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ARMOIRE FRIGORIFIQUE A THERMODIFFUSION.
L'invention est relative à un procédé de fonctionnement d'ins- tallations frigorifiques, utilisant un fluide réfrigérant en circulation qui est successivement condensé et évaporé.
'Il est connu de produire le froid par un système : ammoniac-eau- gaz auxiliaire et de l'utiliser avantageusement dans une armoire frigorifique, du fait que l'ammoniac est chassé à haute température d'un solvant aqueux, l'ammoniac est ensuite liquéfié par refroidissement avec une pression partiel- le accrue et évaporé dans le courant d'un léger gaz auxiliaire en circulation, de cette manière l'ammoniac refroidit son entourage. A cette fin, trois cir- cuits sont nécessaires, à savoir : pour le fluide réfrigérant ammoniac, pour le gaz auxiliaire et pour le solvant.
On connaît également des procédés servant à la production de froid dans-lesquels le circuit du solvant est négligé et qui ne fonctionnent donc uniquement qu'avec le circuit de fluide réfrigérant et de gaz auxiliaire.
Dans ce procédé, le gaz auxiliaire-restant en permanence à l'état gazeux, dif- fuse depuis un mélange gazeux : gaz auxiliaire-fluide réfrigérant, à travers une paroi de séparation poreuse ou semi-perméable. De ce fait, la pression partielle du fluide réfrigérant dans le mélange de gaz augmenté à tel point que le dit fluide réfrigérant se condense en dégageant la chaleur. Le conden- sat échange ensuite sa-chaleur avec le gaz auxiliaire, séparé par.diffusion; et, dans ce cas, le fluide réfrigérant, liquide,s'évapore dans le gaz auxi- liaire en absorbant la chaleur. De cette manière se forme à nouveau le mélange gazeux; gaz auxiliaire-fluide réfrigérant qui doit être décomposé par diffu- sion.
Les procédés de réfrigération connus jusqu'à présent et se basant sur la séparation par diffusion d'un mélange; fluide réfrigérant-gaz auxiliaire présentent tous ceci de commun que des plaques poreuses ou des parois semi- perméables sont utilisées pour la séparation. La circulation du gaz auxi- liaire est obtenue de manière semblable à celle obtenue par une pompe de dif- fusion, soit par l'action d'un thermosyphon, soit par l'emploi àdditionnel
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d'un gaz actif. Il a été également proposé d'intercaler une pompe dans le eircu-lt,
Suivant l'invention, un tube séparateur à thermodiffusion est utilisé pour la séparation du mélange gazeux: fluide réfrigérant-gaz auxi- liaire.
Il est vrai qu'il est déjà connu de favoriser la séparation par diffusion à l'aide de plaques poreuses du fait que l'un des côtés de la pla- que, par lequel s'échappe le gaz facilement diffusable, est chauffé tandis que l'autre coté, où reste le fluide réfrigérant difficilement diffusable, est refroidi de manière à augmenter l'action de séparation. Cependant, l'a- mélioration obtenue par ce procédé n'est que faible. Par contre, le tube séparateur à thermodiffusion permet de séparer efficacement des gaz d'un poids moléculaire différent. L'action de séparation augmente lorsque le gaz est mis sous pression, ainsi qu'il a été prouvé dans des ouvrages scien-
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tifiques 'ré'cEfnts.
J,1.action efficace du .tube séparateur>-doi être;,attribuée au guidage en contre-courant des composants gazeux qui sont séparés par ther- modiffusion.
Suivant l'invention, la circulation du mélange de gaz, momenta- nément décomposé en une fraction liquide et une fraction gazeuse et de nou- veau réunis, s'effectue par l'action d'un,thermosyphon, La circulation est obtenue, par exemple, du fait qu'une branche du circuit fermé est chauffée.
En outre,la circulation peut être favorisée du fait que les différences de poids spécifiques, résultant de la composition env isagée du-' mélange de gaz, activent la circulation mention-née; cette action peut être renforcée en disposant différentes parties de la machine de manière appropriée.
Plusieurs modifications sont possibles pour la réalisation du procédé. Dans l'un'des cas, le composant le plus léger demeure essentielle- ment gazeux, tandis que le composant le plus lourd est momentanément conden- sé et ensuite évaporé, Un exemple de ce qui précède est constitué par la com- position :oxygène, comme composant plus léger, demeurant gazeux et Fréon 12 comme (CF2OL2) composant lourd, condensé momentanément pour s'évaporer par la suite.
Suivant l'invention, le pompage ou la circulation de la composi- tion peut être accéléré du fait que la condensation de la partie liquéfiée du mélange de gaz s'effectue dans un tube vertical et que l'action de pompage du liquide tombant est utilisée pour accélérer la circulation, Des particu- les de gaz non-condensé sont entraînées, de cette manière, vers le bas et ne peuvent pas s'amasser ou'troubler la condensation des gaz condensables. La circulation peut également être accélérée en disposant l'évaporateur plus bas que le tube séparateur.
En outre, la séparation du mélange en circulation peut être effec- tuée par centrifugation. Dans ce cas, le mélange circule avantageusement depuis'le bas, par une 'chambre intérieure disposée dans un autre récipient, au-dessus d'une roue mobile, au-dessus de laquelle le composant le plus léger est éliminé centralement, tandis que le composant le plus lourd est conduit, depuis le bord de l'espace annulaire, au-dessus du refroidisseur.
Enfin,la séparation peut également être effectuée par adsorp- tion. Dans ce cas, il faut envisager un fonctionnement discontinu ou, éven- tuellement, également continu. Dans le premier cas, le mélange est conduit à travers le moyen d'adsorption et décomposé en une phase adsorbée,d'une part, et en une phase non adsorbable, d'autre part.
Le moyen d'adsorption est pé- riodiquement réchauffé et dégage le gaz adsorbé sous forme gazeuse, de maniè- re que celui-ci peut être ensuite condensé, de manière connue., et être conduit dans le récipient de saturation dans lequel il s'évapore dans le courant du composant le plus léger en circulation, ainsi que décrit plus haut. '
Une forme d'exécution, donnée à titre d'exemple non limitatif, est représentée à la fig, l, illustrant le procédé de séparation par utili- sation de la thermodiffusion.
La décomposition du mélange arrivant en 12 s'effectue dans un tu- be séparateur 1, comprenant un moyen de chauffage 2 et une chambre de sépara-
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tion 9. Le mélange est décomposé en un-composant .condensable et un composant non-condensable, dans ce cas, le premier..des composants peut être constitué par du Fréon 12 et le second.par de l'hydrogène.- Sous Inaction du tube sé- parateur, la décomposition s'effectue de manière que le Fréon 12 s'amasse à l'extrémité inférieure et l'hydrogène..à l'extrémité supérieure du' tube. En- suite, les vapeurs de Fréon 12 sont condensées dans le condensateur 10 et le condensat est conduit au récipient 5 dans lequel il s'amasse sous forme de liquide 15.
La chaleur de condensation est évacuée par les ailettes de re- froidissement du condensateur 10 et est transmise à l'entourage. Maintenant, le liquide peut s'écouler vers le bas dans le saturateur 7, par exemple,en passant sur des corps de remplissage (non indiqués) et se mélanger par évapo- ration à l'hydrogène circulant dans le même sens. Il est particulièrement avantageux de faire monter le condensat dans une matière poreuse, par exemple, dans un cylindre en argile 6, sous l'action de forces capillaires à l'encon- tre du courant du gaz de support léger et de saturer l'hydrogène, passant des deux côtés du cylindre en argile, en vapeurs de Fréon 12. Dans ce cas, le cylindre d'argile est disposé dans un récipient 5 rempli de liquide 15.
Ce type de saturation présente l'avantage que le courant du thermosyphon est accéléré dans le circuit fermé 12, 9,14, 8, 7, 11, 13 et que l'action de refroidissement est intensifiée. Un echangeur de température 13 réchauffe de nouveau le mélange et refroidit le condensat davantage ou provoque une conden- sation intensifiée. En même temps, le mélange est reréchauffé à la tempéra- ture ambiante. Un refroidisseur 14 évacue la chaleur ,du composante séparé dans le haut, par échange avec l'entourage. Dans l'évaporateur 7, la surfa- ce d'échange avec l'entourage à refroidir est agrandie par un tube central 16 qui est traversé par l'air dans le sens descendant.
La vitesse de cirou- lation dans le circuit fermé est d'autant plus grande que la différence de poids entre les colonnes chaude et froide du circuit fermé est plus grande.
L'installation fonctionne absolument automatiquement avec auto-réglage, c'est- à-dire que lorsque la vitesse de circulation est trop grande, la séparation devient imparfaite et, de ce fait, la différence de poids entre les colonnes de gaz chauds et froids ainsi que la vitesse de circulation sont réduites.
Cependant, lorsque la vitesse de circulation est trop faible, la séparation s'accélère ce qui entraîne, à nouveau, une augmentation de la différence de poids entre les deux colonnes de ¯gaz et une accélération de la circulation, La chambre de saturation 7 qui doit servir de refroidisseur est donc dispo- sée, avantageusement, dans l'espace à refroidir, tandis que le condensateur 10 et une partie de l'échangeur de température 13.ainsi que le tube sépara- teur sont disposés à l'air libre.
Un autre mode de réalisation de l'invention, dans le cas où le composant demeurant gazeux est plus lourd et plus difficilement condensable que le second composant, est représenté à la fig. 2. Ici, 1 représente à nouveau le tube séparateur avec le dispositif de chauffage 2 et la chambre de séparation 9. Le mélange à séparer est amené en 12 dans le dit tube, le com- posant le plus lourd et non-condensable, par exemple,' l'argon, le krypton ou le xénon, sort par le tube inférieur et pénètre par l'intermédiaire du refroidisseur 17 et de l'échangeur de température 13 dans l'évaporateur 20.
Le composant le plus léger qui se sépare du mélange de gaz à l'extrémité su- périeure du tube séparateur 1, est conduit à travers le liquéfacteur 18.
Dans le cas envisagé, le composant le plus léger et le plus facilement con- densable du mélange de gaz, constitué, par exemple, par de l'ammoniac, est liquéfié dans le dit liquéfacteur, circule à travers le tube vers le bas et pénètre en 19 dans l'évaporateur 20 qui sert de refroidisseur en entraînant, en même-temps, les parties du composant qui sont demeurées gazeuses et qui, dans certaines conditions, se dissolvent plus ou moins dans le liquide. Dans l'évaporateur 20, le composant liquide s'écoule vers le bas sur des corps de remplissage ou des chicanes, tels- que, par exemple, des parois; il est ici évaporé dans le courant du composant demeuré gazeux, arrivant par le con- duit 21.
Le froid de condensation est transmis à l'entourage à refroidir et les frigories résiduelles du mélange, sortant par le conduit 22 dans l'échan- geur de température 13, sont transmises au composant le plus lourd, évacué par la colonne de séparation 1-dans le conduit 21. La transmission de froid
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de l'évaporateur peut être améliorée par des moyens qui augmentent, sa surfa- ce. Cependant, l'exécution de l'évaporateur peut être effectuée suivant cel- le' décrite à la fig. 1. Lorsque l'évaporateur 20 est disposé plus bas que le tube séparateur 1, la circulation est accélérée, étant donné que les dif- férences de poids des colonnes de gaz augmentent.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de réfrigération dans lequel un mélange'en circula- tion, constitué par un ou plusieurs composants condensables et un ou plusieurs composants non-condensables, est séparé à l'état gazeux en deux composants au moyen d'un procédé physique, le ou les parties du composant séparé, conden- sable,étant ensuite liquéfiées par transmission de chaleur et le liquide ainsi formé étant enfin évaporé dans le courant du composant non-condensable et mis en contact avec le condensat en absorbant la chaleur de l'entourage à refroidir, le processus décrit se répétant continuellement automatiquement dans l'ordre indiqué et avec une pression totale approximativement constan- te dans le circuit,caractérisé en ce qu'un tube séparateur à thermodiffusion est utilisé pour la séparation.