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AGENCEMENT D'APPAREIL REFRIGERANT A ABSORPTION.
La présente invention a trait à un agencement d'appareil réfri- gérant à absorption fonctionnant au gaz inerte, du type d'appareils dans les- quels le système générateur consiste en un certain nombre de conduites sen- siblement parallèles à un tube chauffant vertical, deux au moins de ces con- duites étant reliées d'une manière conductrice de chaleur avec le-tube chauf- fant et constituant respectivement un générateur ou une pompe de'circulation, et dans lesquels l'échangeur de chaleur de l'appareil est situé au moins par- tiellement dans le corps calorifuge du système générateur.
Le but de l'in- vention consiste, entre autres, en une simplification de la construction du bloc générateur, simplification qui rend possible, entre autres ; réduction plus poussée des pertes par radiation du système générateur dans son ensemble et de l'échangeur de chaleur en particulier.
La construction d'un système générateur est connue qui est composé d'un certain nombre de tuyaux verticaux et de l'échangeur de chaleur de li- quides, réunis en un bloc simple, disposé dans un corps calorifuge commun à ses deux éléments, bloc dansw la partie inférieure duquel se situe l'échan- geur de chaleur enroulé en serpentin. Les tuyaux verticaux, faisant partie du système générateur, forment à cet effet un faisceau de tubes disposé aubur d'un tube chauffant ou analogue disposé plus ou moins centralement.
Bien que cet agencement de l'échangeur de chaleur permette d'obtenir une réduction considérable des pertes de chaleur du bloc générateur tout entier par compa- raison avec les constructions antérieurement connues, il fut toutefois trouvé que des réductions supplémentaires considérables pouvaient être obtenues en supprimant l'échangeur de chaleur en forme de serpentin. Les dimensions du tuyau utiles pour ce dernier sont telles que l'on ne peut donner au diamètre du serpentin une valeur inférieure à une certaine limite et cette limite, jusqu'à présent, à été déterminée en fait par les dimensions du corps calori- fuge dans le plan horizontal.
Si,par conséquent, i; est désirable d'éviter l'emploi de corps calorifuges de dimensions excessives, il est nécessaire de
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ne pas faire usage d'épaisseurs de la couche calorifuge, à l'extérieur de l'échangeur de chaleur en forme de serpentin, telles qu'elles seraient adé- quates du point de vue thermiqueo
Les échangeurs de chaleur de liquides destinés aux appareils réfrigérants à absorption sont connus en soi ; parexemple, il a déjà été fait usage d'un échangeur dont un parcours d'écoulement consiste en un tuyau vertical rectiligne, tandis que l'autre parcours consiste en un serpentin introduit dans le premier. il est toutefois évident qu'un échangeur construit de cette manière connue ne peut être employé directement avec avantage dans un système générateur du présent type.
L'échangeur doit être,conçu de maniè- re qu'il puisse être logé dans un corps calorifuge de façon que les propiétés calorifuges de ce dernier soient complètement utilisées, tandis qu'en même temps, les conduites reliant l'échangeur aux autres parties du système géré- rateur sont suffisamment simples pour éviter tout accroissement inutile des dimensions de l'ensemble du bloc. Ces problèmes sont résolus par la présente invention,laquelle est essentiellement caractérisée en ce que la partie de l'échangeur de chaleur, qui est disposée dans le corps calorifuge, s'étend dans la direction verticale sur la grande partie de sa longueur.
L'invention va être décrite plus en détail en se référant à un certain nombre de réalisations représentées schématiquement dans les dessins annexés.
La figure 1 représente la réalisation de l'invention la plus sim- ple qui se puisse concevoir.
La figure 2' représente une réalisation dans laquelle le système générateur contient un dispositif de rectification destiné aux vapeurs du générateur.
Les figures 3 et 4 représentent des réalisations constituant des variantes de l'agencement selon la figure 2.
La figure 5 représente une section d'un système générateur selon la figure 4.
Il est maintenant fait référence à la figure 1. 10 désigne le tube chauffant dans lequel une cartouche électrique peut être adéquatement introduite par l'extrémité supérieure du tube. Dans ce cas, l'extrémité inférieure du tube est superposée être fermée. Pour l'introduction de la cartouche chauffante, un tuyau supplémentaire peut être prévu et disposé de la manière connue en soi; ce tuyau est thermiquement séparé d'une manière adéquate du tube 10 et débouche à travers l'extrémité supérieure d'un corps calorifuge 19 entourant le système.
Deux conduites sont soudées le long du tuyau 10; l'une d'entre elles, 11, constitue la pompe de circulation du li- quide de l'appareil, tandis que l'autre, 12, constitue le générateur de l'ap- pareil..Le tuyau 12 s'étend vers le haut à travers tout le corps calorifuge et se prolonge par la conduite à vapeur 18; en outre, la pompe tubulaire 11 maintient le niveau de liquide indiqué dans le tuyau 12, niveau qui est qui.- que peu élevé que le lieu de l'admission de la solution d'absorption dans le système absorbeur, non représenté dans le dessin.
Entre la connexion conductrice thermique avec le tube chauffant 10 et ledit niveau, aucunè quan- tité appréciable de chaleur n'est admise au tuyau 12, par suite de quoi, ce dernier constitue une colonne de rectification 13, par laquelle les vapeurs, chassées dans la partie génératrice 12, sont rectifiées.
Selon la présente invention, l'échangeur de chaleur de la réali- sation représentée figure 1 est agencé sous forme de tube sensiblement concent- trique à l'axe central du tube chauffant 10, le tuyau extérieur, constituant là chemise 14 de ce tube, est traversé dans le sens ascendant par la solution d'absorption, laquelle est riche en réfrigérant et laquelle est conduite par la pompe 11; reliée à la chemise 14, vers le niveau de liquide de la conduite 13. Dans la chemise 14 se trouve disposée centralement et sensiblement con- centriquement une conduite 15 qui amèbe la solution pauvre du générateur 12 et de son système vers le système absorbeur.
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Comme le montre la fugure, la partie verticale de l'échangeur, située dans le corps calorifuge, est située directement sous l'extrémité in- férieure du tube chauffant 10, c'est-à-dire pratiquement en connexion directe avec le point inférieur de la colonne de réaction de la pompe 11. La colonne latérale s'étend à partir du point inférieur auquel la colonne reçoit la chaleur du tube chauffant 10, jusqu'au niveau de liquide indiqué de la ma - nière habituelle dans le récipient de l'absorbeur de l'appareil, indiqué par 16. L'entièreté de l'échangeur de la réalisation représentée constitue un corps d'échange de chaleur, en forme de U, à branches sensiblement ver- ticales dont une ou dont les deux peuvent être situées dans le corps calori- fuge du bloc générateur.
Du fait qu'il est désirable que la position de la branche la plus chaude de l'échangeur de chaleur dans l'installation du gé- nérateur soit la plus centrale possible, un prolongement descendant à partir de la partie inférieure du tube chauffant 10 du corps isolant est requis, comme le montre la figure 1. Toutefois, du fait qu'il est supposé que la cartouche chauffante électrique est introduite par le dessus, rien n'empêche d'une manière générale que ce prolongement ait lieu à partir du plan sur le- quel est montée l'armoire frigorifique, desservie par l'appareil réfrigérant.
Pour autant que la partie du corps calorifuge, située sous le tube chauffant, ne contienne rien d'autre que l'échangeur de chaleur, les deux branches de l'échangeur peuvent être enfermées sans grand désavantage dans ce corps calo- rifuge, la branche la plus froide pouvant être disposée plus près de l'exté- rieur, dans le corps calorifuge, sans que les pertes de chaleur de cette bran- 'che ne deviennent gênantes.
Dans la réalisation représentée; l'échangeur de chaleur est pro- longé jusqu'au récipient de l'absorbeur 16, relié directement à la chemise extérieure 14 de manière que la solution riche soit introduite dans cette chemise. La conduite 15 de l'échangeur de chaleur, par laquelle la solution pauvre est conduite vers le système absorbeur, est disposée selon la présente invention de manière à ce qu'elle passe sur une certaine distance à travers la masse liquide contenue dans le récipdent absorbeur 16. De cette façon,la solution qui s'écoule dans cette conduite est amenée à céder une quantité supplémentaire de chaleur à la solution riche qui s'écoule par la chemise 14 vers le système générateur.
La réalisation représentée figure 2 diffère de celle de la figure 1 sous deux aspects importants comme la chose apparaîtra dans la suite. Les références de la figure 2 correspondent à celles de la figure 1. Ainsi, la pompe 11 est reliée le long d'une génératrice commune au tuyau chauffant 10 d'une manière conductrice de chaleur, Semblablement, l'échangeur de chaleur a la forme de deux conduites 14 et 15 disposées sensiblement concentriquement et formant grossomode un corps d'échangeur de chaleur, en forme de U, dont une branche au moins, qui est la plus chaude en fonctionnement, est enfermée dans le corps calorifuge, non représenté figure 2, du bloc générateur.
La conduite 15 dans laquelle débouche l'extrémité supérieure du tuyau 11 de la pompe, conduit la solution pauvre de manière qu'elle échange la chaleur avec la solution riche dans les deux branches de l'échangeur de chaleur et dans le récipient de l'absorbeur 16, vers le système absorbeur de l'appareil.
Contrairement à la réalisation représentée figure 1, la pompe 11 ne refoule pas le liquide dans la conduite à vapeur 18, mais est reliée à une conduite à vapeur spéciale 21 qui constitue un prolongement de la che- mise 14 de l'échangeur de chaleur. La solution riche est amenée par cette dernière, par l'intermédiaire d'une conduite ..20, dans le générateur 12, de manière que le niveau du liquide dans ce dernier soit sensiblement à la même hauteur que le niveau du liquide du récipient 16. La colonne de liquide du générateur 12 constitue ainsi, sensiblement la colonne de réaction de la pom- pe 11.
Les vapeurs de la'-pompe passent vers le bas par la conduite 21 èt là- -conduite 20, à travers le niveau de liquide supérieur du générateur 12,vers la conduite à vapeur 18.Ces vapeurs sont ainsi rectifiées avant d'être conduites vers le condenseur.
La partie la plus chaude de l'échangeur de chaleur en forme de U, à savoir la branche verticale située à droite, figure 2, peut être selon la présente invention, logée dans le corps calorifuge du générateur dans toutes
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les circonstances. La branche la plus froide, à savoir celle qui est située à gauche ; figure 2, doit aussi, si les conditions le permettent, être logée dans ce corps calorifuge.
Cela est généralement possible, au moins dans le cas des grands appareils dans lesquels le faisceau des tubes enfermé dans le corps calorifuge doit avoir, pour d'autres raisons, une extension telle dans le plan horizontal qu'un corps calorifuge ayant une section sensiblement constante dans tout plan horizontal rend possible d'y loger les deux-branches de l'échangeur de chaleur sans aucune augmentation du volume total de ce corps calorifuge.
Dans le cas où la longueur totale de la partie de l'échangeur de chaleur située dans le corps calorifuge ne suffit pas à l'échange de chaleur désiré, l'échange de chaleur peut être adéquatement eétendu aux parties de l'appareil situées à l'extérieur de ce corps calorifuge. Ainsi, l'échangeur de chaleur 14, 15 peut être étendu au récipient 16 de l'absorbeur et la con- duite intérieure 15 peut adéquatement passer à travers la masse de liquide contenue dans ce récipient, par suite de quoi un chauffage supplémentaire dé la solution rche ept effectué.
Si cela ne suffisait pas à assurer un refroidissement adéquat de la solution pauvre avant sa réintroduction dans le système absorbeyr, un refroidissement supplémentaire peut être effectué après son passage dans l'échangeur de chaleur 14, 15, et, si on le désire, après échange de chaleur avec la solution contenue dans le récipient 16, par échange de chaleur avec le courant gazeux riche et refroidi par le système évaporateur de l'appareil (non représenté sur le dessin) courant gazeux-qui est introduit dans le récipient de l'absorbeur par une conduite 23 autour de laquelle la solution pauvre est conduite dans une chemise 22 jusqu'au niveau d'en la solution est introduite dans le système absorbeur.
Comme le mobtre par exemple la figure 2, l'échangeur de chaleur 14, 15, consiste en conduites ayant sensiblement' 'les sections normalement' utilisées dans les appareils de ce type. Ainsi, on peut mentionner le fait qu'on peut faire usage, avec de bons résultats, d'un tuyau d'environ 30 mm de diamètre intérieur pour le tuyau 14 et de 9 mm environ pour la conduite 15. En particulier, dans les cas où les deux branches verticales de l'échan- geur de chaleur sont situées dans le corps calorifuge du générateur et/ou ont une longueur qui correspond approximativement à la hauteur de la colonne de réaction, il est possible d'obtenir, sans autres mesures que celles, peut être, qui sont décrites à propos des agencements suivants d'échangeur de cha- leur, un échange de chaleur entièrement satisfaisant.
Tout spécialement dans le cas des grands appareils, l'échange peut, toutefois, être insuffisant, ce qui est particulièrement vrai dans les cas où, comme dans le cas de l'agen- cement de la figure 1, une des branches est située en-dessous de cette colon- ne de réaction. Dans tous ces cas, il est toutefois possible d'obtenir, se- lon la présente invention, un rendement pleinement satisfaisant de l'échan- geur de chaleur en assurant par des moyens adéquats, par exemple par des moyens connus en soi, une augmentation de la surface de contact entre les courants de liquide passant à travers l'échangeur dans les limites horizontales de l'échangeur déterminées dans chaque cas particulier sur la base des conditions prédominantes et sans augmenter de manière appréciable la section des condui- tes.
Une telle augmentation de la surface d'une conduite, par exemple, con- duisant le courant de liquide, peut ainsi être réalisée en donnant à la con- duite en question une forme qui diffère de la forme strictement cylindrique.
Toutefois, il est aussi possible de réaliser, au moyen d'organes spéciaux reliés de manière conductrice de chaleur avec les parois des deux éléments de tuyau formant l'échangeur de chaleur, organes spéciaux qui ont la forme de plaques ou analogues, l'augmentation nécessaire du rendement par unité de longueur de l'échangeur de ehaleura
Figure 3, une réalisation de l'intention, est représentée sché- matiquement dans laquelle un échangeur à extension sensiblement verticale est pourvu de tels organes spéciaux. Les références de la figure 3 corres- pondent à celles des figures 1 et 2.
Ainsi, la partie à générateur 12 et la pompe 11 sont connectés de manière conductrice de chaleur par des cordons de soudure longitudinaux au tuyau chauffant 10, tandis que la chemise 14 de
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l'échangeur de chaleur est séparée thermiquement de ce tuyau chauffant et de la pompe par une couche de calorifuge. Comme le montre la réalisation décrite ci-dessus, la conduite 15 à solution pauvre est disposée centralement dans la chemise 14. Des plaques 24 sont disposées, fait important, transversale- ment à la direction de l'écoulement dans la conduite 15 ; ces plaques couvrent toute la section de la zone annulaire formée entre les conduites 14 et 15.
Toutefois, pour permettre le passage de la solution riche qui s'écoule dans la chemise 14 à partir de sa base, des creux 25 sont prévus de manière adé- quate au bord de chaque plaque circulaire. Ces creux peuvent être avantageu- sement disposés de manière qu'ils puissent se situer d'un côté ou de l'autre de la chemise 14. De cette manière, la solution riche est forcée à changer de direction lors de son passage entre les différentes plaques.
Dans les cas ou, comme dans la réalisation selon la figure 3, il est désirable de con- centrer des surfaces de l'échangeur particulièrement étendues dans une section verticale limitée (dans ce cas, limitée pratiquement par la colonne de réac- tion de la colonne 11) on peut faire usage d'une section quelque peu augmen- tée des éléments de tuyau formant l'échangeur de chaleur et sous ce rapport, il serait indiqué d'étendre la chemise 14 vers le haut (comme dans la réali- sation selon la figure 2) afin de rendre la vapeur, passant dans la pompe, au rectificateur 20. Au lieu de cela, une conduite de retour spéciale 26, destinée à cette vapeur, peut être prévue.
L'apport de la solution riche du récipient de l'absorbeur à la chemise 14 a lieu par une conduite spéciale 17.
Dans la figure 4, 10 désigne un tube chauffant dont une extrémité peut être fermée mais qui, dans le cas d'un appareil marchant au gaz ou à l'huile, doit être développé en cheminée passant à travers un corps calori- fuge. L'absorbeur de l'appareil est désigné par 27 et la solution d'absorp- tion, qui est riche en réfrigérant; est recueillie, au sortir de l'absorbeur, dans le récipient 16 de l'absorbeur. De la partie inférieure du récipient de l'absorbeur, la solution d'absorption riche est conduite par une conduite 17 vers un échangeur de chaleur de liquides enfermé dans un corps calorifuge et ayant la forme d'une chemise 14,.extérieure et sensiblement verticale, comportant un tuyau intérieur 15 disposé de préférence centralement.
Après que la solution riche a passé par la chemise 14, elle est introduite dans la pompe de circulation 11 de l'appareil qui refoule le li- quide dans le tuyau à vapeur 18, conduisant vers le condenseur l'appareil, non représenté sur le dessin. La partie inférieure de ce tuyau à vapeur est reliée d'une manière conductrice de chaleur par la soudure ou analogue , au tuyau chauffant 10, le long d'une génératrice commune et forme ainsi le générateur proprement dit 12 de l'appareil, à travers lequel la solution, qui devient continûment plus pauvre, en réfrigérant, passe vers le bas.
Com- me le montre la figure, la conduite 12 est disposée à une certaine distance du tuyau chauffant, le long d'une certaine longueur comprise entre la connexion conductrice de chaleur avec le tuyau chauffant et le niveau de celui-ci et, de cette manière est séparée thermiquement de ce dernier dans une mesure plus ou moins grande. De cette manière, on obtient une colonne rectificatrice située entre ces points, dans laquelle les vapeurs chassées dans le générateur sont plus ou moins complètement rectifiées par la solution qui est relative- ment riche en réfrigérant lequel est conduit par la pompe.
La solution qui s'écoule vers le bas et qui s'appauvrit dans le sens descendant et s'échauffe continûment, est conduite selon l'invention, de nouveau vers le haut, à savoir par le tuyau intérieur 15 de l'échangeur de chaleur, la solution cédant une partie de sa chaleur à la solution riche qui s'écoule vers le bas dans la chemise 14 de l'échangeur de chaleur. La solution riche, qui est pompée dans la pompe 11 de la partie inférieure de l'échangeur de chaleur, a une température qui n'est que légèrement inférieu- re à celle de la solution la plus pauvre.
A la figure 5 se trouve représentée une section de la partie in- férieure d'un système générateur qui est très voisin de celui de la figure 4. Les axes des trois tuyaux 15,10 et 12 sont, fait important, coplanai-
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res, tandis que la pompe 11 est soudée le long d'une génératrice au tuyau chauffant et se trouve disposée dans un plan perpendiculaire à ce plan. De cette manière;, les éléments de tuyau, qui sont destinés à diriger le trans- port de la chaleur de la source de chaleur, sont placés très près entre eux et à une certaine distance de la chemise 14 de l'échangeur, ce qui est adé- quat pour la réalisation d'une calorifugation suffisante.
Le faisceau de tubes 10, 11, 12, est aussi séparé de la paroi extérieure du corps calori- fuge par une couche sensiblement plus épaisse de calorifuge par comparaison avec la surface de la chemise 14. La disposition relative des différents éléments de tuyau dans le corps calorifuge est toutefois susceptible de di- verses variantes, selon les circonstances prépondérantes.
Le corps calorifuge selon la figure 5 a, fait important, une section elliptique, grâce à quoi sa forme peut être aisément adaptée à la situation relative des différents organes tubulaires. De cette manière il est entre autres possible de réduire les dimensions du corps calorifuge dans une direction sans en réduire appréciablement l'effet calorifuge., Une telle limitation est fréquemment particulièrement désirable eu égard au montage de 1-'appareil réfrigérant dans l'espace de l'appareil, habituellement situé à l'arrière de l'armoire réfrigérante.
Il est généralement avantageux que cet espace de l'appareil soit le moins étendue possible dans la direction normale à la paroi arrière de l'armoire, mais, jusqu'à présent, l'installa- tion du générateur a généralement déterminé la dimension minimum du puits dans cette direction.
L'invention n'est pas limitée par les réalisations schématique- ment représentées et décrites, mais est susceptible de bien des variantes com- prises dans le domaine du concept sur lequel l'invention est basée. Ainsi, les parties verticales de l'échangeur de chaleur peuvent et, dans bien des cas, doivent n'être pas disposées strictement, mathématiquement parallèlement au tuyau chauffant, particulièrement dans les cas où la couche calorifuge. comprise entre l'échangeur et le tube chauffant ou d'autres conduites verti- cales de haute température est mince, car, en général, il n'est pas désirable de transporter de grandes quantités de chaleur de ces parties vers l'échan- geur de chaleur.
Une légère inclinaison sur la verticale que suivent géné- ralement les autres conduites, y compris le tuyau chauffant, assure que l'é- paisseur de la couche calorifuge intermédiaire augmente dans le sens de la température décroissante le long de l'échangeur de chaleur, grâce à quoi le passage de la chaleur par exemple des parties inférieures du tuyau chauffant vers les parties inférieures et, par conséquent, les parties les plus froides de l'échangeur, est limité à une valeur acceptable.
Pareillement,la réalisation des conduites qui forment les par- cours d'écoulement de l'échangeur de chaleur est susceptible de bien des va- riantes prévues afin d'augmenter la surface de transmission de chaleur entre les courants de liquides par unité de longueur de l'échangeur de chaleur, par comparaison avec la surface de transmission entre deux conduites cylin- driqués parallèles.
L'axe du tuyau des deux éléments de tuyau formant l'échangeur doit toutefois être sensiblement rectiligne et vertical.
REVENDICATIONS.
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