est un schéma d'un montage utilisant une pompe à émulsion double pour pomper du liquide du bouilleur à un seul absorbeur, et
Fig. 4 est un schéma d'une disposition utilisant des pompes à émulsion tant pour élever du fluide frigorigène du fond d'un condenseur au sommet d'un évaporateur que pour éle- ver du liquide d'absorption passant du bouilleur à l'absorbeur.
Il faut observer que les dessins annexés sont sché- matiques et ne sont pas tracés à l'échelle, et bien que les
<Desc/Clms Page number 5>
divers récipients aient été représentés comme étant situés sensiblement à leur niveau correct, il est clair que, comme le fonctionnement de l'appareil dépend des niveaux de liquide dans les diverses parties de l'appareil, on doit disposer les récipients de manière appropriée conformément à la pratique connue.
L'appareil représenté sur la Fig. 1 comprend les parties principales usuelles, savoir une paire d'absorbeurs jumelés A, un bouilleur B, un condenseur C, un rectificateur D et un évaporateur E.
Ces récipients sont reliés entre eux par des con- duites en vue d'établir trois cycles de circulation de fluide, savoir celui du fluide frigorigène qui par exemple peut être de l'ammoniaque celui du liquide d'absorption qui par exemple peut être de l'eau, et celui du gaz inerte égalisateur de pression qui doit être un gaz relativement lourd, par exemple de l'air ou de l'azote.
On fait circuler le gaz inerte entre les absorbeurs et l'évaporateur, la circulation étant entretenue par un ven- tilateur ou pompe F qui peut être de toute construction appro- priée, mais de préférence est un ventilateur centrifuge en- traîné mécaniquement, par exemple par un moteur électrique F1 dont au moins la partie rotative est enfermée hermétiquement dans le système à fluides sous pression. Le ventilateur refou- le le gaz par un tuyau F3 dans l'extrémité inférieure de l'éva- porateur E qui de préférence est un récipient tubulaire verti- cal contenant des chicanes sur lesquelles ruisselle le fluide frigorigène. Quand le gaz inerte atteint le sommet de l'évapo- rateur et est enrichi de fluide frigorigène, il sort par un tuyau branché E4 ouvrant dans les extrémités inférieures des absorbeurs jumelés.
Ceux-ci ont de préférence la forme de réci-
<Desc/Clms Page number 6>
pients tubulaires inclinés contenant des chicanes ou déversoirs, sur lesquels peut ruisseler le liquide d'absorption, et comportant des ailettes de refroidissement sur leur surface extérieure pour favoriser le refroidissement de l'air. Les extrémités supérieures des absorbeurs sont reliées par un tuyau bifurqué A4 à l'entrée du ventilateur F. Les tuyaux F3 et E4 sont entre eux en relation d'échange thermique ou tra- versent un échangeur de chaleur de gaz.
Le liquide d'absorption, dans le bouilleur B, est chauffé de toute manière appropriée, par exemple au moyen d'une résistance de chauffage électrique ou au moyen d'un brûleur à combustible fluide, et la vapeur refoulée monte à travers un analyseur B2 et par un tuyau dont une partie est garnie d'ailettes de refroidissement pour constituer le recti- ficateur D, et entre dans le condenseur C qui peut se composer simplement d'un tuyau sinueux à ailettes de refroidissement.
En parcourant le condenseur la vapeur se condense et le conden- sat descend par gravité dans l'évaporateur E.
Le rendement de l'appareil décrit repose dans une large mesure sur l'emploi, comme milieu égalisateur de pression, d'un gaz relativement lourd. Il a été trouvé qu'une différence de pression équivalente à plusieurs pouces anglais d'eau (1 pou- ce = 2,54 cms. ) peut être obtenue au moyen d'un ventilateur miniature fonctionnant à des vitesses relativement peu élevées, quand le milieu égalisateur de pression est un gaz d'un poids moléculaire relativement grand (par exemple l'azote) soumis à une pression de l'ordre de celles employées dans un système frigorifique à trois fluides (par exemple de l'ordre de 20 atmosphères).
Si on emploie un gaz inerte d'un faible poids moléculaire,tel que l'hydrogène, il est nécessaire de recou- rir à un ventilateur beaucoup de fois plus grand qu'il n'est
<Desc/Clms Page number 7>
requis pour l'azote, et un pareil ventilateur de plus grandes dimensions exigerait la consommation d'une plus grande puis- sance que le ventilateur miniature et son moteur employés dans le montage décrit pour lequel, dans un appareil domes- tique ordinaire, il suffit généralement du plus petit moteur électrique que, d'habitude, on puisse fabriquer pratiquement.
De cette façon, l'emploi d'un gaz inerte dense permet de réa- liser une grande économie de frais d'exploitation et de cons- truction. Etant donné qu'il est avantageux d'employer aux fins de la réfrigération une circulation forcée de gaz inerte et que le volume de gaz mis en circulation est notablement plus grand que le débit de fluide frigorigène liquide, il est possible de dériver une faible fraction du gaz et de l'utili- ser pour faire circuler là solution d'absorption entre le bouilleur et l'absorbeur sans influencer sensiblement le dis- positif à circulation de gaz ou la puissance requise pour lui.
De cette façon, grâce à l'invention, il est possi- ble de se servir d'un simple bouilleur avec un analyseur ef- ficace B2, vu qu'on peut élever et introduire dans l'analy- seur le liquide d'absorption à un niveau relativement haut et qu'on peut retirer du bouilleur, au fond de celui-ci, la solution d'absorption pauvre. La vapeur s'élevant à travers la solution d'absorption en contrecourant par rapport à celle- ci, s'enrichit de fluide frigorigène et perd du liquide d'ab- sorption, et lorsque finalement elle quite l'analyseur, elle est en contact avec le liquide le plus riche en fluide frigori- gène, si bien que la concentration de fluide frigorigène dans la vapeur allant au rectificateur est maximum.
La solution d'absorption pauvre se rend du fond du bouilleur à un tuyau B3 se bifurquant en deux tuyaux L1 et L2 qui constituent des pompes à émulsion débouchant dans les
<Desc/Clms Page number 8>
extrémités supérieures des absorbeurs. Un tuyau M va du tuyau F3, constituant la conduite de refoulement du ventilateur, à deux branches M1 et M2 qui débouchent dans les tuyaux L1 et L2 pour y envoyer du gaz et pour les faire fonctionner comme des pompes à émulsion. Le liquide d'absorption s'élève ainsi dans les extrémités supérieures des absorbeurs et ruisselle sur les chicanes ou déversoirs y contenus.
De leurs extrémités infé- rieures, il passe par des tuyaux A2 dans un récepteur H d'où il gagne un tuyau H2 qui passe en relation d'échange thermique avec le tuyau B3 et qui ouvre dans l'analyseur B2 à un nota- ble niveau au-dessus de l'extrémité inférieure de celui-ci.
Dans certains cas le récepteur H peut être omis.
Le montage représenté sur la Fig. 2 est analogue à celui de la Fig.l excepté qu'on emploie un seul absorbeur; le ventilateur F agit sur le gaz allant de l'évaporateur à l'absorbeur, et la pompe à émulsion agit sur le liquide d'absorption allant de l'absorbeur au bouilleur. Le ventila- teur refoule le gaz par un tuyau F2 dans l'extrémité inférieu- re de l'absorbeur. De l'extrémité supérieure de l'absorbeur le gaz passe par un tuyau A1 dans l'extrémité inférieure de l'évaporateur. Du sommet de l'évaporateur, il repasse au ventilateur F par un tuyau E1. Une notable colonne de liquide est maintenue dans l'analyseur submergé B2 du bouilleur, de sorte que le liquide peut circuler directement par gravité dans le tuyau B4 ouvrant dans l'extrémité supérieure de l'ab- sorbeur.
Après avoir ruisselé d'en haut à travers l'absorbeur, le liquide passe de l'extrémité inférieure de l'absorbeur,par le tuyau A2., dans le récepteur H, puis parcourt un tuyau N en forme d'U, ouvrant dans un récipient séparateur P. Un tuyau à gaz Q part de la conduite de sortie F2 du ventilateur et dé- bouche dans le tuyau N légèrement en-dessous du niveau auquel
<Desc/Clms Page number 9>
le liquide s'y trouverait normalement, de manière à faire fonctionner le tuyau N comme une pompe à émulsion en vue d'élever la solution d'absorption et de la débiter dans le récipient séparateur.
La partie supérieure de ce récipient est reliée par un tuyau de sortie de gaz P1 au tuyau E1 bran- ché sur le côté aspiration du ventilateur F, de sorte que le gaz peut retourner au ventilateur, tandis que la partie in- férieure du récipient est reliée à un tuyau P2 qui, après avoir passé en relation d'échange thermique avec le tuyau B4, débouche dans la partie supérieure de l'analyseur B2, de sorte que le liquide élevé dans la chambre séparatrice P par la pompe à émulsion descend par gravité, par le tuyau P2, dans l'analyseur.
Le montage représenté sur la Fig.3 est analogue à celui de la Fig.l, mais dans ce cas on n'emploie qu'un seul absorbeur A bien qu'on conserve l'emploi d'une pompe à émul- sion double. Les lettres de référence sont les mêmes que sur la Fig.l.
On trouve que dans certaines conditions une pression de gaz uniforme appliquée à une pompe à émulsion ordinaire tend à produire dans la pompe une dépression de liquide non fluctuante. Aussi une caractéristique de la présente invention est l'emploi d'une pompe à émulsion double, et on constate que celle-ci assure un débit d'une allure plus constante ainsi qu'une plus grande hauteur d'élévation pour une pression de gaz donnée. Des oscillations du liquide et du gaz tendent à s'établir d'une branche à l'autre, le liquide étant débité alternativement par les deux branches.
La pompe à émulsion double peut servir simplement de pompe comme sur la Fig.3 ou elle peut aussi servir de moyen utile et sûr de diviser le liquide en deux courants comme sur la Fig.l.
<Desc/Clms Page number 10>
La Fig. 4 montre un montage où on emploie des pompes à émulsion tant pour élever au sommet de l'évaporateur le fluide frigorigène condensé que pour produire une circula- tion de la solution d'absorption. Le montage pour la circula- tion de la solution d'absorption est analogue à celui repré- senté sur les Figs. 1 et 3, excepté qu'on emploie un seul absorbeur et une seule pompe à émulsion.
Etant donné qu'une pompe à émulsion élève du fond du condenseur dans la partie supérieure de l'évaporateur le fluide frigorigène condensé, la partie inférieure du conden- seur peut être située sensiblement en-dessous de la partie supérieure de l'évaporateur.
Le liquide condensé dans le condenseur s'accumule dans la partie inférieure C1 de celui-ci, qui est coudée comme représenté, de manière à constituer un joint hydrauli- que, et passe ensuite par un tuyau J, faisant office de pom- pe à émulsion, dans la partie supérieure de l'évaporateur. Le tuyau J est alimenté de gaz par un tuyau K qui est branché sur le tuyau F3, monté du côté refoulement du ventilateur à gaz F, et qui ouvre dans la partie inférieure du tuyau J, de sorte que des fractions de liquide frigorigène sont entraînées de bas en haut dans le tuyau J et débitées dans la partie su- périeure de l'évaporateur E. Les niveaux du liquide dans le condenseur et dans la pompe à émulsion doivent être légèrement au-dessus du point où le tuyau K ouvre dans le tuyau J.
Pour égaliser les niveaux et chasser du condenseur tout gaz qui pourrait s'y accumuler , un tuyau de sortie de gaz C2 relie un point intermédiaire du condenseur à la partie supérieure du tuyau K, tandis que pour empêcher le niveau de condensat de s'élever exagérément, un tuyau de trop-plein C3 va d'un point du condenseur, situé légèrement plus bas, au tuyau H2.
La construction du condenseur doit être telle que toute la
<Desc/Clms Page number 11>
vapeur de fluide frigorigène se condense au-dessus de la partie supérieure du tuyau C3.
On observera que les montages décrits, et notamment celui représenté sur la Fig. 4 où la circulation de tous les fluides est conjuguée et dépend du fonctionnement du moteur électrique F1, présentent de notables avantages. Par une cons- truction judicieuse des diverses parties de l'appareil, on peut proportionner entre eux les débits de gaz inerte, de li- quide d'absorption et de fluide frigorigène condensé, de ma- nière à assurer un rendement élevé. En outre, un moyen de réglage perfectionné est fourni par la possibilité de varier la vitesse du ventilateur F.
Les rapports des allures de dé- bit de's diverses substances peuvent rester sensiblement les mêmes quels que soient les changements de la vitesse du venti- lateur et ils ne sont que peu influencés par des conditions arbitraires telles que la température ambiante, à la différence des montages où la circulation de gaz inerte est produite par une différence de densité entre deux colonnes de gaz. De même , la circulation n'est guère influencée par des changements d'apport de chaleur au bouilleur comme dans le cas où une pom- pe à émulsion utilise de la vapeur de fluide frigorigène du bouilleur. Si on le désire, l'allure de circulation peut se régler automatiquement, par exemple thermostatiquement, selon la température d'une certaine partie de l'appareil.
On voit qu'on peut dériver le gaz inerte, faisant fonctionner la pompe à émulsion, de manière à contourner dans certains cas l'évaporateur, dans certains cas l'absorbeur et dans certains cas l'un et l'autre. Le montage exact dépend des circonstances.
Quand on emploie une pompe à émulsion pour élever le liquide frigorigène, il se produit généralement une certaine @
<Desc/Clms Page number 12>
évaporation, de sorte que la pompe à émulsion peut être consi- dérée comme un évaporateur auxiliaire miniature provoquant un refroidissement préliminaire du liquide frigorigène. Si on le désire, on peut réduire au minimum cette évaporation en déri- vant du gaz inerte déjà riche en fluide frigorigène.
Un mon- tage utilisant un gaz inerte est plus efficace que ne serait une pompe à émulsion actionnée à la vapeur de fluide frigori- gène, étant donné que, primo, la vapeur de fluide frigorigène serait gaspillée en ce qui concerne la production du froid, et que, secundo, la pompe à émulsion actionnée à la vapeur ne produirait pas un refroidissement préalable du liquide, mais au contraire cesserait de fonctionner à moins qu'on ne main- tienne la température du liquide.
Lorsqu'on dérive un gaz inerte pour produire la circulation de solution d'absorption, non seulement on peut employer un analyseur efficace, mais encore on peut exécuter l'absorption avec le liquide et le gaz (excepté le gaz dérivé) en contrecourant.
Il faut observer que diverses modifications peuvent être apportées aux montages représentés sur les dessins. Par exemple, on peut employer une pompe à émulsion double en com- binaison avec une seule chambre d'évaporation ou on peut em- ployer une pompe à émulsion pour n'élever dans le sommet de l'évaporateur qu'une fraction du fluide frigorigène condensé, tandis que la fraction restante entre par gravité dans une partie de l'évaporateur située plus bas.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.