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"Refroidisseur de gaz, notamment d'air, sous pression".
La présente invention concerne un refroidisseur de gaz et plus spécialement d'air sous pression.
On connaît entre autres appareils en vue de laver et refroidir des gaz sous pression, des laveurs à zones qui se com- posent d'une tour à entrée inférieure et sortie supérieure pour le gaz sous pression, et à pulvérisateurs qui, superposés dans l'axe de la tour, dispersent de l'eau de refroidissement.
Ces lavur donnent certes de bons résultats pour purifier des gaz chargés en poussières, mais ne sont pas facilement utilisables pour refroidir des ga comprimés. Pour refroidir ces derniers de façon efficace, les paramètres thernodynami- ques du système, notamment la pression de l'eau réfrigérante
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et donc le spectre de goutte de l'eau diffusée par les pulvé- risateurs, ainsi que la vitesse à laquelle circule le gaz, doivent être choisis pour que l'eau soit extraite du gaz en quantité importante.
On opère donc généralement, pour refroidir un gaz sous pression, plus spécialement de l'air comprimé, avec des tours'qui présentent des pièces incorporées sous forme d'amas ou d'ensembles d'anneaux ou bien sous forme de grilles, ces pièces constituant les/surfaces de séparation pour l'échange thermique et le transfert de matière.
Avec ces dispositifs, on parvient certes à un refroidie- sement suffisant, mais les pertes de pression sont importantes et ne se convertissent qu'en faible quantité en pouvoir de refroidissement.
Il en résulte un mauvais rendement. A cela s'ajoute qu'il est difficile de mettre en oeuvre les dispositifs équipés de ces pièces à cause,, du risque d'encrassement, si l'on ne dispose pour eau de refroidissement que d'eau chargée.
L'invention a pour but de permettre de conformer un dispositif du type décrit, ou laveur à zones, pour qu'il puisse être utilisé sans difficulté pour refroidir des gaz et, plus spécialement, de l'air sous pression.
L'invention concerne un dispositif du type précité dans lequel, en combinaison avec les organes particuliers décrits, on dispose en tête de tour une cloison où est ménagé pour le gaz sous pression un passage occupant une partie de la section de la tour, passage au-dessus duquel on pose un séparateur à chicanes ou surfaces de choc,
Ce séparateur suffit de manière étonnante, dans le dispositif décrit, à empêcher que l'eau ne soit entraînée par le gaz refroidi. Il est pour cela seulement nécessaire de donner au passage de la cloison, en rapport avec les chicanes, des
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dimensions telles que le séparateur devienne suffisamment efficace envers les gouttes d'eau à séparer;.on y parvient sans difficulté. Le passage détermine alors la vitesse d'é- coulement avec laquelle le gaz pénètre dans le séparateur.
D'autre part, une évacuation conduit de. la cloison au récipient.
Si l'on monte de la manière décrite un séparateur à chicanes, les pertes de charges sont faibles.
Dans les refroidisseurs conformes à l'invention à encombrement en hauteur modéré, le fait que/la cloison offre un passage ménagé sur une partie de la section de la tour ne gêne pas suffisament les conditions d'écoulement à l'intérieur de la tour pour porter préjudice à l'effet de refroidissement.
Pour des hauteqrs supérieures à 5 mètres, il est cependant approprié, en combinaison plus poussée avec les particularités décrites, de prévoir des pièces incorporées de turbulence au- dessous des pulvérisateurs et, le cas échéant, entre des pulvé- risateurs superposés. L'écoulement qui traverse/la tour devient turbulent en passant près de ces pièces ; obtient ainsi sim- plement de tirer parti de toute la section de la tour au point de vue d'écoulement et donc pour le travail de refroidissement,
Il existe plus en détail plusieurs possibilités pour préciser la constitution du dispositif selon l'invention ou de ses organes. C'est en premier lieu le cas pour le séparateur à chicanes.
Dans un mode de réalisation préféré, ce séparateur est exécuté sous forme de chambre distributrice cylindrique ou prismatique close vers le haut, comportant sur sa périphérie des groupes d'aubes faisant chicanes.
Mais on peut aussi réaliser le séparateur à chicanes en tant qu'appareil axial où, de façon connue, on communique d'abord à l'écoulement une composante de rotation, la séparation s'effectuant sur des ailettes déviatrices de giration.
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Un séparateur axial offrant cette construction peut par ailleurs être monté en aval d'un séparateur à chicanes du genre déjà décrit à chambre distributrice et groupes d'aubes, Le séparateur axial peut alors être conçu sans difficulté pour n'être rendu pratiquement actif qu'à grande puissance et ainsi quand le gaz y passe à vitesse élevée, en venant alors seconder le séparateur à chicanes décrit, Les pertes de charge sont faibles dans de tels séparateurs à chicanes ou axiaux.
Il est en outre recommandé de réaliser, au-dessus du séparateur à chicanes, la tour sous forme d'espace d'amor- tissement evue de compenser de fortes variations de pression, Il est opportun de munir un tel espace d'une sortie centrale pour le gaz sous pression.
Les pièces de turbulence disposées sous les pulvérisa- teurs sont, dans un mode de réalisation préféré, constituées paune grille, de préférence à éléments en nids d'abeilles.
Les pièces de turbulence intercalées entre les pulvérisateurs sont de préférence des anneaux coniques en tôle rattachés à l'enveloppe de la tour, qui rendent l'écoulement turbulent dans la zone de sa paroi.
Il est alors possible, dans une autre conformation, de réaliser des pulvérisateurs sous forme d'éjecteurs à gira- tion et les anneaux coniques en même temps sous forme d'anneaux à choc pour l'eau qui, sort en parapluie desdits pulvérisateurs et frappe de façon appropriée les anneaux à-peu-près perpendi- culairement. L'eau qui est venue sur les parois de la tour s'écoule constamment sous forme de gouttes de ces anneaux de choc ou de turbulence sous l'effet du gaz sous pression qui circule, de telle sorte qu'elle continue à être active en re- froid.issement.
Les avantages obtenus grâce à l'invention résident surtout dans le fait qu'on peut ainsi utiliser un laveur à
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zones sous pression également pour refroidir un gaz comprimé et ce avec un effet optimal de refroidissement, pour des pertes de pression très faibles et sans risque d'entraînement d'eau.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
La figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif con- forme à l'invention.
La figure 2 est une coupe selon A-A du dispositif de la figure 1;
La figure 3 représente à plus grande échelle le détail' B de la coupe de la figure 2.
La figure 4 représente une variante du dispositif selon l'invention.
Les figures 5 et 6 sont des coupes respectivement selon C-C et D-D du dispositif de la figure 4.
Le disposit:if que représentent les figures sert à refroidir un gaz sous pression et, plus spécialement, de l'air comprimé. Il comprend, dans sa construction de principe, une tour 1 à entrée inférieure 2 et sortie supérieure 3 pour le gaz sous pression, comportant, superposés sur l'axe de la tour, des pulvérisateurs 4 destinés à disperser de'l'eau de refroi- dissement. Les pulvérisateurs 4 sont fixés à des bras réalisés sous forme de conduites 5 reliées pour leur part à une colonne montante convenable 6. L'eau de refroidissement est amenée par la colonne 6 et les bras 5. On peut monter avant les pulvé- risateurs 4 des détendeurs pour régler la pression.
En combinaison avec ceci, on dispose dans la tête de la tour une cloison 7 où est ménagé, pour le gaz.comprimé, un passage 8 qui occupe une partie de la section de la tour.
On pose sur cette cloison un séparateur 9 à surfaces de choc ou chicanes, conformé comme illustré sur les figures, 1 à 3
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ou bien encore comme indiqué sur les figures 4 à 6, En combi- naison, des pièces incorporées de turbulence 10 ou 11 se trou- vent encore au-dessous des pulvérisateurs 4 et par ailleurs entre des pulvérisateurs 4 superposés.
Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, le séparateur 9 est équioé d'une chambre cylindrique ou prisma- tique 12 distributrice, formée vers le haut, avec sur sa périphérie des groupe3 d'aubes 13 faisant chicanes; les di- verses aubes sont disposées avec entre elles un écart 14 et sont par exemple, vue:3 en plan, conformées en zigzag,
Mais le séparateur 9 peut aussi être du genre axial, dans lequel des pièceu incorporées 15 de giration communiquent d'abord un mouvement de cyclone à 1!écoulement de gaz comprimé, des ailettes déviatri<:es de giration 16 montées en aval servant de surfaces de choc.
Dans cet exemple, et selon une forme d'exécution préférée, on dispose en succession aussi bien des séparateurs 9, sous la forme décrite en premier lieu, que des séparateurs axiaux. Le séparateur axial 9, 15, 16 ne devient efficace qu'à grande vitesse d'écoulement, c'est-à-dire à grande puissance, et seconde alors l'effet séparateur de l'ap- pareil 9 à chambre 12 cylindrique ou prismatique et groupes d'aubes périphériques 13. A puissance plus faible, la giration ne suffit pas à susciter un effet séparateur dans l'appareil axial. Mais ce dernier ne provoque alors en aucune façdn de pertes de charge gênantes,
Il est toujours approprié de réaliser la tour, au- dessus du séparateur 9, sous forme d'espace d'amortissement 17 destiné à compenser de fortes variations de pression, cet espace 17 étant convenablement muni d'une sortie centrale 3 pour le gaz.
Les pièces de turbulence 10 situées sous les pulvé- risateurs 4 sont constituées par une grille, de préférence à
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éléments en nids d'abeilles. Les pièces de turbulence 11 inter- calées entre les pulvérisateurs 4 sont des anneaux coniques en tôle rattachés à l'enveloppe de la tour. L'eau de refroidis-. sement, quand elle est venue sur l'enveloppe s'égoutte de ces anneaux 11. Ceci contribue donc à favoriser l'effet de refroid- dissement. Les pulvérisateurs 4 sont par ailleurs des éjecteurs à giration; l'eau pulvérisée en sort ainsi en parapluie, comme il a été indiqué sur la figure 1. Les anneaux coniques 11 sont alors en même temps conformés commeanneaux de choc pour l'eau qui sort en parapluie des pulvérisateurs 4, ±lle rencontre ces anneaux 11 pratiquement à la perpendiculaire dans cet exemple.