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APPAREIL REFRIGERATEUR PAR ABSORPTION A MARCHE CONTINUE,
L'invention a pour objet un appareil réfrigérateur par absorption à marche continue, dans lequel on utilise un gaz auxiliaire inerte pour main- tenir une pression uniforme dans tout l'appareil.
L'invention vise essentiellement à fournir des moyens propres à accroitre le rendement d'un tel appareil grâce à des perfectionnements appor- tés à la chaudière.
En vue d'illustrer l'invention, on prendra comme-exemple, de pré- férence, une chaudière du type usuel. Dans une telle chaudière, formée de tubes concentriques, le liquide riche est amené par pompage ou par refoule- ment à la partie supérieure de l'espace ménagé dans la chaudière au moyen d'une pompe, de telle sorte que ce liquide riche soit immédiatement versé dans le liquide en ébullition. La vapeur ainsi formée est dirigée immédiate- ment de la partie supérieure de l'espace ménagé dans la chaudière, à travers un rectificateur ou séparateur deau, vers un condenseur.
Ce mode de réalisa- tion de la chaudière entraîne, cependant,..des pertes thermo-dynamiques éle- vées, particulièrement si l'on veut conserver la très faible teneur en réfri- gérant par exemple de l'ammoniaque du liquide pauvre qui s'écoule du f ond de la chaudièreo Cette teneur est nécessaire pour obtenir un bon fonctionnement de l'appareil réfrigérateur qui vient d'être décrit, du type à air réfrigéré, dans un milieu ambiant à très haute température, comme c'est le cas dans les pays tropicauxo
Les pertes thermo-dynamiques sus-mentionnées, sont dues au fait que la concentration moyenne du liquide en ébullition dans la chaudière est faible, et d'autant plus faible qu'il faut employer'un liquide pauvre de teneur plus faible en réfrigérant.
Le liquide en ébullition est vigoureuse- ment agité par les bulles de vapeur= La vapeur provenant de la chaudière est, par suite, de mauvaise qualité, c'est-à-dire qu'elle contient une forte proportion de liquide d'absorption, c'est-à-dire de l'eau.
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Une importante amélioration du rendement peut être réalisée si cette vapeur qui s'élève dans la chaudière n'est pas immédiatement ame- née au rectificateur, mais si on la fait d'abord barboter à travers le li- quide riche, dans lequel cette vapeur de mauvaise qualité absorbe du réfri- gérant du liquide riche et cède du liquide d'absorption.
Un tel dispositif, déjà connu, comprend un récipient dans lequel la vapeur provenant de la chaudière barbote à travers le liquide riche.-Ce récipient est appelé "analyseur" ou "décomposeur". Pour faire barboter la va- peur provenant de la chaudière à travers le liquide riche, il est nécessaire d'introduire la vapeur au-dessous du niveau du liquide dans le décomposeur.
Ceci entraine une'surpression dans l'espace de vaporisation de la chaudière, surpression qui gêne le refoulement ou effet de pompe.
La demanderesse a établi que la capacité de pompage dans ce mode de réalisation doit être plus élevée que lorsqu'il n'y a pas de décomposeur.
Ceci résulte du fait que la portion de vapeur provenant du décom- poseur, qui est condensée dans le rectificateur, retourne au décomposeur, et non à la chaudière comme dans le cas des dispositifs antérieurs. La pompe du dispositif muni d'un décomposeur doit pomper ou refouler, non seulement le liquide riche dans l'espace supérieur de la chaudière, mais aussi les conden- sats déjà mentionnés ce qui exige une grande capacité de pompe.
Conformément à l'invention, la chaudière comporte un dispositif calorifugé pour le passage de la vapeur de la chaudière à travers le liquide riche (dispositif appelé décomposeur), ce dispositif étant constitué par un tube légèrement incliné disposé au-dessous du niveau du liquide de la chau- dière mais à l'extérieur de celle-ci et placé dans le circuit de vapeur et de liquide, de telle sorte que, dans ce tube, la vapeur entrainée de la chau- dière par une source de chaleur, et le liquide riche, refoulé à l'aide d'une pompe telle qu'une pompe à thermo-siphon, se trouvent à contre-courant l'un avec l'autre, et ce de façon que la vapeur de la chaudière soit introduite dans l'extrémité inférieure du tube en même temps que le liquide riche est refoulé dans la partie supérieure dudit tube.
La pompe pour le liquide riche peut être raccordée à l'extrémité supérieure du tube légèrement incliné.
Par l'expression "au-dessous du niveau du liquide de la chaudière", on entend le niveau du liquide qui est présent dans la chaudière ne compor- tant pas de décomposeur, Si elle comporte le décomposeur suivant l'invention, ce niveau est légèrement abaissé par la pression régnant au-dessus de lui.
Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'in- vention, la pompe pour le liquide riche est raccordée à un point situé entre l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure du tube légèrement incliné et un conduit d'écoulement des condensats formés dans un réfrigérateur à l'in- térieur du tube, est relié à l'extrémité supérieure de ce tube.
Dans ce mode de réalisation, la vapeur produite dans la chaudière est introduite dans l'ex- trémité inférieure dudit tube, se trouve successivement à contre-courant avec le liquide riche et barbote à travers celui-ci qui est refoulé vers le haut, et avec les condensats produits dans un réfrigérateur séparé, de sorte qu'il est impossible que ces condensats se mélangent immédiatement avec le liquide riche refoulée
Dans l'appareil suivant l'invention, les condensats formés dans le dispositif rectificateur, retournent à la chaudière tandis qu'en même temps, s'effectue une opération de séparation au moins aussi bonne. Par suite, le pompage ou refoulement peut avoir une capacité moindre ou bien, si la capa- cité reste la même, l'alimentation en liquide riche est plus élevée.
Il y a donc lieu de remarquer que, dans le premier appareil du type connu sus-mentionné, la rectification de la vapeur, après le décompo- seur est particulièrement inefficace. Les condensats formés dans le rectifi- cateur retournent au décomposeur le long du côté d'un tube, tandis que la vapeur monte dans ce tube. L'interaction entre la vapeur ascendante et les
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condensats descendants, est faible par suite de la faible surface de con- tact entre la vapeur et le condensât.
Il s'ensuit qu'il faut produire davan- tage de condensats afin d'obtenir une vapeur épurée formée uniquement de réfrigérant (vapeur ammoniacale), ce qui entraine une perte de chaleur con- sidérableo
Dans l'appareil suivant l'invention, la vapeur barbote, après le décomposeur, également à travers les condensats produits dans un réfri- gérateur, dans lequel, en raison du très large contact existant entre la vapeur et les condensats, un refroidissement relativement beaucoup plus fai- ble est suffisant.
Deux modes de réalisation de l'invention sont représentés, sché- matiquement et à titre d'exemple, sur les figso 1 et 2 des dessins ci-annexés.
Suivant la fig. 1, l'appareil réfrigérant comprend une chaudière 1, un réfrigérateur de rectif ication 7, un condenseur 8, un évaporateur 9, un échangeur de chaleur de gaz 10, un dispositif d'absorption ou absorbeur 12 et un échangeur de chaleur de liquide 16. Pour plus de simplicité, la des- cription ci-après est limitée au réfrigérant normalement utilisé dans cet appareil réfrigérateur, c'est-à-dire à l'ammoniaque mélangée d'eau consti- tuant un liquide absorbanto
Au-dessous de la chaudière 1 se trouve un espace de pompage ou refoulement 2 d'où part un tuyau de refoulement 17 qui va se raccorder à l'extrémité supérieure d'un tube 5 légèrement incliné, appelé décomposeur.
La chaudière et l'espace 2 sont tous deux chauffés par une source de cha- leur (élément cal orifique électrique, brûleur à gaz ou autre dispositif ap- proprié) située dans le tube 18.
La vapeur est expulsée de la solution aqueuse d'ammoniaque dans la chaudière lorsqu'on chauffe cette solution. La teneur en ammoniaque de cette vapeur est déterminée par la concentration en ammoniaque dans le li- quide et par exemple par la pression régnant dans la chaudière. Cette vapeur passe par le conduit 3 et, ensuite, elle barbote à travers le décomposeur 5.
Par suite, le décomposeur 5 n'est pas pourvu d'un chauffage extérieur. La teneur en ammoniaque de la vapeur s'accroit dans le décomposeur. Cette va- peur ainsi enrichie se rend dans le réfrigérateur de rectification dans le- quel l'eau résiduelle de la vapeur est condensée par refroidissement. A cet effet, le tube 7 comporte des ailettes de refroidissement. Ensuite, la vapeur d'ammoniaque pure est condensée en liquide dans le condenseur 8 et pénètre sous cette forme dans l'évaporateur 9 dans lequel l'ammoniaque s'évapore en absorbant de la chaleur de l'espace environnant.
L'ammoniaque évaporée s'é- coule avec un gaz auxiliaire inerte par un conduit 10 vers le réservoir 11 qui est monté sur le côté inférieur de l'absorbeur 12o L'absorbeur 12 est pourvu, comme le condenseur 8, d'ailettes de refroidissement et est parcou- ru par une solution pauvre en ammoniaque. Cette solution arrive de l'extrémi- té inférieure de la chaudière 1 et est amenée dans l'absorbeur 12 par l'é- changeur de chaleur de liquide 16 et le conduit 13. La solution pauvre s'é- coule à travers l'absorbeur 12 vers le réservoir 11 et dans son parcours, elle absorbe l'ammoniaque du gaz auxiliaire inerte qui retourne alors vers le haut par le conduit 14. Le liquide enrichi dans l'absorbeur 12 passe, du réservoir 11,par le conduit 15 et l'échangeur de chaleur de liquide 16, dans l'extrémité inférieure de la chambre de pompe ou refoulement 2.
Lorsqu'on chauffe la chambre de pompe 2, le liquide riche du tube de refoulement 17 est refoulé dans le tube 6 à l'extrémité supérieure du décomposeur 5 par l'effet bien connu de thermo-siphon. L'extrémité inférieure du décomposeur est reliée à la chaudière 1 par un conduit 4. Le liquide refoulé vers le haut, qui a déjà accompli l'action de décomposition s'écoule par ce conduit dans la chaudière.
Le décomposeur qui, en pratique, peut également être prévu par exemple sous forme d'une spirale-légèrement inclinée autour de la chaudière, est complètement rempli de liquide du fait, qu'il se trouve au-dessous du niveau du liquide dans la chaudière à l'état chaudo A l'état froid, par exem- ple, si l'appareil réfrigérateur n'est pas en fonctionnement, il se produit
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un abaissement de ce niveau du fait de la hauteur de décharge du tube 13 dans l'absorbeur 12. Dans ce cas, le décomposeur n'est rempli qu'en partie.
Il s'ensuit que le liquide riche et la vapeur venant de la chaudière dans le décomposeur se trouvent à contre-courant l'un de l'autre, ce qui a pour effet de réaliser une rectification particulièrement efficace de la vapeur.
Le passage du tube décomposeur ne doit pas être prévu trop étroit pour que les contre-courants de liquide et de vapeur ne rencontrent pas une trop forte résistance, mais pas trop large non plus car, dans ce cas, il se présenterait des différences trop importantes dans la concentration du li- quide. Un tube décomposeur de trop faible section élèverait le niveau du li- quide dans le tube 6 à une hauteur qui exigerait un accroissement de la hau- teur de pompage ou refoulement. Par un choix judicieux de la section de pas- sage du décomposeur, on obtient une rectif ication particulièrement efficace tandis qu'en même temps, le niveau du liquide dans le tube 6 vient s'établir à une hauteur qui n'est que légèrement supérieure (5-10 mm) à celle que le niveau atteindrait dans la chaudière ne comportant pas de décomposeur.
La rectif ication de la vapeur après le décomposeur se poursuit dans le dispositif selon la fig. l,à la manière classique au moyen du re- froidissement. Les condensats formés ainsi s'écoulent-le long des parois des tubes 7 et 6 dans le décomposeur.
L'interaction entre la vapeur ascendante et les condensats des- cendants, nécessaire pour une rectification effective, n'est pas suffisante dans ce cas du fait qu'une trop grande quantité de condensats doit être pro- duite, ce qui entraine des pertes. L'invention remédie également à cet incon- vénient d'une manière simple.
Pour cela, on se reporte à la fig. 2 qui représente exclusivement la partie supérieure de la chaudière munie d'un décomposeur et d'un disposi- tif de rectification.
Le tube décomposeur 5 (de longueur a) est prolongé par un tube 20 (de longueur b). Le liquide riche est refoulé dans le tube 19 qui débou- che, sur le côté inférieur, latéralement dans le tube décomposeur, et sur le côté supérieur, dans le tube 6. Cette dernière connexion est nécessaire pour déplacer la vapeur nécessaire pour l'effet de pompage ou de refoulement.
Les condensats formés dans le réfrigérateur 7 ne retournent pas immédiatement dans le liquide riche comme sur la fig. l, mais, par le tube 6, dans le dispositif de rectification proprement dit, c'est-à-dire dans la partie b. Dans la partie b, la vapeur déjà enrichie dans le décomposeur (par- tie a) barbote à travers les condensats formés dans le réfrigérateur 7, grâ- ce à quoi un nouvel accroissement de la teneur en ammoniaque dans la vapeur se trouve assuré.
Grâce à la bonne interaction entre la vapeur et le liquide dans le dispositif rectificateur, obtenue par la large surface de contact entre les bulles de vapeur et le liquide, il ne se forme plus autant de condensats dans le réfrigérateur 7, ce qui se traduit par une économie d'énergie.
Le rapport entre leslongueurs a et b, c'est-à-dire le rapport entre les longueurs du décomposeur et du rectificateur doit avoir une cer- taine valeur qui est fonction de la concentration en ammoniaque du liquide riche, de la quantité de liquide riche refoulée par unité de temps, de la quantité de condensats retournant du réfrigérateur 7 dans le dispositif rec- tif icateur, etc... Entre autres, il y a lieu de signaler d'une façon géné- rale que le dispositif rectificateur (partie 0 doit être d'autant plus long que la concentration en ammoniaque du liquide riche est plus faible.