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Méthode et agencement pour appareils réi'riôéraeùi-'=bsorption
La présente invention concerne une méthode de rectificaticn de vapeurs expulsées dans l'élément régénérateur dans les ap- pareils réfrigérateurs à absorption fonctionnant avec un gaz inerte, du type dans lequel un certain nombre de conduits dis- posés essentiellement verticalement, avantageusement en combi- naison avec l'échangeur de chaleur à liquide de l'appareil', forment l'élément générateur de l'appareil, un de ces conduits contenant une colonne de solution d'absorption riche, communi- quant librement avec le récipient absorbeur de l'appareil, qui s'écoule dans le conduit depuis le point d'admission de la so- lution riche vers le point de liaison de la pompe de circula- tion de liquide, située en-dessous.
Les buts de l'invention sont entre autres choses dans un élément générateur s'étendant essentiellement verticalement, de provoquer la rectification
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c1(w' vapeurs de g:lii>1.z #tsiir en mettant celles-ci en conbàct avec la solution riche d'absorption d""J1f2 maniera connue iJ e21e" iuem&.
Un grand nombre d'agencements pour rectifier des vapeurs de générateur dans les appareils réfrigérateurs à absorption
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sont connus mais n'ont pas trouvé jusqu'à présent beaucoup d'ap- plications en pratiquH par ,oiii;#;, d'une part;
de la 7, c s t' r tion compliquée des ager.cei'.'ients d, r 9 c a b o Cl"'1n.nl.( jusqu'à pl'seJ1t, e d'autre part du fait que les quantités de ?haleur qi>.' il a et possible de récupérer par rectification des vapeur.? ont été perdues à cause de la nature compliquée de 1 'agencement;
dans une forte mesure par des pertes de rayonnement et d'antres pertes semblables. Une condition de récupération réelle des quantités de chaleur contenues dans les vapeurs de, fluide d'ab-
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sorption dans un appareil réfrigérateur a absorption est que l'élément générateur renfermant l'agencement rectificateur puisse structurellement être fait de telle manière que toutes les parties à température élevée puissent se mettre en une uni- té compacte à l'intérieur d'un isolement thermique efficace.
On a trouvé que les générateurs proposés antérieurement, construits de tuyaux essentiellement verticaux, sont particulièrement bien adaptés a la coopération avec des agencements de rectification
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du type dans lequel des vapeurs de générateur, c'est-B.-dire les vapeurs provenant du générateur et/ou de la pompe de circulation de liquide de l'appareil, sont mises en contact intime avec une solution comparativement riche en agent de refroidissement de température correspondante comparativement basse.
L'invention est essentiellement caractérisée par le fait que les vapeurs d'agent de refroidissement sont introduites dans la solution d'absorption riche de température plus basse que la vapeur et s'écoulant par le conduit de telle manière que la vapeur passe
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dans une partie de la colonne de liquide 0,1 contre-<::OUTan: par rapport à la solution d'absorption.
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L'invention va être décrite en détail avec référence aux formes de réalisation de la méthode représentées schématiquement- aux dessins annexés et sous ce rapport d'autres caractéristiques de l'invention seront spécifiées.
Les fig. 1 et 2 montrent schématiquement deux formes de réalisation de l'agencement suivant l'invention et la fig. 3 montre une forme structurelle appropriée de la réalisation sui- vant la fig. 2.
La fig. 1 montre schématiquement un élément générateur pour un appareil réfrigérateur à absorption fonctionnant avec un gaz inerte, dans lequel 10 désigne un tube servant de carneau qui, pour des raisons expliquées plus loin, peut avantageusement être pourvu d'une fente 11 et dans la partie inférieure duquel il faut insérer une source de chaleur non représentée au dessin, par exemple une cartouche de chauffage électrique ou une flamme de gaz. Le long des génératrices on a soudé en commun avec les carneaux une branche d'un tube en U renversé soudé toutefois au tube de carneau 10 dans la forme de réalisation représentée, seulement le long de la section située en-dessous de la fente 11.
La branche soudée dont l'ouverture inférieure est fermée, forme le tuyau générateur essentiel 12 de l'appareil. 13 indi- que l'échangeur de chaleur à liquide de l'appareil qui peut avantageusement avoir la forme d'un serpentin disposé principa- lement concentriquement autour du tube-carneau 10. Par le tube intérieur de l'échangeur la solution d'adsorption riche en agent de refroidissement passe du récipient absorbeur 14 de l'appareil et par la conduite 15 vers un tuyau 16 de la forme représentée au dessin et ferm aux deux bouts. La partie essentiellement horizontale du tuyau est au même niveau ou un peu plus bas que le niveau du liquide du récipient absorbeur 14 communiquant li- brement avec celui-ci. Le tuyau 16 est donc entièrement rempli de liquide.
Une pompe de circulation de liquide 17 consistant en un tuyau étroit est attachée à l'extrémité inférieure de la partie essentiellement verticale du tuyau 16. Le tuyau de pom-
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pe est soude le long du tube-carneau 10 essentiellement dans la même section longitudinale que le générateur 12 dans la partie supérieure duquel le tuyau de pompe débouche. Le niveau de li- quide indiqué au dessin est maintenu au moyen de la pompe dans le générateur 12 et la colonhe de liquide communique par un con- duit 18,
le tuyau extérieur de l'échangeur de chaleur 13 etun conduit 19 avec l'absorbeur de l'appareil consistant de préfé- rence en un serpentin et non représenté au dessin. La solution d'absorption s'écoule donc librement de la colonne de liquide du générateur 12 dans la partie supérieure de l'absorbeur pour être renvoyée par le récipient absorbeur 14, après enrichissement dans l'absorbeur, par le conduit 15 et l'échangeur de chaleur 13 versl'élément générateur.
Conme on le voit au dessin l'é- changeur de chaleur à liquide est disposé de telle manière que les bulles de gaz et de vapeur se produisant éventuellement dans celui-ci sont évacuées librement par le tuyau intérieur et le conduit18 sans aucun danger que l'écoulementde liquide se blo- que. Aussi bien dans le générateur 12 que dans le tuyau de pom- pe 17, des vapeurs du fluide de refroidissement sont expulsées parmi lesquelles particulièrement celles formées dans le tube générateur sont riches en vapeur d'agent d'absorption, habituel- lement de l'eau.
Ces vapeurs d'eau contiennent des quantités considérables de chaleur à température élevée qui seraient éva- cuées sans être utilisées par le système condenseur au sépara- teur d'eau de l'appareil si des mesures spéciales n'étaient pas prises. Suivant la présente invention toutefoisles vapeurs du générateur riches en eau sont renvoyées en même temps que les vapeurs de la pompe par e branchement 20 du tuyau en U renversé qui débouche dans le tuyau 16.
Par suite de ceci les vapeurs vont obligées de passer à travers la solution d'absorption riche, de laquelle l'agent de refroidissement est expulsé pendant l'ab- sorption de quantités de chaleur contenues dans les vapeurs d'eau. Il est évident que l'expulsion de vapeursd'agent de re- froidissement de la solution dans le tuyau 16 sera d'autant plus
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efficace que la surface de contact peut être rendue plus grande entre la vapeur et le liquide.
Il paraitrait naturel dans le cas d'un élément générateur consistant en un certain nombre de tuyaux essentiellement verticaux de créer une surface de contact agran- die en introduisant les vapeurs aussi loin que possible sous le niveau du liquide ce qui a toutefois été trouvé difficile à cau- se d'une augmentation résultante de la contre-pression dans l'es- pace de vapeur par rapport à la solution d'absorption pompée dans le tuyau de pompe 17. En particulier dans les éléments généra- teursdans lesquels la colonne de réaction naturelle de la pompe de circulation de liquide est très petite, la pompe s'est montrée très sensible à une semblable contre-pression dans l'espace de vapeur.
Suivant la présente invention le trajet d'écoulement pour la vapeur à travérs la solution d'absorption a été prolongé par la disposition d'une longueur de tuyau essentiellement horizon- tale à travers laquelle la vapeur passe en contre-courant par rapport à la solution s'écoulant du tuyau intérieur de l'échan- geur de chaleur à liquide par le conduit 16 vers la pompe 17, dans un conduit 21 aboutissant au condenseur de l'appareil. Pour l'emploi en pratique, la longueur du tuyau 16 représentée au dessin comme essentiellement horizontale peut avantageusement être disposée en un serpentin autour des conduits 10, 12 et 17, avec par exemple 3/4 à 1,5 spires. Dans certains cas, il peut également être avantageux de disposer la partie verticale du tuyau 16 en contact au moins quelque peu conducteur de la chaleur avec le tube-carneau 10.
En fonctionnement en pratique, tous les conduits sont placés ensemble dans l'élément générateur (et sont représentés pour plus de clarté au dessin réparti dans un plan) de façon aussi compacte que possible principalement con- centriquement autour du tube-carneau, en suite de quoi l'étendue horizontale de l'unité est petite et peut par conséquent être enfermée dans un logement calorifuge, par exemple un logement cylindrique, de diamètre relativement petit.
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La forme de réalisation, de l'agencement suivant l'invention représentée schématiquement à la fig. 2 diffère de celle repré- sentée à la fig. 1 par le fait que la pompe de circulation de li- qui¯de est alimentée dans l'agencement suivant la. fig. 2 au moyen d'une solution d'adsorption comparativement faible tandis que la pompe dans l'agencement suivant la fig. 1 est alimentée au moyen d'une solution comparativement riche, davantage de la forme de réalisation suivant la fig. 2 consiste toutefois non seulement en cette différence mais en la possibilité d'un système de tuyau encore plus simplifié et d'une meilleure construction de l'unité.
Les chiffres de référence correspondent à ceux de la fig. 1. Le générateur proprement dit comprend l'autre extrémit é fermée du conduit de vapeur 21 aboutissant au condenseur de l'appareil et désigné par 22. La section médiane de ce conduit forme le recti- ficateur 23 de l'unitéqui peut également avoir la forme d'un ré- cipient, d'un serpentin ou analogue, couplé entre le générateur 22 et le tuyau de vapeur 21.
L'agencement le plus simple consiste toutefois à former le conduit de vapeur, le rectificateur et le générateur de sections successives d'un tuyau contins;, le recti- ficateur étant formé par une longueur de tuyau essentiellement
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horizontale créée par repliement du tuyau d'une manière appro- priée. La solution d'absorption riche venant du récipient absor" beur 1)+ est fournie par le conduit 15 et l' 8c11angclll' de chaleur gaz au poin!' 24 situé C1-'G.C;,sc,us du niveau du liquide dan;: le rC::'t?1,:Fa,i1" , et s"1#::>u;?e a travers celui-ci et le ;3Gr81atEl:"' 22 vers la p#.#=j:# 17 qui po:.:p& 1- i#;,].u.l.l<;1. :,tez.r le m ),1l du li- quide du générateur formé tJo.r1.3 un tuyau V'21"i<a",- . ;â l 5..
Cc tttj'B.Li :'L:...=.i. tEt fermé é<.1.1 0!)nne-'IHt a la partie inférieure at-.. taché au tuyau c-xtérieur :1;. e':'.'i...;l¯L:.i" de chaleur 1J, La cec- ticn d.':iM'%'.Âr4.t.i-1= faible ':Cu:;:= '1 traver? ce Ttl2 et par 1.= conduit 19 vers l'absob11J: Il a déjà été mentionné que la solution dac'M:orß'viorr riche est introduite dansle rectificateur 23, en suite do quoi une solution relativement riche est mise en ébullition dans ,le géné-
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rateur 22, les vapeurs passant en contre-courant par rapport à la solution d'absorption riche vers le haut par le conduit de va- peur 21 vers le condenseur. Ces vapeurs sont donc comparativement riches en agent de refroidissement tandis que la teneur en eau est comparativement petite.
D'autre part, les vapeurs formées dans la pompe 17 sont comparativement richesen vapeur d'eau vu que la pompe est alimentée au moyen d'une solution comparative- ment faible à la partie inférieure du générateur 22. Dans la cham- bre de vapeur du tuyau 25, les vapeurs ont ainsi une teneur com- parativement élevée en eau et on peut faire une rectification.
Suivant la présente invention elles ne sont pas conduites direc- tement au condenseur mais par le conduit 26 dans le rectifica- teur 23 de telle manière qu'elles passent à travers celui-ci en contre-courant par rapport à la solution de'absorption riche.
Elles se mélangent ainsi aux vapeurs expulsées dans le généra- teur 22. Ce qui a été dit concernant la forme structurelle de l'agencement suivant la fig. 1 s'applique également pour l'agen- cement suivant la fig ; 2. Une semblable construction est repré- sentée schématiquement à la fig. 3. Les chiffres de référence de cette figure correspondent à ceux de la fig. 2.
Comme on le voit à la fig. 3, en fonctionnement en prati- que,. l'échangeur de chaleur à liquide est de préférence disposé en un serpentin concentriquement autour des autres tuyaux verti- caux. Pour plus de clarté les tuyaux verticaux ont été placés de façon assymétrique par rapport au tube-carneau mais en applica- tion en pratique, on s'efforce d'obtenir la plus grande symétrie possible en suite de quoi, dans l'ensemble, la même épaisseur d'isolement pour tous les conduits est reçue à l'intérieur du corps isolant 27 habituellement cylindrique ou rectangulaire.
La division du tube-carneau au moyen d'une fente ou d'une disposition analogue a pour but de réduire l'écoulement de cha- leur vers et à travers les sections supérieures du tube-carneau, particulièrement dans le cas d'un fonctionnement électrique et spédialement lorsque la partie supérieure du tuyau de vapeur aboutissant au condenseur, de l'appareil à l'intérieur de l'isole- ment du générateur n'est pas rempli de liquide. Un surchauffage
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de la vapeur pourrait se produire dans ce cas.
Il est à remarquer également qu'on s'efforce de construire un système de tuyaux d'un type tel que l'appareil peut être in- cliné très considérablement à sans que le niveau de liquide dans le tuyau 21 descende en-dessous du point d'attachement :::..4 du tuyau intérieur de l'échangeur de chaleur (voir fig. 2). Pour obtenir ce résultat le récipient absorbeur doit être dispose à
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un niveau relativement Ólevt±.
D'autre part, ce niveau ne peut pas être dispos'.'': trop haut au-dessus du point d'attachement du conduit 26 du rectificateur 23 vu qu'en pareils cas la contre-
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pression de la colonne de Ijquide contre les vapeurs du généra- leur peut devenir tellement élevée que la pompe cesse de fonc- tionner. Un équilibrage exact des niveaux l, II et lIT pour ce qui concerne les distances entre eux est. particulièrement. impor- tant pour 1;.'. réalisa Lion pratique dp 1invention.
L='invention î, ' e s 't pas Hmitée au- formes de réaUsation 1 . ' j., r à i# #: :-, 1 1 é msds peut être modjfiée de différentes manier'.::'. san:. sortir de l'idée à¯;;> bas-.? de l ' im.re;?l::1 ;.n.
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un de ces conduits contenant une colonne de solution d'absorption riche communiquant librement avec
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le récipient <:l'ai>s:##j...t±:r-r, do l'appareil; qui s'écoule travers le conduit depuis le poin''' d'admission de la SGlu.tioll d.'absor..Ç,::.iorl riche vers le point d'attache de la pompe de circulation à liquide
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s'itué plu.': bas; caractérisée en ce que :le vapeurs de générateur i ::..n.
Lin tr (1 {! lli t.>? dans la solution 1- i <: ; ? d'absorption -ri s'écouisnt à travers le conduit avec une température plus basse que celle de la vapeur de telle manière que la vapeur passe à travers une par- tie de la colonne liquide en contre-courant par rapport à la so- lution d'absorption.
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2/ Méthode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les vapeurs expulsées par la solution d'absorption riche dans la pompe sont introduites dans la colonne communiquant librement avec le récipient d'absorption, en-dessous du niveau du liquide et s'écoulent ainsi à travers la partie supérieure de la colonne de liquide en surmontant la contre-pression de cette dernière.
3/ Agencement pour la réalisation de la méthode suivant la revendication 1, dans un appareil réfrigérateur à absorption fonctionnant avec un gaz inerte, du type dans lequel des vapeurs d'agent de refroidissement sont expulsées dans un. tuyau de pompe essentiellement vertical qui constitue, avec un ou plusieurs au- tres conduits disposés essentiellement verticalement et avec le tube-carneau de l'appareil, également disposé verticalement, un élément générateur, de préférence à l'intérieur d'un seul loge- ment isolant, un de ces conduits contenant une colonne de solu- tion d'absorption riche, communiquant librement avec le réci- pient absorbeur de l'appareil, caractérisé par un conduit de va- peur partant de la chambre de séparation de vapeur de la pompe et débouchant sous le niveau du liquide dans la' colonne.
4/ Agencement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la partie de la colonne de liquide envoyée à travers les vapeurs de générateur par suite de la forme du récipient la con.- tenant est prolongée essentiellement horizontalement dansle but de former un prolongement du trajet d'écoulement des vapeurs des générateurs à travers la solution.
5/ Agencement suivant les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le conduit d'alimentation en solution riche venant du rédipient absorbeur est rattaché au récipient contenant la colon- ne de liquide en un point tel que la solution s'écoule à travers le récipient en contre-courant par rapport à la vapeur de géné- rateur introduite dans celui-ci.
6/ Agencement suivant les revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la pompe de circulation de liquide de 1.'appareil est at- tachée à la partie inférieure de la colonne de liquide, séparée
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.tl:ei%#±çiai;;neiit du tube-earneau de lélésent générateur auquel la pùspe est 1',311 Ge d'une manière conductrice de la chaleur.
7/ Agencement suivant les revendications si 3 6 , caractérisé par un conduit de vapeur partant de la chambre de séparation :j?e vaoG'ur de la poupe vers la colonne de rectification, li travers 18(lU81 il px s 5 =; =.: ;5 s .aiJ ii 1 #1 '¯ 1 e izent. seulement de:) i ;#a j.; ei, ; fur;..'.e"3
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dans la pompe.
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9/ Méthode e#> avancements essentiellement siii-v#o;1- ::.; qui été représenté et décrit .; eO!:1(: nouveaux.