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Machine frigorifique à absorption travaillant avec un gaz auxiliaire inerte.
L'invention se rapporte à une machine à absorption connue, qui travaille avec un gaz auxiliaire inerte ou neu- treet un agent réfrigérant qui, sous forme de vapeur est relativement lourd et dans laquelle l'absorbeurest place' @ plus bas que l'évaporateur et est en communication libre avec ce dernier, par un canal de chute. La vapeur produite dans l'évaporateur par l'agent réfrigérant liquide mélangée avec le gaz auxiliaire se déplace vers le bas sous l'action de la. gravité et "descend" ou "tombe" vers l'absorbeur.
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Dans l'absorbeur, l'agent réfrigérant est absorbé du mélange gazeux, ce qui fait diminuer la densité ou le poids spécifique de ce mélange. En outre, l'élévation de température qui se produitpar suite de l'absorption contribue à la diminution du poids spécifique. Il se produit de cette manière dans les machines connues de ce type une circulation par convection du gaz chaud vers le haut, un canal spécial étant prévu pour cette circulation. De ce fait, une assez grande quantité de chaleur pénètre dans l'évaporateur, ce qui influence défavorablement l'économie et même souvent l'effet réfrigérateur de la machine.
Suivant l'invention, l'absorbeur est agence et monté latéralement sur l'extrémité la plus basse du canal de chute de telle manière qu'il ne peut pas provoquer dans le canal une circulation du gaz inerte par suite d'une différence de température ou de densité. Le canal de chute est raccordé à la partie la plus basse de l'absorbeur.
Ainsi l'inconvénient mentionné peut être supprima.
Il semblerait qu'une disposition analogue a déjà été proposée (voir le brevet allemand 625500). Toutefois, la canalisation, qui pourrait être comparée avec le canal de chute suivant l'invention, forme une partie du circuit d'absorption, aussi l'absorbeur crée-t-il une circulation dans cette canalisation.
Il en résulte une transmission de chaleur vers l'extrémité supérieure de la dite canalisation, par suite au voisinage immédiat de l'evaporateur, où la chaleur en rais on du mouvement ascensionnel peut facilement s'échapper. L'écoulement forcé continuel vers le bas enlevé, en outre, à cette canalisation le caractère d'un canal de chuteCe que l'on a en vue dans cette construction, c'est de faire passer par diffusion l'agent réfrigérant
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de la conduite de circulation de l'évaporateur dans la conduite de circulation de l'absorbeur.
L'invention a en vue un dimensionnement et un agencement de l'évaporateur, de l'absorbeur et des parties qui les reliant tels qu'une circulation à travers ces parties par suite d'une différence de densité des gaz, donc une circulation par thermo- syphon, par exemple, ne puisse pas avoir lieu, en agissant contre les différences de pression statique dans le système de l'ab- sorbeur et de l'évaporateur au moyen d'autres pressions statiques crées intentionnellement et quilibrant les pressions motrices ou rendant plus difficile le début de la circulation.
Suivant l'invention et selon un mode d'exécution, le canal de chute est en communication avec l'absorbeur seulement par son embouchure, et, dans ce cas, ce canal est pourvu de cloisons empchant toute circulation nuisible.
Suivant un autre mode d'exécution, le canal de chute comporte une deuxième communication avec l'absorbeur par l'intermédiaire soit d'une conduite en forme d'U telle que deux colonnes de gaz ou de vapeur communiquant par le bas sont formées dans cette conduite, soit à travers tout autre obstacle, de sorte qu'il ne peut se produire des circulations nuisibles.
Dans les deux cas, l'absorbeur est si bien isolé de l'éve- porateur que la production de froid dans ce dernie.r n'est pas réduite ou est réduite à un degré considérablement plus petit par la chaleur produite dans l'absorbeur.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, sont représentés quelques modes d'exécution de l'invention.
La Fig. 1 est une représentation schématique d'une machine à froid par absorption d'après l'invention; .
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La Fig. 2 représente d'une façon analogue une autre forme d'exécution;
La Fig. 3 représente une troisième forme d'exécution avec chauffage au gaz.
Sur toutes les figures, 2 désigne la paroi isolante d'une armoire, dont l'intérieur 1 doit être réfrigérée. A l'extérieur de l'armoire est disposée une bouilloire (ou cuiseur) 3, qui est pourvue d'une installation de chauffage 4. Cette bouilloire a, dans le haut, la forme d'un séparateur de liquide 5, mais il peut être pourvu également d'un séparateur de liquide dis tinct. Dans le séparateur de liquide sont disposées une série de cloisons intermédiaires 6. Le séparateur 5 est relié par une conduite 7 avec un condenseur 8. De ce dernier, une conduite 9 va à un évaporateur 12.
Du fond de la bouilloire 3 une communication 29 va à une bouilloire auxiliaire 30, équipée avec une installation de chauffage 31 et reliée à sa partie supérieure par un tube montant étroit 32 à un récipient 33. Le tube montant 32 forme avec la bouilloire auxiliaire 30 agencée à dessein en cloche une pompe dite thermique ou à bulles pour pousser le liquide, débarrassé de l'agent réfrigérant par ébullition, dans le réci- pient 33 placé plus haut. Ce récipient 33 est relié, par le bas, à travers une conduite 34,35,36 à la canalisation 20 qui constitue la partie supérieure de l'absorbeur. A sa partie supérieure, le récipient 33 est en communication directe avec le séparateur de liquide 5.
'Si les bouilloires 3 et 33 sont remplies avec une solution concentrée d'ammoniaque dans l'eau, et les autres récipients et les autres conduites, avec de l'hydrogène sous une pression relativement élevée, le dispositif d'après la
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fig. 1 travaille de la façon suivante :
Sous l'action de la chaleur produite par le dispositif 4, l'agent réfrigérant gazeux (ammoniac) est expulsé de la solution concentrée de la bouilloire 3. Ce gaz arrive à travers le séparateur de liquide 5 et la conduite 7 au condenseur 8, où il est refroidi et par suite liquéfié.
L'ammoniaque liquide s'écoule, par le tuyau 9 dans l'évaporateur 12, où il se répand sur les cloisons 14, qui sont prévues le long du pourtour de l'vaporateur 12 sous forme d'une gouttière en hélice.
L'ammoniaque commence à s'évaporer, éventuellement par à coup, quand l'ammoniaque sort de la canalisation 9, par exemple, sous forme de gouttes. Il se forme à l'endroit de l'évaporation un mélange gazeux consistant en hydrogène avec passablement de gaz ammoniac et qui est par suite relativement lourd. Ce mélange gazeux tombe vers le bas dans l'évaporateur, pendat que l'atmosphère restante dans l'évaporateur demeure toutefois en repos. Le mouvement de chute du gaz lourd est plutôt comparable à une précipitation de pluie. S'il traverse en même temps des régions de températures différentes, il suit très tôt et prend également la température des divers milieux environnants.
Le mélange gazeux arrive finalement à la base 15 de l'évaporateur qui prend la forme d'un conduit 16 passablement incliné, travaillant comme un canal de chute. Le mélange gazeux s'écoule le long de la base 15 et de la partie inférieure de la conduite 16 en pénétrant sous une cloison 17 qui a pour rtle d'isoler de l'atmosphère de l'évaporateur l'atmosphère de la conduite 16 au-dessus de l'écoulement gazeux qui s'effectua le long de la partie inférieure.
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A l'extrémité de la conduite 16 peut encore tre aménagée une cloison 18 dont le rtle est aussi d'empêcher des circulations de gaz ou même un retour à l'évaporateur 12 par la c on- duite 16.
Le mélange gazeux en s'écoulant vers le bas arrive ensuite dans l'enceinte 19. A la partie inférieure de l'enceinte 19 se trouve le niveau du liquide dans l'espace où se rassemble l'eau qui est amenée du récipient 33 par la conduite 36 et qui s'écoule sous l'action de la gravité vers le bas par la conduite 20,21. A ce niveau de l'eau, commence alors l'absorption avec dégagement de chaleur, pendant que l'absorption et réchauffement se poursuivent dans la conduite 21,20. Il faut donc s'attendre à ce que, dans le sens de la flèche 22, va se produire une circulation, qui se continue par la conduite 23, mais n'est pas à même d'influencer le tuyau 16. Cet écoulement forme une circulation limitée à l'absorbeur, qui dans un sens étroit est formé par les conduites 20,21 (absorbeur-serpentin).
La chaleur qui prend alors naissance est évacuée par cession à l'air environnant, les conduites 20,21 pouvant tre éventuellement pourvues d'ailettes dans ce but.
L'eau qui se rassemble au bas de l'enceinte 19 (enrichie par suite de l'absorption de gaz ammoniac) retourne par la conduite 26 à la bouilloire 3. La canalisation 26 est en état d'échange de chaleur avec la conduite 35, ce qui provoque un réchauffement préalable de l'eau qui s'écoule vers la bouilloire et, par contre, un refroidissement de l'eau qui s'écoule vers l'absorbeur.
L'appareil décrit possède un haut rendement parce que les gaz contenus dans l'évaporateur et dans l'absorbeur sont isolas
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entre eux de telle sorte qu'il ne peut presque pas passer de chaleur de l'absorbeur à l'évaporateur, et que, par suite tout le froid produit est disponible comme froid utile. Il n'y a notamment pas de circulation continuelle importante d'hydrogène à travers l'évaporateur et l'absorbeur. La conduite 16 est à cheval sur la chute de température entre l'évaporateur et l'absorbeur, ce qui permet au mélange gazeux s'écoulant à la partie inférieure du tuyau 16 de s'adapter à la température variable par suite d'un échange continuel d'hydrogène avec le voisinage par diffusion. L'absorbeur ne peut pas provoquer de circulation d'hydrogène dans le canal de chute 16.
La bouilloire, le condenseur et l'évaporateur dans la réalisation de la fig. 2 sont les mêmes que dans la fig. 1.
Les cloisons 39 dans l'évaporateur 12 diffèrent seulement quelque peu de la forme des chicanes de la fig. 1. Les cloisons intermédiaires 39 sont des cloisons déportées, presque horizontales, sur lesquelles s'écoule l'agent réfrigérant en cours de vaporisation avant de tomber sur la cloison placée plus bas. De larges ouvertures sur le côté des cloisons permettent aussi la descente des mélanges gazeux lourds produits par 1'évaporation.
Toutefois, dans la fig. 2 le mode d'exécution du canal de chute et de l'absorbeur diffère de celui de la fig. 1 le canal dechute est formé par un tuyau incliné 40 qui correspond au canal de chute 16 de la fig. 1 et est, comme ce dernier, raccordé à l'évaporateur 12. Le tuyau 40 est, en outre, raccordé à un tuyau vertical 41 qui travaille également comme canal de chute. Au bas de ce tuyau 41, estraccordée l'extrémité inférieure de l'absorbeur 42, et, notamment comme dans la fig. 1, avec formation d'un collecteur 43 pour l'eau
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enrichie par absorption. L'eau pauvre en agent réfrigérant pénètre paiement ici à la partie la plus élevée de l'absorbeur en sortantde la conduite 36 .
A l'extrémité' supérieure de l'absorbeur 42 estraccorde un -tuyau en forme d'U, 44,45 et 47, dontla brancha gauche 47 se trouve à l'intérieur du canal de chute 41, ou tout au moins en contact bon conducteur de la chaleur avec ce dernier. l'extrémité' de la brancha 47 débouche dans le canal de chute 41.
Les pièces sont dimensionnées de telle sorte que , % travers l'absorbeur 42 ou le tuyau 44 il ne peut pas se produire de circulation, donc de courant de convection par suite de diffé- rences de température ou de densité. La tendance à l'écoulement vers le haut dans la branche d'absorbeur 42 estcontrebalancée par la tendance à l'écoulement vers le bas dans la branche gauche 47 du tuyau en forme d'Un Le facteur déterminantde cet équilibre estconstitua en gros par la distance verticale des portions de tuyau 45 et 46, qui, comme il résulte de l'expérience sur une machine de la puissance d'une armoire normale de ménage, donc jusqu'à 150 .calories heure par exemple, ne doit pas dépasser 80 mm,
la valeur optimum estencore plus réduite.
L'inclinaison âes tuyaux 16 et 40 ne doit pas être trop forte, parce qu'on n'obtient pas l'écoulement régulier et tranquille désiré dans la descente. L'inclinaison favorable est d'environ 1/5 par rapport au plan horizontal, le tuyau formant alors un angle de moins de 6 avec l'horizontale. Les tuyaux ne doivent pas non plus être' inclinée trop prés de l'horizontale, parce que dans ce cas on n'obtient pas non plus l'écoulement désiré.
Dans le tuyau vertical prend naissance une chute purement verticale, sans que cette dernière soit influencée par
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un écoulement venant du tuyau en U 44,45,47. En outre, l'ori- fice de ce tuyau an U est encore disposé en dehors de la zone de la masse descendante de gaz, parce qu'il se trouve au-dessus de l'orifice du tuyau 40.
Le mode d'exécution de la fig. 3 ne se distingue que Par des détails de celui de la fig. 2. Les parties qui se correspondent sont pourvues des marnes références que dans la fig. 2. La bouilloire ou expulseur 3 est chauffée par un brûleur à gaz 13 au bas, d'une cheminée 24. La cheminée 24 pourrait être munie à l'intérieur de surfacesde contact ou d'autres corps, afin que les gaz de la vombustion soient refroidis le plus possible.
Le vase en forma de cloche 30 pour la pompe thermique ou à bulles, est disposé à l'intérieur de la bouilloire 3 et est chauffé par le même système de chauffage que la bouilloire proprement dite. L'eau enrichie d'ammoniaque retournant par le tuyau 26 pénètre dans la bouilloire 3 près du niveau du liquide de sorte que dans chaque cas la gaz est à nouveau expulsé partiellement avant que l'eau puisse s'introduire par le bas dans le vase en forma de clocha 30. Le tuyau montant 32 est également logé en partie dans la bouilloire 3. Le gaz qui s'est dégagé dans la récipient 33 est toutefois ramené dans la bouilloire 3, en passant dans le tuyau 37, et introduit au-dessous du niveau du liquide.
Le séparateur 5 est garni de cloisons de contact ou de chicanes 6 ou autres analogues et exécute an vase distinct en communication avec la bouilloire par le tuyau 25.
Le condenseur 8 est représenté sous forme d'un serpentin raccordé avec le séparateur 5 par le tuyau 7 et avec l'évaporateur par le tuyau 9. Dans le tuyaÔ9 9 est prévue une garde hy-
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draulique 13. Il faut, par conséquent, que le condenseur 8 ait une communication directe aved un espace de la machine renfer- mant des gaz, par exemple, avec l'absorbeur, de sorte que des gaz en excès (hydrogène) puissent être éventuellement évacues.
Gette communication est réalisme par le tuyau 14.
L'évaporateur 12 et le canal de chute 40,41 sont les mêmes que dans la fig. 2, sauf que l'évaporateur 12 ne se raccorde pas de la même façon avec le tuyau incliné 40. l'évaporateur estplutôt constitue en élément distinct, avec lequel estraccorda près du fond la conduite 40.
L'absorbeur 42 ne diffère que par sa forme de celui de la fig. 2 etest t muni d'ailettes, de façon à réaliser une meilleure évacuation de la chaleur d'absorption dans l'air envir onnant.
La distance des portions de tuyau 45 et 46, qui est indiquée par k dans la fige 3, présente encore ici un intérêtcon- sidérable et constitue marne parfois un facteur déterminant.
L'absorbeur dans les modes d'exécution des figs. 2 et 3 possède deux communications avec le canal de chute 40,41. L'une est formée par le canal 46 et l'autre par le tuyau en forme d'U 44,45,47. L'une desextrémités du tuyau en forme d'U est reliesavecla partie, supérieure de l'absorbeur, tandis que l'autre extrémité communique directement avec le contenu du canal de chute 40,41.
Cetuyau en forme d'U peut êtreétabli par modification des longueurs des branches 44 et47 et de la position on hauteur de la partie inférieure 45 par rapport à l'absorbeur de telle manière qu'il ne puisse pas se produire de circulation de convection à travers l'absorbeur 40 en sens inverse des aiguilles d'une montre, par suite de différences de températures ou de densités. Il en résulte que le gaz ammoniac est pour ainsi dire aspire' seulement hors de
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l'évaporateur 12 à travers le canal 46 et absorbé par de l'eau dans l'absorbeur sans que des gaz chauds abandonnant l'absorbeur par un écoulement continu à travers le tuyau 47, en pénétrant dans l'évaporateur, et en nuisant par là à la production du froid.
Mais la communication directe par le tuyau 47 est nécessaire., probablement pour des raisons d'équilibre de pression.
Le tuyau en forme d'U 44,45,47 agit comme un frein pour la circulation. On se sert dans ce but aussi de l'agencement du tuyau 47 dans l'échange du froid avec le: contenu du canal de chute 40,41. C'est pourquoi il est logé dans la partie verticale 41 du canal de chute et l'extrémité ouverte, du 47 est maintenue en dehors de la zone du gaz descendant. Le tuyau incliné¯ 40 débouche dans le tuyau vertical 41 à quelque distance au-dessous de son extrémité supérieure, tandis que le tuyau 47 débouche au-dessus de l'entrée du tuyau 40 dans le tuyau 41.
L'action de freinage sur la circulation dans le tuyau en forme d'U 44,45,47, indépendamment de la longueur totale, du diamètre intérieur et de la différence de température entre les deux branches, dépend de la distance k entre le point le plus bas du tuyau en forma d'U et l'autre communication de l'absorbeur avec le canal de chute, c' es t- à-dire le tuyau 46.
Naturellement l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
Il est bien entendu qu'on n'estpas lid à la combinaison de l'ammoniac (comme agent réfrigérant) avec l'eau (comme agent d'absorption )et l'hydrogène (comme gaz auxiliaire
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inerte) etque, au contraire, beaucoup d'autres combinaisons sont possibles et connues. L'ammoniaque et1'hydrogène présentent, toutefois, une grande différencede poids spécifique, ce qui est essentiel pour l'efficacité' de l'appareil d'âpres l'invention.
Le tuyau en forme d'U 44,45,47 dans lesfig.s 2 et3 peut être remplace par un canal d'une forme quelque peu modi- fiée, pourvu que l'allure du canal soit telle qu'il aille d'une extrémité' a l'autre etinversement d'abord vers le bas, puis à nouveau versle haut. uand on diminue la hauteur totale de l'absorbeur 42, la longueur du tuyau 44 peut être également diminuée. La longueur du tuyau 47 devient alors de nouveau un facteur déterminant.La distance K peut prendre également des valeurs négatives, c'est-à-dire, la partie 45 peut dans certains cas être située au-dessous du canal 4.6