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"Appareil destiné à enlever l'humidité d'un milieu gazeux."
La présente invention est relative à un appareil per- fectionné permettant d'enlever l'humidité d'un milieu gazeux en le faisant passer sur une surface refroidie (évaporateur), dont le refroidissement est obtenu au moyen d'un agent de refroidis- sement s'évaporant - lequel circule dans un circuit fermé où de gaz et sous forme il se trouve alternativement sous forme/de liquide - procédé dans lequel de la vapeur, mêlée au gaz, est précipitée sur la surface refroidie sous forme liquide ou de matières solides.
Lorsqu'on enlève l'humidité d'un milieu gazeux en fai- sant passer celui-ci sur une surface refroidie, l'agent de re- froidissement qui est utilisé pour refroidir la surface, circule
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suivant le schéma de circulation suivant.
Il est supposé que l'agent de refroidissement, après son évaporation dans l'évaporateur, se trouve à l'état repré- senté par le point 1 à la figure 1, qui est un diagramme de Mollier pour Fréon (dichlorodifluorométhane = CCl2F2) donnant la capacité calorifique pour différentes températures et pres- sions. L'agent de refroidissement a alors une faible pression et une basse température correspondante. La vapeur de l'agent de refroidissement quittant l'évaporateur est aspirée dans un compresseur, où elle est comprimée. La compression est repré- sentée à la figure 1 et correspond à la distance 1 - 2.
La va- peur à pression élevée quittant le compresseur est amenée à un condenseur, où l'agent de refroidissement est transformé en li- quide, et il quitte le condenseur à une température de satura- tion correspondant à la pression régnant dans le condenseur ou légèrement plus refroidie ou "surrefroidie". La condensation est représentée à la figure 1 par la distance 2-3. Le liquide de refroidissement passe alors dans un récipient et, de celui-ci est amené à un dispositif de réduction de pression, où la pres- sion qui régnait dans le condenseur est réduite à la valeur de la pression de l'évaporateur. La réduction est représentée à la figure 1 par la distance 3-4. Dans l'évaporateur, l'agent de refroidissement est alors évaporé et, au cours de cette opéra- tion, il accumule de la chaleur provenant du gaz qui doit être débarrassé de son humidité.
L'évaporation est représentée à la figure 1 par la distance 4-1. Le cycle se répète alors comme il a été décrit ci-dessus. De l'examen de la figure 1, il res- sort que l'agent de refroidissement, après réduction (4), est constitué par un mélange de liquide et de gaz, dans le rapport (4-1)/ (5-4). Ceci est dû au fait que l'enthalpie d'un agent n'est pas modifiée par la réduction. (La réduction de pression
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de fait à une enthalpie constante). Comme le diagramme de la figure 1 se rapporte à 1 kg d'agent de refroidissement, la dis- tance 4-1 représente, de façon correspondante, le nombre de
5 calories qui sont utilisées dans les appareils connus antéri- eurement pour enlever l'humidité.
Grâce à l'invention, il est possible d'augmenter dans une grande mesure le nombre de calories utilisables calculé par kg d'agent de refroidissement, calories qui, dans l'évapo- rateur., sont absorbées par l'agent de refroidissement. L'appa- reil faisant l'objet de l'invention se caractérise principale- n ment par un échageur de chaleur prévu dans la voie de passage du milieu gazeux entre l'élément de refroidissement (évapora- teur) et le condenseur, placé dans le courant de gaz débarras- sé de son humidité et refroidi par ledit courant de gaz, échan- geur qui, dans le circuit de l'agent de refroidissement, est re lié entre ledit condenseur et la soupape de réduction prévue dans le circuit avant l'élément de refroidissement.
Le refroidissement plus poussé ou "surrefroidissement" est représenté à la figure 1 par la distance 3-3a et la réduc- tion subséquente est représentée par la distance 3a-4a. Le nom- bre des calories utilisables absorbées pendant l'évaporation est représenté par la distance 4a-1. Le nombre des calories uti- lisables par kg d'agent de refroidissement a alors été accru dans la proportion (4a-1)/(4a-1), et la quantité d'agent de re- froidissement en circulation pour une certaine capacité et, par suite, le travail de compression ont été réduits dans le rapport (4-l)/(4a-l).
L'invention sera maintenant décrite plus clairement avec référence au dessin ci-annexé, qui donne une forme de réalisatiôn convenable de l'appareil.
A la figure 2, les flèches A et B indiquent la direc- @ tion du courant gazeux traversant l'appareil. Le mirlieu gazeux
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traverse l'évaporateur 10, le "surrefroidisseur" 6 pour le li- quide et enfin, le condeeur 5. Ces éléments sont contenus dans un boîtier 17. La vapeur de l'agent de refroidissement quittant l'évaporateur 10 passe par le conduit lla de raccordement pour atteindre un échangeur de chaleur 12, dans lequel la vapeur, de façon connue en soi, sera quelque peu surchauffée. Cette surchauf fe est indiquée, dans le diagramme de la figure 1, par un léger décalage de la ligne 1-2 vers la droite, par exemple à la posi- tion 1'-2'. De l'échangeur de chaleur, la vapeur passe par le conduit 13 et atteint le côté d'aspiration du compresseur 3.
Le compresseur 3 est commandé par un moteur électrique 14.
Après sa compression, la vapeur à pression élevée traverse le conduit 4a pour atteindre la condenseur 5, refroidi par air et constitué par deux conduits prinnipaux 4b et 2b, qui sont réu- nis l'un à l'autre par un certain nombre de serpentins parallè- les 5a, 5b, 5c et 5d. Dans ces serpentins, la vapeur de l'agent de refroidissement est condensée et l'agent de refroidissement quitte le condenseur sous forme de liquide, via le conduit 2a, qui est relié au récipient 1. Dans la partie supérieure lb du récipient 1, l'agent de refroidissement se trouve sous forme de vapeur mais dans sa partie inférieure la, il se trouve sous forme de liquide.
Comme la vapeur et le liquide du récipient 1 doivent se trouver en équilibre l'une par rapport à l'autre, la température du liquide ne peut pas être abaissée dans une mesure appréciable en dessous de la température de saturation corres- pondant à la pression régnant dans le récipient, en d'autres termes, le liquide quittant le condenseur ne peut pas être surrefroidi dans une mesure appréciable. Le liquide quitte le récipient par le conduit 15 et passe dans l'échangeur de chaleur 12, dans lequel il est exposé à un certain surrefroidissement limité. Celui-ci est représenté dans le diagramme de la figure 1 par un petit décalage de la ligne 3-4 vers la gauche, par
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exemple à la position 3'-4'.
Dans les appareils de type connu, le liquide est alors conduit directement à la soupape de réduc- tion de pression 8 mais, dans le cas illustré un échangeur de chaleur séparé 6 (appareil de surrefroidissement du liquide) est prévu entre l'échangeur de chaleur 12 précité et la soupape de réduction de pression 8, afin de provoquer le surrefroidisse- ment considérable de l'agent de refroidissement liquide suivant l'invention. Cet échangeur de chaleur séparé 6 sera de préfé- rence réalisé sous la forme d'un certain nombre de tubes à ailettes superposés, reliés en série. En plaçant l'échangeur de chaleur directement après l'évaporatÈur, on détermine le passa- ge du courant gazeux par cet échangeur à l'état le plus froid, ce qui aura pour résultat un surrefroidissement considérable de l'agent de refroidissement liquide.
De l'appareil de surre- froidissement 6, le liquide surrefroidi est alors conduit, par le conduit de liaison 7, à la soupape de réduction de pression 8, où la pression est abaissée. Le liquide à faible pression sera distribué, au moyen du distributeur 9, à un certain nombre de serpentins parallèles entre eux 10a, lOb, 10c et 10d, dans lesquels il sera transformé en vapeur et qui aboutissent tous dans un conduit principal commun llb. Ce conduit principal llb est relié au conduit 11a, le circuit de l'agent de refroidisse- ment étant ainsi fermé.
Le. gaz à débarrasser de son humidité dans l'appareil est amené à céder de la chaleur à l'agent de refroidissement quand il traverse l'évaporateur 10, ce qui a pour résultat un abaissement.de la température et de la teneur du gaz en vapeur; en d'autres termes, la teneur absolue du gaz en humidité est diminué. Pendant son passage subséquent par l'appareil de surre- froidissement 6 et le condenseur 5, le gaz absorbera de nouveau la quantité de chaleur accumulée dans l'agent de refroidisse- ment, qui lui aura été fournie dans le compresseur, ce qui aura
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pour résultat un accroissement de la température du gaz. Ceci se produit à une teneur constante en vapeur, c'est-à-dire que l'humidité relative du gaz diminuera.
Par suite du passage du courant gazeux par l'appreil décrit ci-dessus, l'humidité abso- lue et l'humidité relative du gaz seront considérablement ré- duites.