Appareil frigorifique du type à absorption. La présente invention concerne un appa reil frigorifique du type à absorption, d'am moniaque par exemple ou d'un autre agent réfrigérant approprié.
On sait que dans un appareil frigorifique du type à absorption il est possible d'équi librer la pression entre le bouilleur, et le con- denseur, l'absorbeur et l'évaporateur (réfrigé rateur) en introduisant dans le circuit de cir culation un gaz inerte à une pression fixe déterminée. Cela constitue une application de la loi de Dalton qui établit qu'en présence d'un gaz inerte les températures de vapori sation et de condensation sont fonction de la pression partielle et non pas de la pression totale.
L'introduction d'un gaz inerte avec l'agent réfrigérant clans le circuit des ma chines frigorifiques a été proposée et exécu tée dans différents cas et avec un succès va rié, mais on a constaté que cette méthode opé ratoire est difficile au point de vue pratique par suite de la faible proportion de vaxorisa- tion qui peut être obtenue en présence d'un gaz inerte, en particulier lorsque ce dernier est sous pression. Cette faible vaporisation est due à la difficulté de diffusion de la va peur dans le gaz inerte et il en résulte que la vaporisation est tellement lente qu'elle an nule l'effet réfrigérant de la machine, si le gaz n'est pas maintenu en agitation par des moyens mécaniques.
Afin d'obtenir un rendement élevé de l'appareil, il est nécessaire de prévoir des moyens pour assurer une circulation rapide du gaz inerte, ceci étant indispensable pour favoriser la vaporisation de l'ammoniaque li quide dans les serpentins de l'évaporateur.
On a proposé un grand nombre de disposi tifs pour obtenir ce résultat, dont un est basé sur la différence de densité du gaz inerte et des vapeurs d'ammoniaque, mais celui-ci a un très mauvais rendement, et demande une construction de l'évaporateur susceptible de compromettre l'effet de la machine.
Grâce à la présente invention il est rendu possible de produire, dans le genre d appareil envisagé, une circulation du gaz inerte aussi rapide que l'on désire et d'assurer une évapo ration de l'agent réfrigérant liquide dans les serpentins refroidisseurs de la même cons truction que celle employée dans des autres machines frigorifiques.
Suivant l'invention, l'appareil frigorifi que comporte des moyens pour permettre de faire circuler le gaz inerte dans un circuit auxiliaire lequel renferme le serpentin éva porateur et l'absorbeur et est établi de façon à déterminer un chauffage du gaz inerte dans une partie de circuit ascendante et un refroidissement subséquent de celui-ci dans une partie de circuit descendante et à établir ainsi une circulation du gaz inerte, par thermo-syphon, afin d'assurer l'évaporation rapide de l'agent réfrigérant.
On comprend que la température du gaz circulant en contact avec l'agent réfrigéra teur liquide à basse température décroît par ce contact et que le rendement frigorifique de l'appareil est, par conséquent, quelque peu réduit. Cette réduction du rendement est toutefois négligeable, en particulier dans des petits appareils dans lesquels la simplicité de la construction est bien plus importante qu'un rendement technique maximum. Le rende ment de l'appareil est encore plus élevé que celui de tout autre type d'appareil frigorifi que à action intermittente.
Deux formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont représentées, à. titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 est un schéma, d'une fornw d'exécution d'appareil simple; La. fig. 2 est un schéma d'une forme d'exécution avec échangeur de chaleur.
Sur la fig. 1, A est le bouilleur dans le quel une solution ammoniacale dégage, lors qu'elle est chauffée de 90 à 122 C, des va peurs d'ammoniaque. Les vapeurs d'ammo niaque s'élèvent vers la partie supérieure du bouilleur en déplaçant le gaz inerte comprimé qui remplit tout l'appareil, et passe au ser pentin C du condenseur<I>II</I> où il est condensé et est introduit ensuite par le siphon K dans le serpentin d'évaporation S.
Le gaz inerte comprimé passe presqu'en- tièrement dans le circuit fermé formé par le serpentin S, l'a.bsorbeur B et le tuyau de con nexion T, et de cette sorte un équilibre de pression est établi entre le circuit de circula tion de gaz, et le bouilleur et le condenseur. On a.riive à ce résultat par un calcul exact de la pression primitive à laquelle le gaz inerte est comprimé.
On peut employer tout gaz qui n'a pas d'effet chimique sur l'ammoniaque, tel que par exemple l'air atmosphérique, l'azote, l'hydrogène, ete.
Le tuyau de connexion T a une branche verticale passant par la partie supérieure du bouilleur A, dans laquelle le gaz est forte ment chauffé par les vapeurs d'ammoniaque produites dans le bouilleur à haute tempéra ture. Le tuyau T s'étend ensuite verticale ment vers le bas à. travers le récipient du con- denseur où le gaz est refroidi par l'action de l'eau de condensation. La différence de tem pérature des deux colonnes de gaz, ascendante et descendante, engendre un mouvement actif du gaz dans la direction indiquée par les flèches. Le circuit de circulation de gaz est complété par le serpentin S et l'absorbeur B.
3u point oie il entre dans le serpentin S, le gaz en mouvement rapide entre en contact avec l'ammoniaque liquide provenant du con- denseur, produit l'évaporation de l'ammonia que liquide et amène les vapeurs d'ammonia- clue à l'absorbeur B, où elles sont absorbées par la solution atnmoniz7:.cale p < < uvre qui s'y trouve.
Avec une construction convenable: du bouilleur, du condenseur et des branches ascendante et descendante du circuit de circu lation de gaz, c'est-à-dire des proportions ap propriées des surfaces refroidissante et chauf- faute, il est possible. d'obtenir une circulation aussi rapide qu'il est nécessaire pour un fonc tionnement efficace de l'appareil.
Il est évident que le tuyau T peut affec ter la forme d'un serpentin ou de tout genre de réchauffeur multitubulaire.
Le gaz inerte dans le circuit de circula tion est intimement mélangé avec les vapeurs d'ammoniaque dans le serpentin S, mais abandonne celles-ci lorsqu'il entre en contact avec la solution ammoniacale pauvre dans l'ab,orbeur B.
La vitesse de circulation est calculée de façon à donner un mélange déter miné des vapeurs réfrigérantes et de gaz inerte au point où il atteint l'abçorbeur et à obtenir l'évaporation désirée dans le serpen tin S qui sera construit de façon à donner une descente continuelle dans la direction vers l'absorbeur afin d'éviter toute accumula tion d'eau qui pourrait être entraînée par les vapeurs d'ammoniaque, et pour faciliter la circulation du gaz.
Comme la solution ammoniacale riche clans l'absorbeur B est refroidie par l'eau pas sant par la chemise E, entrant à la connexion L et passant par les connexions M et N du condenseur dont elle sort à la connexion 0, la température de la solution dans le tuyau D est de 20 C environ, tandis que celle de la solution dans le bouilleur A est d'environ <B>100</B> C. La différence de densité de la solu tion pour ces deux températures est approxi mativement de -4 %, tandis que la différence de densité des solutions riche et faible est approximativement de 2 %, de sorte que la différence de densité nette disponible pour faire circuler le liquide est approximative ment de 2 %, ce qui assure une circulation dans la direction indiquée par les flèches.
L'intensité de circulation dépend du diamètre du tuyau D.
L'appareil représenté à la fig. 2 comporte Lin dispositif échangeur de chaleur qui trans fère la chaleur de la faible solution ammonia cale passant du bouilleur à l'absorbeur à la solution ammoniacale riche passant de l'ab- sorbeur au bouilleur, et montre également une construction différente du réchauffeur T, le fonctionnement de l'appareil restant le même, et de plus le condenseur représenté est du type à contre-courant employant des cham bres concentriques.
Les vapeurs d'ammoniaque chaudes ve nant du bouilleur A passent par la chambre F entourant le tuyau de chauffe T, et ré chauffent le gaz contenu dans ce tuyau T. Elles passent ensuite à la chambre extérieure C du condenseur, où elles sont refroidies par l'eau passant par la chambre médiane du con- denseur, cette eau refroidissant en même temps le gaz dans la chambre centrale du condenseur.
Le fonctionnement de l'appareil est en principe le même que celui de l'appareil sui vant la fig. 1, les modifications uniques dans la construction suivant la fig. 2 en comparai son de celle montrée à la fig. 1 consistent en l'addition de l'échangeur de chaleur G et dans le changement de la forme du conden- seur. La différence de densité qui est pro duite par l'action de l'échangeur de chaleur G dans lequel la température de la faible solu tion ammoniacale dans le tuyau I est plus élevée que celle de la solution ammoniacale riche dans le tuyau D, est tellement petite qu'elle n'a point d'effet sur la circulation.
La construction de l'appareil peut être de tout agencement arbitraire, les fig. 1 et 2 n'étant que schématiques, et l'on peut substi tuer aux chambres concentriques du conden- seur y représentées des serpentins ou tuyaux ou refroidisseurs multitubulaires. L'absor- beur, qui est représenté comme récipient hori zontal, peut être remplacé par un serpentin tubulaire horizontal, la moitié inférieure étant remplie de solution ammoniacale et l'es pace formé par la moitié supérieure avec le gaz inerte contenant des vapeurs d'ammonia que entraînées en circulation.
La circulation des deux éléments, solution et gaz, peut se faire dans la même direction ou en sens op posé. Le chauffage de la colonne de gaz as cendante peut être effectué, dans le cas d'un grand appareil, au moyen d'un dispositif de chauffage séparé indépendant du réchauffeur de mélange ammoniacal.
Il y a une petite perte d'énergie dans le serpentin réfrigérateur S, attendu que le gaz entre à une température sensiblement plus élevée que celle de l'eau de condensation et sort à la température d'évaporation de l'am moniaque; il s'ensuit que, pour un effet fri gorifique donné, il faut prévoir une plus grande évaporation d'ammoniaque dans le ser- pentin <B>8</B> et une plus grande production de vapeurs d'ammoniaque dans le bouilleur A que cela ne serait en somme nécessaire.
Il est possible de réduire cette perte en introduisant un échangeur de chaleur auxiliaire entre 1a sortie du serpentin évaporateur S et l'admis sion de l'absorbeur B, alors que, d'autre part, on fait passer le gaz inerte, avant d'entrer dans le serpentin évaporateur S, à travers cet échangeur de chaleur auxiliaire de sorte que ce gaz inerte rende de la chaleur aux gaz sortant du serpentin S et pénètre dans ce même serpentin dans un état refroidi, rédui sant ainsi à. un minimum la perte d'énergie dans le serpentin évaporateur due à la tem pérature du gaz inerte.
De plus, le gaz inerte entre dans le serpentin évaporateur approxi- . mativement à la. température d'évaporation de l'ammoniaque et ain-i on élimine les pertes dues au refroidissement du même gaz.
Les gaz sortant du serpentin évaporateur S sont chauffés environ à la température de l'absorbeur avant d'y entrer. De cette façon, conformément à des théories bien connues, la perte d'énergie due à la présence inévitable de vapeur d'eau dans le condenseur et le ser pentin évaporateur est également réduite.
Avec cet échangeur de chaleur addition nel, le rendement de l'appareil est sensible ment égal à celui des constructions les plus efficaces d'appareils frigorifiques à absorp tion.
A la place de l'ammoniaque et de l'eau, on pourrait travailler avec d'antres substan ces de propriétés analogues.