Dispositif de réfrigération à absorption. L'invention a pour objet un dispositif de réfrigération à absorption, comprenant en combinaison un condenseur, un évaporateur et un absorbeur.
Le dispositif de réfrigération selon la pré sente invention est caractérisé par un tuyau pour l'écoulement d'un liquide et d'un gaz, appelé dans ce qui suit tuyau de balayage par le gaz, et par des moyens pour produire dans le tuyau un écoulement du gaz à une vitesse telle qu'un écoulement du liquide, à une vi tesse pratiquement plus faible que celle du gaz, s'établisse dans le tuyau sous l'action d'entraînement du gaz coulant sur le liquide.
Dans une forme d'exécution du dispositif selon l'invention, celui-ci peut comprendre un tuyau ascendant constituant le tuyau de ba layage par le gaz et des moyens pour pro duire dans le tuyau un écoulement ascendant du gaz à une vitesse telle que le liquide soit élevé dans un état de turbulence à une vitesse pratiquement plus faible que celle du gaz, Dans une autre forme d'exécution du dis positif selon l'invention, celui-ci peut com prendre un tuyau pratiquement horizontal constituant le tuyau de balayage "par le gaz, dans lequel des courants distincts de gaz et de liquide s'écoulent en contact l'un avec l'autre,
et des moyens pour produire dans le tuyau un écoulement du gaz à une vitesse suffisante pour entraîner le liquide dans le tuyau sous l'action d'entraînement du gaz coulant à sa surface, même si le dispositif est légèrement incliné de façon à s'opposer à cet écoulement.
Il est avantageux que le trajet commun du liquide et du gaz dans le tuyau de ba layage par le gaz soit sinueux et comprenne au moins deux parties pratiquement horizon tales, ou étages, reliées par des parties ascen dantes; dans lesquelles le liquide est élevé par l'écoulement du gaz.
De préférence, on utilise un gaz ayant un poids moléculaire égal à plusieurs fois celui de l'hydrogène, l'azote, par exemple, et on le met sous une pression de l'ordre d'au moins 20 atmosphères, l'écoulement du gaz étant produit par un ventilateur ou une pompe, ac tionné mécaniquement.
On a trouvé que dans un tuyau de ba layage par le gaz, du liquide peut être élevé par l'écoulement du gaz et mis en contact intime avec le gaz, quand le volume de gaz passant en un temps donné dans le tuyau peut être de l'ordre d'au moins cent fois le volume de liquide. L'utilisation d'un gaz lourd est désirable pour assurer la, puissance élévatrice nécessaire; elle a en outre l'avan tage de produire la. circulation désirée avec nu ventilateur beaucoup plus petit.
Cependant, on peut prévoir d'autres for mes d'exécution que celles dans lesquelles du gaz est utilisé pour élever un liquide, puisque l'action d'entraînement du gaz coulant sur le liquide peut être employée pour assurer une circulation du liquide dans une conduite ho rizontale. Les formes d'exécution utilisant cette seconde action du gaz ne doivent pas être confondues avec. des dispositifs connus, dans lesquels un écoulement parallèle d'un li quide et d'un gaz a lieu sous l'action de la pesanteur.
Ainsi, là où l'écoulement se fait par gravité, une légère inclinaison du dispo sitif arrêtera l'écoulement ou amènera le li quide à. obstruer la. conduite, tandis que dans un dispositif selon la, présente invention l'é coulement continuera. malgré une légère in clinaison. Dans des formes d'exécution oii on ne peut pas compter sur l'action. du gaz pour élever le liquide, mais seulement pour le faire mouvoir dans une conduite borizontale, on peut utiliser des tuyaux longs et sinueux, par exemple quand l'évaporateur est incor poré comme un tout dans une étagère entre des compartiments supérieur et inférieur dans l'enveloppe d'une glacière.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, phisieurs formes d'exécution du dispositif selon l'invention.
La fig. 1 représente schématiquement une première forme d'exécution du dispositif de réfrigération à absorption selon l'invention, l'évaporateur étant dessiné en perspective et à une échelle agrandie; la fig. \? est une coupe agrandie suivant la ligne 2-2 de la fig. 1, montrant un dé- tail; les fig. 3 Î, 5 sont des schémas, semblables à, la fig. l., d'autres formes d'exécution du dispositif comprenant des formes modifiées de l'évaporateur;
la fig. 6 est une vue perspective d'une autre forme d'exécution comportant un autre évaporateur avec le ventilateur et le conden- seur associés; la fig. 7 est un schéma. d'une autre forme d'exécution dans laquelle c'est l'aIsorbeur qui comporte un tuyau de balayage par le gaz, et les fig. 8 et 9 sont des schémas de deux autres formes d'exécution dans lesquelles l'ab- sorbeur et l'évaporateur comportent chacun un tuyau de balayage par le gaz.
Le dispositif représenté fig. 1 comprend les parties principales usuelles, notamment un absorbeur <I>A,</I> une chaudière<I>B.</I> un condenseur C, un séparateur D et un évaporateur E. Le dispositif est du type employant un gaz équi librant la pression, qui est mis en circulation entre l'évaporateur et l'absorbeur, et dans ce but est prévu un ventilateur F, qui est ac tionné par un moteur électrique G enfermé hermétiquement.
Le dispositif est chargé avec des fluides appropriés: on peut employer, par exemple, de l'ammoniaque comme réfrigérant et de l'eau comme solution d'absorption, tandis que comme gaz inerte, on utilise de préférence, pour les raisons déjà exposées, une sub stance ayant un poids moléculaire considéra blement plus grand que celui de l'hydrogène, de l'azote par exemple.
Pendant l'opération, trois cycles de flui des sont établis. La solution d'absorption est chauffée dans la chaudière B à l'aide d'un appareil de chauffage approprié, tel qu'un corps de chauffe électrique ou un brûleur à gaz, et la vapeur de réfrigérant, qui s'en dé gage, monte dans le séparateur D en contre- courant avec une solution d'absorption riche, Boulant dans la chaudière, et monte après cela par un tuyau 11, dont une partie est pourvue d'ailettes pour constituer un appareil de rec tification R et arrive au haut du condenseur C qui, de préférence, est pourvu d'ailettes de refroidissement à l'air.
Là, elle est liquéfiée et le liquide s'écoule au bas du condenseur par un tuyau 12 vers l'évaporateur. Dans l'é vaporateur, qui sera décrit plus loin avec plus de détails, le réfrigérant condensé s'éva pore dans le gaz inerte égalisant la pression, avec lequel il s'écoule, du haut de l'évapora teur, dans un tuyau 13 constituant une par tie d'un échangeur de chaleur 14. Par le tuyau 13, le mélange de gaz entre au bas de l'absorbeur A, où il passe en contre-courant avec la solution d'absorption qui lui enlève le réfrigérant.
Du haut de l'absorbeur, le gaz inerte est aspiré par le tuyau d'entrée 15 du ventilateur F, puis refoulé à travers le tuyau de sortie 16 et l'échangeur de chaleur 14; il revient au bas de l'évaporateur et referme ainsi son cycle.
La solution d'absorption riche en réfrigé rant passe du bas de l'absorbeur, par un tuyau 17, dans un réservoir 18 pour solution d'absorption riche et ensuite, par des tuyaux 19 et un échangeur de chaleur 20, coule dans le séparateur D. Du bas de la chaudière, la solution d'absorption faible s'écoule par un tuyau 21 qui traverse l'échangeur de chaleur 20. De l'échangeur de chaleur, elle s'élève vers le haut de l'absorbeur par un tuyau ver tical 22 constituant une pompe élévatrice à gaz.
La pompe élévatrice à gaz 22 est alimen tée avec du gaz inerte dérivé du tuyau de ,sortie 16 du ventilateur F et refoulé à travers un tuyau 23 vers un point convenable du tuyau élévateur à gaz 22. Par ce moyen, la solution d'absorption est élevée vers le som met de l'absorbeur, dans lequel la circulation est entretenue.
L'évaporateur est représenté en perspec tive à la partie supérieure de la figure, avec plus. de détails et à une plus grande échelle que les autres éléments. La plus grande par tie de l'évaporateur est formée d'un tuyau replié pour constituer un trajet long et si nueux pour les fluides, Ce tuyau est replié de façon à former trois parties, ou étages, pratiquement horizontales 25, 26 et 27, dont la plus élevée, 27, conduit dans un tuyau droit 28 de plus grande section transversale, pourvu d'ailettes 29 constituant un tuyau de refroidissement à ailettes.
Chacun des étages 25 et 26 comprend qua tre branches parallèles 30, 31, 32 et 33, les branches 30 et 31 et les branches 32 et 33 étant reliées l'une à l'autre à une extrémité, qui sera appelée antérieure, pour former deux éléments en forme d'U placés l'un à côté de l'autre, tandis que les branches extérieures 30 et 33 sont reliées l'une à l'autre par une branche postérieure 34. Ainsi, chaque étage comprend une double boucle de tuyau, dont l'entrée et la sortie sont constituées par les extrémités des branches intérieures 31 et 32.
Le gaz inerte quitte l'échangeur de cha leur à gaz 14 en un point situé légèrement en dessous du sommet de l'évaporateur et s'écoule vers le bas par une partie 35 d'un tube descendant et rejoignant la branche 31 de l'étage le plus bas. Après avoir coulé dans cet étage, il monte de la branche 32 par une partie 36 qui monte vers la branche 32 de l'étage moyen. Après avoir passé par cet étage; il quitte la branche 31 de cet étage et passe par une partie 37 qui monte vers l'é tage supérieur 27.
L'étage supérieur est semblable aux étages inférieurs 26 et 25, sauf qu'il n'a pas de branche 32 et que le gaz passe de la bran che extérieure 33 par une partie 38 montant vers l'extrémité antérieure du tuyau 28 de refroidissement à ailettes 29. L'extrémité pos térieure du tuyau de refroidissement à ai lettes est reliée au tuyau 13 conduisant le gaz dans l'échangeur de chaleur à gaz et vers le bas de l'absorbeur. Le tuyau de refroidis sement 28 est légèrement incliné, de façon que le liquide y coule par gravité et que tout excédent passe dans le tuyau 13.
On verra ainsi que le gaz inerte coule de bas en haut dans le trajet sinueux réalisé par l'évaporateur.
Le tuyau 12 conduisant le réfrigérant condensé du condenseur à l'évaporateur dé, bouche dans ce dernier en un point situé près du bas du tuyau 35, de façon à introduire le liquide dans le gaz avant que ce dernier ne passe par l'étage inférieur de l'évaporateur.
Pour éviter que le tuyau constituant l'é vaporateur ne soit complètement obstrué par le réfrigérant liquide, quand le dispositif est arrêté, un tuyau de vidange 24 par d'un point de l'étage inférieur pour ramener ce liquide dans le circuit de la solution d'absorption. Il convient que ce tuyau conduise vers le tuyau 19 par lequel la solution d'absorption riche retourne du réservoir 18 à la chaudière.
Généralement le dispositif est pourvu de moyens automatiques de mise en marche et d'arrêt, fonctionnant suivant la demande de réfrigération. Cependant, le réfrigérant li quide continuera à. couler dans l'évaporateur pendant un court espace de temps après que le dispositif a été arrêté, en plus d'une cer taine quantité qui y est déjà, et, si ce liquide est ramené à la. chaudière, l'énergie nécessaire pour le former est perdue. De plus, quand le dispositif est remis en marche, il se passera un peu de temps avant que du réfrigérant li quide ne soit fourni à l'évaporateur.
Il est donc préférable de prévoir un moyen pour conserver une certaine quantité de liquide réfrigérant dans l'évaporateur, quand le dispositif est arrêté temporaire ment, de façon que, dès que le ventilateur F est remis en marche, le refroidissement com mence, la provision de liquide réfrig-éran!. étant suffisante pour assurer la réfrigération jusqu'à ce que la, chaudière se soit échauffée et que du réfrigérant soit fourni à l'évapora teur à partir Ou condenseur. Dans ce but, le tuyau de vidange 24 est disposé de façon à s'ouvrir seulement à la partie supérieure du tuyau 32, comme l'indique la fi;-. 2 dans une coupe à grande échelle.
Ainsi, une certaine quantité de liquide sera laissée à la partie in férieure du tuyau, dans tout l'étage inférieur 25, tandis qu'un passage restera libre pour l'écoulement de gaz à la partie supérieure du tuyau.
Dans quelques cas, le tuyau 28 de refroi dissement à ailettes 29 peut être supprimé, l'étage supérieur des petits tuyaux étant re lié directement au tuyau<B>1.3</B> dans l'échangeur de chaleur à gaz 14. Semblablement diverses dispositions d'étages de tuyaux ou diverses formes d'étages individuels peuvent être em ployées.
Quand le dispositif est mis en action, le gaz inerte est mis en circulation par le ven tilateur F à travers l'évaporateur et le liquide réfrigérant est envoyé dans l'évaporateur à travers le tuyau 12. On a trouvé qu'avec une disposition appropriée, le gaz inerte sert à transporter le liquide réfrigérant autour de chacun des étages 25,<B><U>96</U></B> et 27 et à le faire monter de chaque étage par les tuyaux as cendants<B>36,</B> 37 et 38 respectivement dans l'étage supérieur ou dans le tuyau de refroi dissement 28. Le liquide se déplace avec une vitesse considérablement plus faible que le gaz et le volume de gaz passant en un temps donné dans l'évaporateur peut être plusieurs centaines de fois celui du liquide. Le gaz et le liquide sont mis en contact intime et l'éva poration du liquide se fait dans le gaz.
Ainsi, non seulement le dispositif qui vient d'être décrit est en mesure de faire monter le liquide d'un étage à un autre, ce qui évidemment serait impossible sous l'ae- ton de la pesanteur. mais encore il assure d'une manière certaine l'écoulement du li quide à travers chaque étage, ce qui, dans quelques circonstances. pourrait être difficile sous l'action de la pesanteur seulement.
Ainsi, dans le cas d'un étage de forme un peu sinueuse et compliquée, si on comptait sur la gravité, l'action pourrait être renver sée par la plus légère inclinaison du dispo sitif dans une direction et, même si le dispo sitif était exactement de niveau, la profon deur du liquide devrait être plus grande à l'entrée qu'à la sortie pour produire l'écoule ment et le liquide pourrait obstruer le tuyau, si celui-ci avait un petit diamètre.
On pense que le courant de gaz inerte qui s'écoule a sur le liquide réfrigérant une ac tion de caractère variable. Dans les parties horizontales, le liquide réfrigérant peut cou ler plus ou moins uniformément le long du- fond du tuyau, en. contact continu avec le courant de gaz inerte, qui coule à la partie su périeure du tuyau, le liquide réfrigérant étant mû par une action de frottement du courant de gaz sur la surface du liquide, qui peut être quelque peu agitée par lui.
Dans les tuyaux ascendants 36, 37 et 38, on pense qu'il se produit une légère accumu lation du liquide réfrigérant et que le gaz inerte forme des bulles ou s'ouvre un passage au travers de ce liquide, dont il emporte des parties avec lui.
L'action du courant de gaz inerte varie avec sa densité, sa pression et sa vitesse d'é coulement dans le tuyau de l'évaporateur. En général, une augmentation de la valeur d'au moins un des facteurs énumérés ci-dessus a pour effet une augmentation de la puissance élévatrice du gaz inerte. Les autres choses étant égales, la vitesse du gaz inerte variera avec l'aire effective de la section transver sale de son trajet d'écoulement, une augmen tation de l'aire effective de la section trans versale de ce trajet ayant pour effet de dimi- nuer la vitesse du gaz.
Ainsi, le gaz inerte étant de l'azote, on a trouvé qu'un. courant d'azote fera monter de l'ammoniaque liquide dans une conduite d'évaporateur construite avec un tuyau, dont le diamètre intérieur est d'environ 13 mm ayant une hauteur d'environ 25,4 cm et une différence de pression de 51 mm à 102 mm. de hauteur d'eau entre les connexions d'entrée .et de sortie de la conduite d'évaporateur,
et avec une pression totale dans le dispositif se trouvant entre 21 et 31 kg/em2. Dans ces conditions, la vitesse du gaz pourrait être de l'ordre de 60 à 90 cm par seconde, c'est-à-dire beaucoup plus grande que celles qu'on emploie dans un dispositif de réfrigération ordinaire connu du type en question.
Les particularités ci-dessus sont ci tées uniquement à titre d'exemples et ne sont pas limitatives. On doit comprendre que ces facteurs sont solidaires et que les facteurs in dividuels peuvent varier par suite d'une va riation appropriée des autres facteurs.
Le tuyau de vidange 24 est prévu comme une mesure de secours et, dans le fonction- nement normal, aucun liquide n'y passe. 81, cependant, pour une raison quelconque, le moteur de circulation G ne part pas, quand le mécanisme de commande actionne le dis- positif,
du réfrigérant liquide venant du con- denseur peut tendre à obstruer l'étage infé rieur du tuyau de l'évaporateur. Dans ces conditions, le ventilateur F, s'il était mis en marche, pourrait être incapable de forcer le courant de gaz inerte à passer et la réfri gération ne se produirait pas.
Dans quelques circonstances, le tuyau de vidange 24 pour rait être omis, la vitesse du gaz inerte étant suffisante pour le rendre capable de balayer du liquide réfrigérant non évaporé ou tout autre liquide, tel que de la solution d'absorp tion, qui aurait pu arriver dans l'évapora teur.
Le liquide présent dans la conduite de l'évaporateur et en particulier dans les tuyaux ascendants 36, 37 et 38 a un effet d'étranglement marqué sur le couinant de gaz inerte et cet effet d'étranglement est plus visible aux basses qu'aux hautes pressions. Ceci donne & a dispositif un moyen de ré glage automatique lors d'une variation de la température extérieure atmosphérique.
Ainsi, avec une élévation de la température atmosphérique, l'efficacité de l'absorbeur dé croît et, par suite, la tension de vapeur d'am- monique du courant de gaz inerte refoulé de l'absorbeur augmente. Ceci a pour effet qu'une quantité .donnée de gaz inerte devient alors capable de prendre une plus petite quantité de vapeur d'ammoniaque, diminuant . ainsi le pouvoir de réfrigération.
D'autre part, une augmentation de ''la température atmosphérique amène une augmentation ap préciable de la pression des fluides dans le dispositif et de la densité du gaz inerte. Comme la densité du gaz inerte augmente, le ventilateur- de circulation le fait circuler à une plus grande vitesse.
Par suite, une augmentation de la tempé rature de l'atmosphère diminue l'efficacité de l'absorbeur, mais fait automatiquement cir culer une plus grande quantité de gaz inerte dans l'évaporateur, de telle sorte que le pouvoir de réfrigération est maintenu sous toutes les conditions atmosphériques.
Dans le travail normal, il n'est livré qu'une quantité de liquide réfrigérant suffi sante pour produire la quantité nécessaire de réfrigération dans l'évaporateur E, mais tout liquide qui ne peut s'évaporer est transporté par le tuyau 13 au bas de l'absorbeur .1 où il se perd dans la solution d'absorption cari centrée.
La forme de l'évaporateur du dispositif représenté dans la fig. 1 est simple à fabri quer, puisque, comme cela résulte de la fig. 1, le tuyau 35 et le tuyau d'évaporateur com prenant les étages 25, 26 et 27 et les parties de tuyaux ascendantes 36, 37 et 38 peuvent être construits avec un seul tuyau par une sé rie d'opérations de pliage. Des plaques laté rales et des supports peuvent être fixés aux étages de tuyaux, afin de recevoir des bacs destinés à faire la glace, etc.
Comme le gaz monte dans l'évaporateur et se charge de plus en plus de réfrigérant, l'in tensité du refroidissement est réduite et la température monte. Ainsi, tandis qu'une très basse température, convenable pour la forma tion de cubes de glace, peut dominer au bas de l'évaporateur, la température du tuyau de refroidissement à. ailettes peut être au-dessus du poire de congélation, de façon à réduire ou empêcher la formation de gel.
Le dispositif représenté par la fi-.<B>3</B> est en général semblable à celui de la fig. 1 et les parties qui sont les mêmes ne. seront pas décrites à nouveau. De plus, la forme géné rale de l'évaporateur est semblable à celle de la fig. 1, sauf que l'étage inférieur de tuyaux 25 est remplacé par un étage 39 de tuyaux de plus grande section transversale. La forme de celui-ci est la même que celle de l'étage 25 et comprend de même quatre branches pa rallèles 40, 41, 42 et 43 reliées les unes aux autres pour former une double boucle.
L'au tre différence entre l'évaporateur de la fig. 3 et celui de la fi-. 1 réside dans le fait que le tuyau 12 venant du condenseur, au lieu de déboucher dans le tuyau d'entrée 35 de l'éva- porateur, débouche dans le tuyau ascenàant 36, entre les étages inférieur et moyen. Par le fait que la section transversale de l'étage inférieur de tuyaux 39 est augmentée, la vi- tesse du gaz dans cet étage est réduite et le liquide réfrigérant. peut y couler en contre- courant avec le gaz.
Ainsi, le liquide réfrigérant venant du tuyau 12 se partage, une partie descendant dans l'étage inférieur 39 en contre-courant avec le gaz inerte, et le reste étant élevé par le gaz à travers l'étage moyen 26 et l'étage supérieur 2 7 vers le tuyau 28 de refroidisse ment à ailettes 29. La partie ascendante 36 du tuyau se trouvant entre les étages infé rieur et moyen est enfoncée dans le gros tuyau 42 de l'étage inférieur, suffisamment pour permettre au gaz inerte de supporter une colonne de liquida dans la partie ascen dante et cl'assnrer le partage du réfrigérant dans des proportions appropriées.
Comme dans le dispositif de la fig. 1, un tuyau de vidange 24 peut être prévu pour l'étage inférieur on bien le gaz peut suffire à entraîner bois de l'évaporateur tout liquide réfrigérant; ou tout liquide venant de l'exté rieur et le balayer vers le tuyau 28 de refroi dissement à ailettes 29, d'où il peut s'écouler et revenir vers l'absorbeur.
La forme d'évaporateur représentée fi-. 3 convient pour être utilisée dans des cas où il ne convient pas de rendre l'action du gaz inerte suffisante pour élever le liquide réfri gérant sur toute la hauteur de l'évaporateur, depuis le bas jusqu'en haut. Dans un tel cas, la partie inférieure de l'évaporateur est située en dessous du niveau du fond du condenseur et du liquide y descend par gravité, tandis que la partie supérieure de l'évaporateur est alimentée par du liquide élevé par le gaz.
Le dispositif représenté fig. 4 et la forme générale de l'évaporateur sont semblables à ceux de la, fig. 1 et les parties qui sont. les mêmes ne seront pas décrites à nouveau. Comme dans la fig. 1, les trois étages de tuyaux 25, 26 et 27 ont tous la même sec tion transversale, mais dans ce cas le tuyau 12, partant du bas du condenseur, débouche dans la branche postérieure 94 de l'étage moyen 26. De plus, un tuyau de compensa tion 45 descend de la sortie du tuyau de re froidissement 28 jusqu'en dessous de l'étage inférieur, où un bouchon de liquide peut se former, et ensuite remonte vers l'entrée de l'étage moyen 26.
Un tuyau de dérivation en U relie la partie inférieure du tuyau de com pensation 45 avec le tuyau d'entrée 35 de l'étage inférieur.
Dans le travail normal, le tuyau de com pensation 45 et le tuyau de dérivation en<B>U</B> 46 sont tous deux obstrués. par du liquide, de sorte qu'aucun gaz n'y coule. Du liquide ré frigérant est fourni depuis 1e condenseur par le tuyau 12 dans l'étage moyen 26, à peu près au milieu de celui-ci, -et ce liquide est en- tra"iné à travers la moitié de cet étage et à travers l'étage supérieur 27 vers le tuyau de refroidissement 28.
Lorsque ce liquide ar rive à la sortie du tuyau de refroidissement 28, il descend par le tuyau de compensation 45 et, puisque la sortie du tuyau de dérivation 46 dans l'entrée 35 de l'étage inférieur est plus basse que la sortie du tuyau de compen sation 45 dans l'étage moyen, ce liquide ré frigérant passera dans le premier de ces tuyaux et sera poussé au travers de cet étage.
Si le dispositif est mis en marche seule ment après que l'évaporateur s'est échauffé, le tuyau de compensation 45 et le tuyau de dérivation en<B>U</B> 46 constituent une conduite de dérivation pour dériver une certaine quan tité de gaz inerte, qui, autrement, passerait par l'évaporateur.
Ce partage du courant de gaz inerte en deux parties a pour résultat que la vitesse du gaz dans l'évaporateur est relativement basse et que par suite le liquide réfrigérant qui est conduit vers l'élément pos térieur 34 de l'étage moyen peut se déplacer dans deux directions, une partie de celui-ci coulant en contre-courant avec le gaz, jusqu'à ce qu'elle atteigne l'extrémité du tuyau de compensation 45. Le liquide coulera dans ce tuyau jusqu'à ce qu'il déborde dans le tuyau de dérivation en<B>U</B> et ensuite dans l'étage in férieur de l'évaporateur.
Dès que le liquide remplit le tuyau de dérivation en<B>U,</B> il constitue un bouchon obs truant la dérivation pour le gaz inerte et obli geant ce gaz à couler à pleine vitesse par l'é vaporateur. Le gaz tendra donc à faire évapo rer le liquide réfrigérant dans l'étage infé rieur de l'évaporateur et ensuite successive ment dans les étages plus élevés en faisant monter le liquide déversé par le tuyau 12 dans l'étage moyen vers l'étage supérieur et le tuyau de refroidissement 28.
Pour assurer que tout liquide réfrigérant non évaporé soit évacué de ce tuyau, celui-ci peut être légère ment incliné vers le bas, dans la direction de l'extrémité à laquelle est relié le tuyau de compensation 45.
On a observé que, dans le fonctionnement de l'évaporateur de cette forme d'exécution du dispositif, la congélation se produit uni formément d'un bout à l'autre, même sur le tronçon en<B>U</B> formé par les branches 32 et 33 de l'étage moyen et se trouvant entre les points de connexion avec cet étage du tuyau 12 venant du condenseur C et du tuyau de compensation 45, bien que 'le fonctionnement précis de la réfrigération dans ce tronçon en<B>U</B> ne soit pas connu d'une manière bien dé finie.
Une petite digue 47 est placée dans la branche 32 de l'étage 26, près du point de connexion de l'extrémité du tuyau de com pensation 45 avec cette branche. Cette digue a pour but de récolter une certaine quantité de liquide réfrigérant quand le dispositif vient d'être mis en marche et elle a aussi pour but de récolter du liquide dans l'évapo rateur et du liquide apporté-par le tuyau 12 après que le moteur G -a été arrêté. Sans la digue 47, le liquide descendrait dans l'étage inférieur 25 et serait évacué hors de celui-ci par le tuyau de vidange 24.
Quand le mécanisme de commande remet en marche l'appareil de chauffage de la chaudière B et le moteur G du ventilateur F, cette provision de liquide réfrigérant s'é vaporera et ainsi produira de la réfrigéra tion pendant l'intervalle entre l'actionnement du mécanisme de commande et le moment où le système eliaudière-condenseur entre pleine ment en action.
On se rendra compte que le liquide .réfri gérant est tout d'abord fourni à l'étage moyen 26 et que le gaz inerte stérile est fourni à l'étage inférieur 25. En effet, ces deux étages travailleront à de très basses températures. D'autre part, au moment où il atteint l'étage supérieur 27, le courant de gaz inerte sera relativement riche en réfrigérant par le fait de la réfrigération qui s'est pro duite dans les étages inférieurs 25 et 26. L'évaporation se produira donc dans l'étage supérieur à une température plus élevée que dans les étages inférieurs \25 et 26.
Ici, la tension de vapeur du réfrigérant dans le cou rant de gaz inerte augmentera encore plus, de sorte que l'évaporation se produisant dans le tuyau de refroidissement à ailettes 28 se fera à une température encore plus haute.
Il faut noter qu'il n'y a jamais qu'une partie du liquide réfrigérant qui arrive à l'é tage inférieur 25. Ce liquide, quand il arrive à cet étage 25, s'est généralement évaporé avant d'atteindre le tuyau de vidange 24 qui, comme il a été dit, est relié près de sa sortie. Tout autre liquide, tel que de la solution d'absorption ou un excédent de liquide ré frigérant, atteindra cependant le tuyau de vidange 24 et sera évacué, comme le sera tout liquide réfrigérant restant non évaporé dans l'étage inférieur 25, quand on arrête le dis positif.
Le fait qu'il n'y a jamais qu'une partie du liquide réfrigérant qui atteigne l'étage in férieur 25, aide-aussi à régler les marges de température dans les différents étages puis que, normalement, le gaz très pauvre entrant dans l'étage inférieur 25 est; fourni avec seu lement assez de réfrigérant pour produire la quantité de rA-frigération désirée, ce qui em pêche les températures excessivement basses dans cet étage. Le gaz inerte atteignant l'é tage moyen 26 est suffisamment riche en va peur de réfrigérant pour éviter l'évaporation d'une trop grande proportion du réfrigérant liquide fourni à cet étage.
Ainsi, dans cette forme d'évaporateur, la différence de tempé rature dans les étages 25, 26 est très petite.
Les évaporateurs que présentent les dispo sitifs représentés en fig. 3 et 4 offrent tous deux l'avantage de permettre de réduire la longueur du tuyau 12 à un minimum dans les cas où il est désirable que l'évaporateur descende à une profondeur considérable en dessous du fond du condenseur.
Les fig. 5 et 6 représentent des formes d'exécution du dispositif dans lesquelles le liquide n'est pas élevé dans l'évaporateur sous l'action du gaz, mais est seulement mis en mouvement dans une conduite horizontale et coule généralement vers le bas.
Ainsi, dans le dispositif de la fig. 5, la disposition générale est la même que dans les dispositifs représentés par les figures précé dentes et ne sera pas décrite à nouveau. Dans ce dispositif, cependant, le condenseur est si tué entièrement au-dessus de l'évaporateur et se décharge par gravité dans le tuyau 28 de refroidissement à ailettes qui est incliné de façon que l'écoulement désiré du liquide s'y produise par gravité. Sous le tuyau de re froidissement à ailettes est disposé un tuyau sinueux comprenant quatre parties horizon tales 48, 49, 50 et 51 reliées les unes aux autres par des parties ascendantes 52, 53 et 54 et à ce tuyau de refroidissement à ailettes par une partie ascendante 55.
Un tuyau 35 conduit de l'échangeur de chaleur à gaz à la partie horizontale inférieure 48, tandis que la sortie du tuyau 28 de refroidissement à ai lettes est reliée au tuyau 13 de l'échangeur de chaleur à gaz. Ainsi, le gaz est généralement élevé dans l'évaporateur, en passant successi vement dans les parties horizontales ou étages. A chaque étage, près de la sortie du gaz est prévu un tuyau de liaison en J pour le passage de liquide à l'étage inférieur. Ainsi, le liquide coule de l'extrémité de droite du tuyau de refroidissement par un de ces tuyaux de liaison 56 vers l'étage supérieur 51 dans lequel il est poussé à gauche.
A l'extré mité de gauche de cet étage, il descend par un tuyau de liaison en<B>J</B> 58 dans l'étage 50 où il est balayé vers la droite pour passer par un tuyau en J dans l'étage 49. Ici de nouveau il est balayé vers la gauche par le gaz et passe par un tuyau de liaison en<B>J</B> 58 dans l'étage inférieur 48, dans lequel il est balayé vers la droite et tout liquide atteignant l'extrémité de droite de l'étage inférieur est évacué par la vidange 24.
Dans chacun des tuyaux de liaison en J se forme un bouchon de liquide et à proximitié de l'extrémité inférieure de chacun. est prévu, dans la conduite de ba layage par le gaz, une digue 57 pour empê cher le liquide de couler directement à l'étage inférieur.
Le dispositif représenté en fig. 6 est en général semblable à celui de la fig. 5, sauf que l'évaporateur est constitué par un tuyau comprenant deux étages pliés chacun en forme d'un<B>U,</B> et que le liquide coule du con- denseur dans le plus élevé de ces étages et est élevé vers- le tuyau de refroidissement par une pompe élévatrice à gaz. Ainsi l'étage in férieur 59 et l'étage supérieur 60 de la con duite de balayage par le gaz sont représentés chacun avec des branches latérales 30 et 33 et une branche postérieure 34.
Ils. communi- quent l'un avec l'autre par une partie as cendante 61, tandis que l'étage supérieur communique avec le tuyau de refroidisse ment par une partie ascendante 62 en forme de L. Le tuyau 12 venant du condenseur dé bouche dans la branche postérieure 34 de l'étage supérieur, dans lequel débouche aussi à cet endroit une extrémité 65 d'un tuyau 64 en forme de J, constituant une pompe éléva trice à gaz conduisant vers l'extrémité supé rieure du tuyau de refroidissement 28.
La pompe élévatrice à gaz est alimentée par un tuyau 66 communiquant avec le tuyau de re foulement 16 du ventilateur I'. Ainsi, lors que du réfrigérant liquide est apporté par le tuyau 12, le gaz en balayera une petite quan tité par la branche 33 de l'étage supérieur, tandis que le reste sera élevé par la pompe élévatrice à gaz dans le tuyau de refroi dissement 28.
L'extrémité inférieure de ce tuyau est reliée par ce qui est en réalité un tuyau de liaison 67 en forme de J avec l'ex trémité .de l'étage supérieur voisine du tuyau ascendant 61, de façon à fournir du réfrigé rant liquide à l'extrémité de cet étage par où entre le gaz.
Le liquide atteignant la sortie de cet étage passe par un tuyau de liaison 68 en forme de Jet va dans l'étage inférieur, au travers duquel il est balayé par le gaz vers la sortie, où tout liquide restant est éva cué par le tuyau 24.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, dans les dispositifs des fig. 5 et 6, le liquide n'est pas élevé par l'action d'entraînement du gaz inerte coulant sur ce liquide, mais il est seu lement balayé dans un tuyau horizontal.
Un tel dispositif peut être particulièrement avantageux lorsque le tuyau horizontal est plus long et sinueux que d'ordinaire et on comprendra qu'au lieu de la disposition rela tivement simple représentée dans les fig. 5 et 6, chaque étage peut comprendre une double boucle de tuyau, comme dans les fig. 1 à 4, ou peut avoir une forme encore plus longue et plus compliquée et sinueuse.
Dans quel ques formes d'exécution, l'évaporateur peut être installé dans une étagère divisant les compartiments supérieur et inférieur de la glacière. Dans un tel cas, il sera généralement désirable d'employer un serpentin d'évapora teur horizontal, si long et sinueux, qu'il serait hors de question de compter sur la pesanteur pour assurer un écoulement approprié du li quide dans celui-là.
Par contre, le liquide peut être mis effectivement en circulation dans un tel serpentin par l'action d'entraîne- nement du gaz inerte coulant au-dessus de lui et l'évaporateur continuera à fonctionner d'une manière satisfaisante, même s'il est in- cliné de quelques degrés sur l'horizontale.
Les fig. 7, 8 et 9 représentent des formes d'exécution du dispositif dans lesquelles l'absorbeur est à balayage par le gaz. Ces dispositifs comprennent les mêmes parties principales que les dispositifs déjà décrits.
Dans le dispositif représenté par la fig. 7, la solution d'absorption riche va de l'absor- b.eur A par un échangeur de chaleur 69 et un tuyau 70 nu séparateur D. De la chaudière, la solution d'absorption faible coule dans un tuyau 71 qui traverse l'échangeur de chaleur 69 et est pourvu d'ailettes de refroidissement à air 72; elle va à un réservoir 73 de solu tion d'absorption faible.
Du réservoir 73, la solution est élevée à travers l'absorbeur A, par balayage par le gaz. A cette extrémité, un tuyau de sortie 74 du ventilateur F se termine en une tuyère coudée 75 placée sous le niveau normal du liquide dans le réservoir 73 et faisant saillie dans l'extrémité inférieure d'un tuyau 76 de l'absorbeur. Le ventilateur refoule un courant à grande vitesse de gaz inerte par la tuyère 75 et ce gaz élève la solution faible d'absorp tion à travers le tuyau 76 de l'absorbeur, vers son extrémité supérieure. Là le gaz se sépare du liquide et monte par un tuyau 77 condui sant à un échangeur de chaleur 78, d'où il passe dans l'extrémité inférieure de l'évapo rateur.
Pendant ce temps, le liquide descend par un tuyau 7 9 dans l'échangeur de chaleur de liquide 69 et delà revient. au séparateur et à la chaudière. Le gaz inerte revient de l'évaporateur au ventilateur par un tuyau 80.
Dans le dispositif représenté fig. 7, l'éva porateur ne comporte pas de balayage par le gaz, mais pour rendre possible l'emploi d'un dispositif, dans lequel le bas du condenseur est en dessous du haut de l'évaporateur, une pompe élévatrice à gaz est prévue. Ainsi, un tuyau 81, relié au tuyau de sortie 74 du ven tilateur, conduit vers le tuyau ascendant 82 reliant le bas < lu condenseur au haut de l'éva porateur. Du gaz est dérivé par cette voie et sert à élever le réfrigérant liquide du bas du condenseur au haut de l'évaporateur.
Le tuyau 81 est replié pour former une partie en<B>U</B> renversé 84, comme représenté, pour em pêcher que du réfrigérant liquide ne coule, en arrière dans le circuit de la solution d'ab sorption et ne soit entraîné vers l'absorbeur, et le tuyau 82 est replié pour former un bou chon de liquide, prévu pour empêcher que du gaz inerte ne passe dans le condenseur. Une connexion d'équilibrage de pression 83 est disposée entre une partie du condenseur et le point le plus élevé du tuyau 81 pour aspirer tout gaz inerte du condenseur.
Un tuyau de vidange 85 conduit d'une partie basse du con- denseur dans une partie du circuit du li quide d'absorption où la solution est riche, de façon à empêcher le niveau du liquide dans le condenseur de s'élever au-dessus du point le plus élevé du tuyau 81.
La solution faible d'absorption dans le réservoir 73 est élevée dans le tuyau 76 de l'absorbeur sous l'action du gaz inerte se dé plaçant dans le tuyau, la solution se dépla çant dans le même sens que le gaz, mais à une vitesse plus faible. La solution faible est soumise à une agitation violente et se pré sente fréquemment sous la forme de parti cules relativement fines, qui sont souvent lan cées les unes contre les autres et contre la pa roi du tuyau 76 de l'absorbeur.
Un petit orifice 86 est prévu à l'extrémité inférieure du tuyau 76 de l'absorbeur et près de la tuyère 75 pour régler l'importance de l'écoulement de l'agent servant à équilibrer la pression et du liquide d'absorption dans le tuyau 76 de l'absorbeur.
La fig. 8 représente un dispositif dans lequel l'évaporateur et l'absorbeur sont tous deux à balayage par le gaz. Ainsi, l'évapora teur comprend un tuyau sinueux représenté schématiquement en 87 et à l'extrémité infé rieure duquel le tuyau 12 décharge du liquide réfrigérant provenant du condenseur C. Une petite digue 88 est indiquée à l'extrémité in férieure de l'évaporateur; elle a pour but d'empêcher le liquide couler en arrière pen dant le travail normal et d'en approvisionner une certaine quantité quand le dispositif est arrêté.
Le ventilateur refoule le gaz inerte par un tuyau 89 vers l'extrémité inférieure de l'évaporateur, dans lequel il fait monter le liquide vers le tuyau 28 de refroidissement à ailettes et ensuite redescendre par un tuyau 90, qui est disposé pour l'échange de chaleur avec le tuyau 89. En pratique, l'évaporateur peut être tel que représenté fig. 1 ou fig. 3 ou f ig. 4.
Le tuyau 90 débouche à l'extrémité infé rieure d'une partie de l'absorbeur constituée par un tuyau sinueux 91 à ailettes, dont la section transversale est relativement grande et dans lequel le gaz coule en contre-courant avec la solution d'absorption. De l'extrémité supérieure de cette partie, le gaz redescend par un tuyau 93, qui peut être pourvu d'ai lettes de refroidissement, vers un réservoir 73 pour la solution d'absorption, au travers du quel il se déplace vers l'extrémité inférieure d'une autre partie de l'absorbeur constituée par un tuyau sinueux 92, dont la section transversale est comparativement faible.
La solution d'absorption faible provenant de la chaudière est envoyée par un tuyau 72 dans le réservoir 73. Le gaz coulant dans ce réservoir emporte le liquide dans le tuyau 92 de l'absorbeur, dans lequel l'écoulement de gaz oblige le liquide à monter jusqu'à l'ex trémité supérieure. A l'extrémité supérieure de cet absorbeur, le gaz est aspiré dans le ventilateur F et refoulé au travers du tuyau 89 dans l'évaporateur, comme déjà décrit.
Le liquide est séparé du gaz dans un séparateur 95, voisin du ventilateur, d'où il coule par un tuyau 96 vers la partie 91 de l'absorbeur, dans laquelle, comme déjà décrit, il descend en contre-courant avec le gaz. Du bas de la partie 91 de l'absorbeur, le liquide coule dans un tuyau 94 qui est disposé pour l'échange de chaleur avec le tuyau 72 et revient vers le séparateur.
La partie 92 de l'absorbeur fonctionne comme un absorbeur à entraînement et comme un refroidisseur préliminaire pour la solution, grâce à la très grande surface de rayonnement, par laquelle une grande quan tité de chaleur peut être dissipée. La partie 91 de l'absorbeur porte la charge principale de l'absorption et travaille à une température plus élevée que la partie 92 de l'absorbeur.
La fig. 9 représente un dispositif compor tant un absorbeur en deux parties, disposé un peu différemment, le reste du dispositif étant par ailleurs semblable à celui de la fig. 8.
Dans ce cas, le gaz inerte riche quit tant le haut de l'évaporateur par le tuyau 90 coule directement dans le réservoir 73 pour la solution faible, auquel la solution faible est amenée de la chaudière comme dans la fig. 8 par un tuyau 72, Ge tuyau est pourvu d'ailettes 97 de refroidissement par l'air.
Du réservoir à solution faible, le liquide est élevé par le courant de gaz au travers d'une partie 98 de l'absorbeur, formée d'un tuyau replié en sinuosités, vers un séparateur de gaz 99.
De là, le gaz descend par un tuyau 100 vers l'extrémité inférieure d'une seconde partie 101 de l'absorbeur constituée par un tuyau de plus grande section transversale replié en sinuosités. De l'extrémité supérieure de cette partie de l'absorbeur, le gaz est aspiré au travers d'un tuyau 103 dans l'entrée du ven tilateur, par lequel il est refoulé au travers du tuyau 89 dans l'évaporateur, comme à la fig. 8.
Du séparateur de gaz 99, le liquide coule par un tuyau 102 vers l'extrémité supérieure de la partie 101 de l'absorbeur, dans laquelle il descend en contre-courant avec le gaz et au bas de laquelle il entre dans un tuyau 94 qui le ramène au séparateur et à la chaudière.
La partie 98 de l'absorbeur fonctionne comme un absorbeur à haute température et, en raison du fait que la solution faible d'ab sorption venant de la chaudière y est mélan gée intimement avec le gaz inerte riche ve nant de l'évaporateur, une forte proportion de l'absorption se fait dans cette partie, qui est disposée pour dissiper une forte propor tion de la chaleur d'absorption. Le processus d'absorption peut ainsi être complété à une température relativement basse dans la se conde partie 101 de l'absorbeur,
dans laquelle le gaz et 1e liquide se meuvent en contre- courant relatif. Dans les fig. 8 et 9, le réservoir 73 à so lution faible est prévu dans le but de main tenir un bassin ayant une grande surface et peu de profondeur pour la solution d'ab sorption, pour éviter que de faibles fluctua tions du niveau de la solution dans le système chaudière-séparateur ne fassent tomber le ni veau de la solution en dessous de l'extrémité inférieure du tuyau de l'absorbeur et n'ar rêtent ainsi la circulation de la solution d'ab sorption et l'absorption de vapeur de réfrigé rant,<B>-</B> De plus,
chaque réservoir 73 est. pourvu d'un tronçon conique 104 pour assurer qu'à cet endroit la solution d'absorption sera dans une région où le gaz aura en tout temps une vitesse relativement grande, indépendamment des petites fluctuations de niveau.
En raison de la construction, de la disposition et de la capacité du réservoir<B>73,</B> des conditions anor males passagères dans le dispositif, affectant le niveau du liquide dans la chaudière, n'ont que peu ou pas d'effet sur le niveau du li quide dans le réservoir et, en conséquence, la vitesse de circulation de la solution d'absorp tion est pratiquement constante et affectée seulement par la vitesse du ventilateur et la pression dans le dispositif.
Dans le tuyau de l'a.bsorbeur de la fig. 7 et dans les tuyaux d'absorbeur formant les parties 92 et 98 de l'absorbeur des fig. 8 et 9, l'action du courant de gaz inerte, comme déjà décrit d'une manière plus particulière en rapport avec le tuyau de l'évaporateur de la fig. 1, est une fonction de sa densité, de sa pression et de sa vitesse d'écoulement dans le tuyau.
Ainsi, si le gaz est de l'azote, on a trouvé qu'un courant d'azote mis en mouve ment fera circuler du liquide en montant dans un tiiy au d'ab.sorbeur ayant un diamètre inté rieur d'environ 13 mm, une différence de pres sion de ;
51 à 102 mm de hauteur d'eau entre les connexions d'entrée et de sortie du tuyau d'absorbeur et une pression totale dans le dispositif se tenant entre 2 1 et 31 lig'cm2. On a trouvé que, dans les conditions qui viennent, d'être énumérées, le liquide coulera en sens contraire du courant d'azote dans un tuyau tel que les parties 91 de la fi-.<B>8</B> et<B>101</B> de la fig. 9 de l'absorbeur à, contre-courant,
si le tuyau avec lequel est construite une telle partie d'absorbëur a un diamètre intérieur d'environ 25,4 mm ou plus. C'est pourquoi le tuyau formant les parties 91 (fig. 8) et 101 (fig. 9) de l'absorbeur à contre-courant a, comme il a déjà. été dit, une section transver sale plus grande que le tuyau d'absorbeur formant les parties d'absorbeur 92 (fig. 8) et 98 (fi-.. 9).
<B>Il</B> n'est pas nécessaire que le tuyau dans lequel le liquide est élevé par le gaz ait sur toute sa longueur une section transversale d'aire constante. Le tuyau peut avoir une section transversale d'aire variable et peut avoir dans quelques parties une section assez grande pour que l'écoulement du gaz n'ait que peu ou pas d'action sur le liquide. Dans de telles parties, le liquide peut s'écouler par gravité ou par l'élan qui lui a été donné sur le tronçon précédent du tuyau, qui a une seetion transversale d'aire assez petite pour forcer l'écoulement du gaz à agir sur le liquide, et à mettre en mouvement ce der nier.
Dans les figures, le liquide est représenté comme élevé par l'écoulement du gaz dans un absorbeur ou un évaporateur ou dans les deux, mais, dans d'autres formes d'exécution l'action du gaz sur le liquide pourrait être seulement de mettre le liquide en mouvement, d'une partie du dispositif à une autre, en par ticulier de l'élever d'unie partie du dispositif à une autre plus élevée.
Dans certaines formes d'exécution, la va peur d'un second réfrigérant tel que du pro pane pourrait être employée comme agent pour équilibrer la pression. et mettre en mou vement le réfrigérant, ou de l'hydrogène pourrait être employé comme gaz inerte, lors même qu'une vitesse ou une pression beau coup plus élevées seraient nécessaires pour produire la<B>,</B> même action d'entraînement sur le liquide.
De même, l'un quelconque des évapora teurs à balayage par le gaz que comportent les dispositifs représentés fig. 1 à 6 peut être employé en association avec l'un quelconque des absorbeurs ïi balayage par le gaz que comportent les dispositifs représentés en fig. 7 à 9.
Absorption refrigeration device. The subject of the invention is an absorption refrigeration device, comprising in combination a condenser, an evaporator and an absorber.
The refrigeration device according to the present invention is characterized by a pipe for the flow of a liquid and a gas, hereinafter referred to as a gas purging pipe, and by means for producing in the pipe a gas flow at a speed such that liquid flow, at a speed substantially slower than that of gas, is established in the pipe under the driving action of the gas flowing over the liquid.
In one embodiment of the device according to the invention, the latter may comprise an ascending pipe constituting the gas bathing pipe and means for producing in the pipe an upward flow of gas at a speed such that the liquid is raised in a state of turbulence at a speed practically slower than that of gas. In another embodiment of the positive device according to the invention, the latter may comprise a practically horizontal pipe constituting the sweep pipe " by gas, in which separate streams of gas and liquid flow in contact with each other,
and means for producing in the pipe a flow of gas at a speed sufficient to entrain the liquid in the pipe under the driving action of the gas flowing on its surface, even if the device is slightly inclined so as to oppose to this flow.
It is advantageous that the common path of the liquid and the gas in the gas bathing pipe is sinuous and comprises at least two substantially horizontal parts, or stages, connected by ascending parts; in which the liquid is raised by the flow of gas.
Preferably, a gas having a molecular weight equal to several times that of hydrogen, nitrogen, for example, is used and it is put under a pressure of the order of at least 20 atmospheres, the flow of gas being produced by a mechanically actuated fan or pump.
It has been found that in a gas bathing pipe, liquid can be lifted up by the gas flow and brought into intimate contact with the gas, when the volume of gas passing in a given time in the pipe can be the order of at least one hundred times the volume of liquid. The use of heavy gas is desirable to provide the necessary lift power; it also has the advantage of producing the. desired circulation with a much smaller fan.
However, other embodiments can be provided than those in which gas is used to lift a liquid, since the driving action of the gas flowing over the liquid can be employed to ensure circulation of the liquid in a liquid. horizontal conduct. The embodiments using this second action of the gas should not be confused with. known devices, in which a parallel flow of a liquid and a gas takes place under the action of gravity.
Thus, where the flow is by gravity, a slight inclination of the device will stop the flow or bring the liquid to. obstruct it. pipe, while in a device according to the present invention the flow will continue. despite a slight decline. In embodiments where action cannot be relied upon. gas to raise the liquid, but only to make it move in a borizontal pipe, long and sinuous pipes can be used, for example when the evaporator is incorporated as a whole in a shelf between upper and lower compartments in the envelope of a cooler.
The appended drawing represents, by way of examples, several embodiments of the device according to the invention.
Fig. 1 schematically shows a first embodiment of the absorption refrigeration device according to the invention, the evaporator being drawn in perspective and on an enlarged scale; fig. \? is an enlarged section taken on line 2-2 of FIG. 1, showing a detail; figs. 3 Î, 5 are diagrams, similar to FIG. 1., other embodiments of the device comprising modified forms of the evaporator;
fig. 6 is a perspective view of another embodiment comprising another evaporator with the associated fan and condenser; fig. 7 is a diagram. of another embodiment in which it is the absorber which comprises a gas purging pipe, and FIGS. 8 and 9 are diagrams of two other embodiments in which the absorber and the evaporator each include a gas purging pipe.
The device shown in fig. 1 comprises the usual main parts, in particular an absorber <I> A, </I> a boiler <I> B. </I> a condenser C, a separator D and an evaporator E. The device is of the type employing a gas equi releasing the pressure, which is circulated between the evaporator and the absorber, and for this purpose is provided a fan F, which is actuated by an electric motor G hermetically sealed.
The device is charged with suitable fluids: ammonia can be used, for example, as refrigerant and water as absorption solution, while as inert gas, it is preferably used, for the reasons already explained, a substance having a molecular weight considerably greater than that of hydrogen, for example nitrogen.
During the operation, three fluid cycles are established. The absorption solution is heated in boiler B using a suitable heating device, such as an electric heater or a gas burner, and the refrigerant vapor, which emerges from it, rises in the separator D in countercurrent with a rich absorption solution, rounding in the boiler, and then rises through a pipe 11, part of which is provided with fins to constitute a rectification apparatus R and arrives at the top of condenser C which is preferably provided with air cooling fins.
There it is liquefied and the liquid flows at the bottom of the condenser through a pipe 12 towards the evaporator. In the evaporator, which will be described later in more detail, the condensed refrigerant evaporates into the inert gas equalizing the pressure, with which it flows, from the top of the evaporator, in a pipe 13 constituting a part of a heat exchanger 14. Through pipe 13, the gas mixture enters at the bottom of the absorber A, where it passes in countercurrent with the absorption solution which removes the refrigerant from it.
From the top of the absorber, the inert gas is sucked through the inlet pipe 15 of the fan F, then discharged through the outlet pipe 16 and the heat exchanger 14; it returns to the bottom of the evaporator and thus closes its cycle.
The refrigerant-rich absorption solution passes from the bottom of the absorber, through a pipe 17, into a tank 18 for rich absorption solution and then, through pipes 19 and a heat exchanger 20, flows into the separator. D. From the bottom of the boiler, the weak absorption solution flows through a pipe 21 which passes through the heat exchanger 20. From the heat exchanger, it rises to the top of the absorber through a vertical pipe 22 constituting a gas lift pump.
The gas lift pump 22 is supplied with inert gas derived from the outlet pipe 16 of the fan F and delivered through a pipe 23 to a suitable point of the gas lift pipe 22. By this means, the absorption solution is raised towards the top of the absorber, in which circulation is maintained.
The evaporator is shown in perspec tive at the top of the figure, with plus. detail and on a larger scale than the other elements. The largest part of the evaporator is formed by a pipe bent to form a long and cloudy path for the fluids, This pipe is bent so as to form three parts, or stages, almost horizontal 25, 26 and 27, the highest of which, 27, leads in a straight pipe 28 of larger cross section, provided with fins 29 constituting a finned cooling pipe.
Each of the stages 25 and 26 comprises four parallel branches 30, 31, 32 and 33, the branches 30 and 31 and the branches 32 and 33 being connected to one another at one end, which will be called anterior, to form two U-shaped elements placed one next to the other, while the outer branches 30 and 33 are connected to each other by a rear branch 34. Thus, each stage comprises a double loop of pipe, the inlet and outlet of which are formed by the ends of the inner branches 31 and 32.
The inert gas leaves the gas heat exchanger 14 at a point slightly below the top of the evaporator and flows downward through a portion 35 of a down tube and joining the branch 31 of the evaporator. lowest floor. After having sunk in this stage, it rises from the branch 32 by a part 36 which rises towards the branch 32 of the middle stage. After going through this floor; it leaves the branch 31 of this stage and passes through a part 37 which rises to the upper stage 27.
The upper stage is similar to the lower stages 26 and 25, except that it does not have a branch 32 and the gas passes from the outer branch 33 through a portion 38 rising towards the anterior end of the cooling pipe 28. fin 29. The rear end of the finned cooling pipe is connected to pipe 13 leading the gas through the gas heat exchanger and down to the absorber. The cooling pipe 28 is slightly inclined so that the liquid flows through it by gravity and any excess passes into the pipe 13.
It will thus be seen that the inert gas flows from bottom to top in the sinuous path made by the evaporator.
The pipe 12 leading the condensed refrigerant from the condenser to the evaporator de, plugs in the latter at a point located near the bottom of the pipe 35, so as to introduce the liquid into the gas before the latter passes through the lower stage of the evaporator.
To prevent the pipe constituting the evaporator from being completely blocked by the liquid refrigerant, when the device is stopped, a drain pipe 24 from a point on the lower stage to bring this liquid back into the solution circuit. absorption. This pipe should lead to pipe 19 through which the rich absorption solution returns from tank 18 to the boiler.
Generally the device is provided with automatic starting and stopping means, operating according to the refrigeration demand. However, the liquid refrigerant will continue to. flow into the evaporator for a short time after the device has been switched off, in addition to a certain quantity which is already there, and, if this liquid is returned to the. boiler, the energy required to form it is lost. In addition, when the device is restarted, it will take a little time before liquid refrigerant is supplied to the evaporator.
It is therefore preferable to provide a means for keeping a certain quantity of refrigerant liquid in the evaporator, when the device is temporarily stopped, so that, as soon as the fan F is started again, the cooling begins, the supply of coolant !. sufficient to provide refrigeration until the boiler has warmed up and refrigerant is supplied to the evaporator from the condenser. For this purpose, the drain pipe 24 is arranged so as to open only at the upper part of the pipe 32, as indicated by fi; -. 2 in a large-scale cut.
Thus, a certain quantity of liquid will be left at the lower part of the pipe, throughout the lower stage 25, while a passage will remain free for the flow of gas to the upper part of the pipe.
In some cases the finned cooling pipe 28 may be omitted, with the upper stage of the small pipes being linked directly to the <B> 1.3 </B> pipe in the gas heat exchanger 14. Similar miscellaneous Pipe tier arrangements or various forms of individual tiers can be employed.
When the device is put into action, the inert gas is circulated by the fan F through the evaporator and the refrigerant liquid is sent to the evaporator through the pipe 12. It has been found that with a suitable arrangement. , the inert gas is used to transport the refrigerant liquid around each of the stages 25, <B> <U> 96 </U> </B> and 27 and to bring it up from each stage through the as ash pipes <B> 36, </B> 37 and 38 respectively in the upper stage or in the cooling pipe 28. The liquid moves with a considerably slower speed than the gas and the volume of gas passing in a given time in the evaporator can be several hundred times that of the liquid. The gas and the liquid are brought into intimate contact and the liquid evaporates into the gas.
Thus, not only is the device which has just been described capable of causing the liquid to rise from one stage to another, which obviously would be impossible under the aeon of gravity. but still it certainly ensures the flow of liquid through each stage, which in some circumstances. could be difficult under the action of gravity alone.
Thus, in the case of a stage with a somewhat sinuous and complicated shape, if gravity was relied on, the action could be reversed by the slightest inclination of the device in one direction and, even if the device was exactly level, the depth of the liquid should be greater at the inlet than at the outlet to produce the flow and the liquid could clog the pipe, if it had a small diameter.
It is believed that the flowing inert gas stream has a variable effect on the coolant. In the horizontal parts, the refrigerant liquid can flow more or less uniformly along the bottom of the pipe, in. continuous contact with the stream of inert gas, which flows at the upper part of the pipe, the refrigerant liquid being moved by a frictional action of the gas stream on the surface of the liquid, which can be somewhat agitated by it.
In the risers 36, 37 and 38, it is believed that there is a slight accumulation of the refrigerant liquid and that the inert gas forms bubbles or opens a passage through this liquid, of which it carries away parts with him.
The action of the inert gas stream varies with its density, pressure and flow rate in the evaporator pipe. In general, an increase in the value of at least one of the factors listed above results in an increase in the lifting power of the inert gas. Other things being equal, the velocity of the inert gas will vary with the effective area of the cross-section of its flow path, an increase in the effective area of the cross-section of this path decreasing the effective area of the cross-section of this path. - reduce the gas speed.
Thus, the inert gas being nitrogen, it has been found that one. stream of nitrogen will cause liquid ammonia to rise in an evaporator line constructed with a pipe, the inside diameter of which is about 13 mm, having a height of about 25.4 cm and a pressure difference of 51 mm to 102 mm. water height between the inlet and outlet connections of the evaporator pipe,
and with a total pressure in the device between 21 and 31 kg / em2. Under these conditions, the gas velocity could be of the order of 60 to 90 cm per second, that is to say much greater than those employed in a known ordinary refrigeration device of the type in question.
The above features are given only by way of example and are not limiting. It should be understood that these factors are interdependent and that the individual factors may vary as a result of an appropriate variation of the other factors.
The drain hose 24 is intended as an emergency measure and, in normal operation, no liquid passes through it. 81, however, for some reason the circulation motor G does not start, when the control mechanism actuates the device,
liquid refrigerant from the condenser may tend to clog the lower stage of the evaporator pipe. Under these conditions, the fan F, if turned on, might be unable to force the stream of inert gas through and refrigeration would not occur.
In some circumstances, the drain pipe 24 might be omitted, the velocity of the inert gas being sufficient to make it capable of sweeping away unevaporated refrigerant liquid or any other liquid, such as absorption solution, which may have been removed. arrive in the evaporator.
The liquid present in the pipe of the evaporator and in particular in the risers 36, 37 and 38 has a marked throttling effect on the squealing of inert gas and this throttling effect is more visible at low than at high pressures. This gives the device a means of automatic adjustment when there is a variation in the atmospheric outside temperature.
Thus, with an increase in the atmospheric temperature, the efficiency of the absorber increases and, as a result, the ammonic vapor pressure of the stream of inert gas discharged from the absorber increases. This has the effect that a given amount of inert gas then becomes capable of taking up a smaller amount of decreasing ammonia vapor. thus the power of refrigeration.
On the other hand, an increase in the atmospheric temperature brings about an appreciable increase in the pressure of the fluids in the device and in the density of the inert gas. As the density of the inert gas increases, the circulation fan circulates it at a greater speed.
As a result, an increase in the temperature of the atmosphere decreases the efficiency of the absorber, but automatically causes a greater quantity of inert gas to circulate in the evaporator, so that the cooling capacity is kept under. all weather conditions.
In normal work, only a sufficient quantity of refrigerant liquid is delivered to produce the necessary quantity of refrigeration in evaporator E, but any liquid which cannot evaporate is carried through pipe 13 at the bottom of the evaporator. absorber .1 where it gets lost in the centered curry absorption solution.
The shape of the evaporator of the device shown in fig. 1 is simple to manufacture, since, as results from FIG. 1, the pipe 35 and the evaporator pipe comprising stages 25, 26 and 27 and the riser pipe sections 36, 37 and 38 can be constructed with a single pipe by a series of bending operations. Side plates and brackets can be attached to the pipe floors, to receive tubs for ice making, etc.
As the gas rises in the evaporator and charges more and more refrigerant, the cooling intensity is reduced and the temperature rises. Thus, while a very low temperature, suitable for forming ice cubes, may dominate at the bottom of the evaporator, the temperature of the cooling pipe at. fins may be above the freezing pear, so as to reduce or prevent frost formation.
The device represented by fig. <B> 3 </B> is in general similar to that of fig. 1 and the parts that are the same no. will not be described again. In addition, the general shape of the evaporator is similar to that of fig. 1, except that the lower tier of pipes 25 is replaced by a tier 39 of pipes of larger cross section. The shape of the latter is the same as that of the stage 25 and likewise comprises four parallel branches 40, 41, 42 and 43 connected to each other to form a double loop.
The other difference between the evaporator of FIG. 3 and that of the fi-. 1 resides in the fact that the pipe 12 coming from the condenser, instead of opening into the inlet pipe 35 of the evaporator, opens into the ascending pipe 36, between the lower and middle stages. As the cross section of the lower pipe stage 39 is increased, the speed of the gas in this stage is reduced and the refrigerant liquid. can flow in counter-current with the gas.
Thus, the refrigerant liquid coming from the pipe 12 is divided, a part descending into the lower stage 39 in counter-current with the inert gas, and the rest being raised by the gas through the middle stage 26 and the upper stage. 27 to the finned cooling pipe 28 29. The riser portion 36 of the pipe between the lower and middle stages is driven into the large pipe 42 of the lower stage, sufficiently to allow the inert gas to withstand a pressure. liquid column in the ascending part and assign the partition of the refrigerant in appropriate proportions.
As in the device of FIG. 1, a drain pipe 24 can be provided for the lower stage, although the gas can be sufficient to entrain all the refrigerant liquid from the evaporator; or any liquid coming from the outside and sweep it towards the finned cooling pipe 28, from where it can flow and return to the absorber.
The evaporator form shown fi-. 3 is suitable for use in cases where it is not advisable to render the action of the inert gas sufficient to raise the cooling liquid over the entire height of the evaporator, from the bottom to the top. In such a case, the lower part of the evaporator is located below the level of the bottom of the condenser and liquid descends there by gravity, while the upper part of the evaporator is supplied with liquid raised by the gas.
The device shown in fig. 4 and the general shape of the evaporator are similar to those of, fig. 1 and the parts that are. the same will not be described again. As in fig. 1, the three stages of pipes 25, 26 and 27 all have the same cross section, but in this case the pipe 12, starting from the bottom of the condenser, opens into the posterior branch 94 of the middle stage 26. In addition, a compensating pipe 45 descends from the outlet of the cooling pipe 28 to below the lower stage, where a liquid plug may form, and then rises towards the inlet of the middle stage 26.
A U-shaped branch pipe connects the lower part of the compensation pipe 45 with the inlet pipe 35 of the lower stage.
In normal work, the compensation pipe 45 and the <B> U </B> branch pipe 46 are both clogged. by liquid, so that no gas flows into it. Refrigerant liquid is supplied from the condenser through pipe 12 into middle stage 26, approximately in the middle of it, and this liquid is drawn in through half of that stage and through. the upper stage 27 to the cooling pipe 28.
When this liquid arrives at the outlet of the cooling pipe 28, it descends through the compensation pipe 45 and, since the outlet of the bypass pipe 46 in the inlet 35 of the lower stage is lower than the outlet of the pipe compensation 45 in the middle stage, this refrigerant liquid will pass into the first of these pipes and will be pushed through this stage.
If the device is switched on only after the evaporator has warmed up, the compensation pipe 45 and the <B> U </B> branch pipe 46 constitute a bypass pipe for bypassing a certain quantity. of inert gas, which would otherwise pass through the evaporator.
This splitting of the inert gas stream into two parts results in the gas velocity in the evaporator being relatively low and therefore the refrigerant liquid which is conducted to the post element 34 of the middle stage can move. in two directions, part of it flowing countercurrently with the gas, until it reaches the end of the compensation pipe 45. The liquid will flow in this pipe until it overflows. in the <B> U </B> branch pipe and then in the lower stage of the evaporator.
As soon as the liquid fills the <B> U bypass pipe, </B> it forms a plug obstructing the bypass for the inert gas and obliges this gas to flow at full speed through the evaporator. The gas will therefore tend to evaporate the refrigerant liquid in the lower stage of the evaporator and then successively in the higher stages by causing the liquid discharged through pipe 12 in the middle stage to rise to the upper stage. and the cooling pipe 28.
To ensure that any non-evaporated refrigerant liquid is drained from this pipe, it can be tilted slightly downwards, in the direction of the end to which the compensation pipe 45 is connected.
It has been observed that, in the operation of the evaporator of this embodiment of the device, the freezing occurs uniformly from one end to the other, even on the <B> U </B> section formed. by the branches 32 and 33 of the middle stage and located between the points of connection with this stage of the pipe 12 coming from the condenser C and the compensation pipe 45, although 'the precise operation of the refrigeration in this section in < B> U </B> is not known in a well-defined way.
A small dam 47 is placed in the branch 32 of the stage 26, near the point of connection of the end of the compensation pipe 45 with this branch. The purpose of this dam is to collect a certain quantity of refrigerant liquid when the device has just been started up and it also aims to collect the liquid in the evaporator and the liquid supplied through the pipe 12 after the engine G -was stopped. Without the dam 47, the liquid would descend into the lower stage 25 and be discharged out of it through the drain pipe 24.
When the control mechanism restarts the boiler heater B and the fan motor G of the fan F, this supply of coolant will vaporize and thus produce refrigeration during the interval between the operation of the fan. control mechanism and the moment when the boiler-condenser system comes into full action.
It will be appreciated that the managerial refri liquid is first supplied to the middle stage 26 and that the sterile inert gas is supplied to the lower stage 25. In fact, these two stages will work at very low temperatures. On the other hand, by the time it reaches the upper stage 27, the inert gas stream will be relatively rich in refrigerant due to the refrigeration which has taken place in the lower stages 25 and 26. Evaporation takes place. will therefore produce in the upper stage at a higher temperature than in the lower stages \ 25 and 26.
Here, the vapor pressure of the refrigerant in the inert gas stream will increase even more, so that the evaporation occurring in the finned cooling pipe 28 will take place at an even higher temperature.
It should be noted that only part of the refrigerant liquid arrives at the lower stage 25. This liquid, when it arrives at this stage 25, has generally evaporated before reaching the pipe. drain 24 which, as has been said, is connected near its outlet. Any other liquid, such as absorption solution or excess refrigerant liquid, however, will reach the drain pipe 24 and will be discharged, as will any refrigerant liquid remaining not evaporated in the lower stage 25, when shut down. the device.
The fact that only a part of the refrigerant liquid reaches the lower stage 25, also helps to regulate the temperature margins in the different stages since, normally, the very lean gas entering the lower stage. the lower floor 25 is; supplied with only enough refrigerant to produce the desired amount of rA-refrigeration, which prevents excessively low temperatures in this stage. The inert gas reaching the middle stage 26 is sufficiently rich in refrigerant vapor to prevent the evaporation of too much of the liquid refrigerant supplied to that stage.
Thus, in this form of evaporator, the temperature difference in stages 25, 26 is very small.
The evaporators presented by the devices shown in fig. 3 and 4 both offer the advantage of allowing the length of pipe 12 to be reduced to a minimum in cases where it is desirable for the evaporator to descend to a considerable depth below the bottom of the condenser.
Figs. 5 and 6 show embodiments of the device in which the liquid is not raised in the evaporator under the action of the gas, but is only set in motion in a horizontal pipe and generally flows downwards.
Thus, in the device of FIG. 5, the general arrangement is the same as in the devices represented by the preceding figures and will not be described again. In this device, however, the condenser is so completely above the evaporator and discharges by gravity into the finned cooling pipe 28 which is inclined so that the desired flow of liquid occurs there by gravity. . Under the finned cooling pipe is disposed a sinuous pipe comprising four horizontal parts 48, 49, 50 and 51 connected to each other by ascending parts 52, 53 and 54 and to this finned cooling pipe by a part. ascending 55.
A pipe 35 leads from the gas heat exchanger to the lower horizontal part 48, while the outlet of the finned cooling pipe 28 is connected to the pipe 13 of the gas heat exchanger. Thus, the gas is generally raised in the evaporator, passing successively through the horizontal parts or stages. At each stage, near the gas outlet, a J-shaped connecting pipe is provided for the passage of liquid to the lower stage. Thus, the liquid flows from the right-hand end of the cooling pipe through one of these connecting pipes 56 to the upper stage 51 in which it is pushed to the left.
At the left end of this floor, it descends through a <B> J </B> 58 connection pipe into floor 50 where it is swept to the right to pass through a J-pipe in the stage 49. Here again it is swept to the left by the gas and passes through a <B> J </B> connecting pipe 58 in the lower stage 48, in which it is swept to the right and all liquid reaching the right end of the lower floor is drained through drain 24.
In each of the J-shaped connecting pipes a liquid plug forms and near the lower end of each. In the gas bathing pipe, a dam 57 is provided to prevent the liquid from flowing directly to the lower stage.
The device shown in FIG. 6 is generally similar to that of FIG. 5, except that the evaporator consists of a pipe comprising two stages each bent in the shape of a <B> U, </B> and that the liquid flows from the condenser in the highest of these stages and is raised to the cooling pipe by a gas lift pump. Thus the lower stage 59 and the upper stage 60 of the gas scavenging duct are each shown with side branches 30 and 33 and a rear branch 34.
They. communicate with each other by an as ash part 61, while the upper stage communicates with the cooling pipe by an ascending part 62 in the form of an L. The pipe 12 coming from the condenser leads into the outlet. rear branch 34 of the upper stage, into which also opens at this location one end 65 of a J-shaped pipe 64, constituting a gas lift pump leading to the upper end of the cooling pipe 28.
The gas lift pump is supplied by a pipe 66 communicating with the return pipe 16 of the fan I '. Thus, when liquid refrigerant is supplied by pipe 12, the gas will sweep a small amount of it through branch 33 of the upper stage, while the rest will be lifted by the gas lift pump in the cooling pipe. 28.
The lower end of this pipe is connected by what is actually a J-shaped connecting pipe 67 with the end of the upper stage adjoining the riser pipe 61, so as to supply liquid refrigerant to the pipe. the end of this stage through which the gas enters.
The liquid reaching the outlet of this stage passes through a jet-shaped connecting pipe 68 going into the lower stage, through which it is swept by the gas towards the outlet, where any remaining liquid is evacuated through the pipe 24. .
As indicated above, in the devices of FIGS. 5 and 6, the liquid is not raised by the driving action of the inert gas flowing on this liquid, but it is only swept in a horizontal pipe.
Such a device can be particularly advantageous when the horizontal pipe is longer and more sinuous than usual and it will be understood that instead of the relatively simple arrangement shown in FIGS. 5 and 6, each stage can include a double loop of pipe, as in fig. 1 to 4, or can have an even longer and more complicated and curvy shape.
In some embodiments, the evaporator can be installed in a shelf dividing the upper and lower compartments of the cooler. In such a case, it will generally be desirable to employ a horizontal evaporator coil, so long and sinuous, that it would be out of the question to rely on gravity to ensure proper flow of liquid therein.
On the other hand, the liquid can be effectively circulated in such a coil by the driving action of the inert gas flowing above it and the evaporator will continue to operate satisfactorily, even if it is. is inclined a few degrees from the horizontal.
Figs. 7, 8 and 9 show embodiments of the device in which the absorber is scanned by gas. These devices include the same main parts as the devices already described.
In the device represented by FIG. 7, the rich absorption solution goes from absorber A through a heat exchanger 69 and a separator pipe 70 D. From the boiler, the weak absorption solution flows into a pipe 71 which passes through the boiler. heat exchanger 69 and is provided with air cooling fins 72; it goes to a low absorption solution tank 73.
From reservoir 73, the solution is lifted through absorber A, by gas flushing. At this end, an outlet pipe 74 of the fan F terminates in a bent nozzle 75 placed below the normal level of the liquid in the reservoir 73 and projecting into the lower end of a pipe 76 of the absorber. The fan forces a high velocity stream of inert gas through nozzle 75 and this gas raises the weak absorption solution through absorber pipe 76 to its upper end. There the gas separates from the liquid and rises through a pipe 77 leading to a heat exchanger 78, from where it passes into the lower end of the evaporator.
During this time, the liquid descends through a pipe 79 into the liquid heat exchanger 69 and beyond returns. to the separator and to the boiler. The inert gas returns from the evaporator to the fan through a pipe 80.
In the device shown in fig. 7, the evaporator does not include gas flushing, but to make possible the use of a device, in which the bottom of the condenser is below the top of the evaporator, a gas lift pump is provided. . Thus, a pipe 81, connected to the outlet pipe 74 of the fan, leads to the riser pipe 82 connecting the bottom <the condenser to the top of the evaporator. Gas is bypassed through this route and is used to raise liquid refrigerant from the bottom of the condenser to the top of the evaporator.
The pipe 81 is bent back to form an inverted <B> U </B> portion 84, as shown, to prevent liquid refrigerant from flowing back into the absorption solution circuit and being entrained. towards the absorber, and the pipe 82 is folded back to form a plug of liquid, provided to prevent inert gas from passing into the condenser. A pressure equalization connection 83 is provided between a portion of the condenser and the highest point of the pipe 81 to suck any inert gas from the condenser.
A drain pipe 85 leads from a lower part of the condenser into a part of the absorption liquid circuit where the solution is rich, so as to prevent the level of the liquid in the condenser from rising above. from the highest point of pipe 81.
The weak absorption solution in the reservoir 73 is raised in the absorber pipe 76 under the action of the inert gas moving through the pipe, the solution moving in the same direction as the gas, but at a higher rate. lower speed. The weak solution is subjected to violent agitation and frequently occurs in the form of relatively fine particles, which are often thrown against each other and against the wall of the absorber pipe 76.
A small orifice 86 is provided at the lower end of the absorber pipe 76 and near the nozzle 75 to control the amount of flow of the pressure balancing agent and of the absorption liquid in the tube. pipe 76 of the absorber.
Fig. 8 shows a device in which the evaporator and the absorber are both gas scavenged. Thus, the evaporator comprises a sinuous pipe shown schematically at 87 and at the lower end of which pipe 12 discharges refrigerant liquid from the condenser C. A small dam 88 is indicated at the lower end of the evaporator. ; its purpose is to prevent the liquid from flowing back during normal work and to supply a certain quantity of it when the device is stopped.
The fan delivers the inert gas through a pipe 89 to the lower end of the evaporator, where it causes the liquid to rise to the finned cooling pipe 28 and then back down through a pipe 90, which is arranged for exchange. heat with pipe 89. In practice, the evaporator may be as shown in fig. 1 or fig. 3 or f ig. 4.
The pipe 90 opens at the lower end of a part of the absorber constituted by a sinuous pipe 91 with fins, the cross section of which is relatively large and in which the gas flows in countercurrent with the absorption solution. . From the upper end of this part, the gas goes down through a pipe 93, which may be provided with cooling fins, to a reservoir 73 for the absorption solution, through which it moves towards the end. lower part of another part of the absorber constituted by a sinuous pipe 92, the cross section of which is comparatively small.
The weak absorption solution from the boiler is sent through a pipe 72 into the tank 73. The gas flowing in this tank carries the liquid into the pipe 92 of the absorber, in which the gas flow forces the liquid to flow. go up to the upper end. At the upper end of this absorber, the gas is sucked into the ventilator F and delivered through the pipe 89 into the evaporator, as already described.
The liquid is separated from the gas in a separator 95, adjacent to the fan, from where it flows through a pipe 96 to the part 91 of the absorber, in which, as already described, it descends in countercurrent with the gas. From the bottom of the absorber part 91, the liquid flows into a pipe 94 which is arranged for heat exchange with the pipe 72 and returns to the separator.
The absorber part 92 functions as a driven absorber and as a pre-cooler for the solution, thanks to the very large radiating surface, through which a large amount of heat can be dissipated. Part 91 of the absorber carries the main load of absorption and works at a higher temperature than part 92 of the absorber.
Fig. 9 shows a device comprising an absorber in two parts, arranged a little differently, the rest of the device being otherwise similar to that of FIG. 8.
In this case, the rich inert gas leaving both the top of the evaporator through the pipe 90 flows directly into the tank 73 for the weak solution, to which the weak solution is supplied from the boiler as in fig. 8 through a pipe 72, the pipe is provided with air cooling fins 97.
From the weak solution tank, the liquid is lifted by the gas stream through a portion 98 of the absorber, formed of a pipe bent in sinuosities, to a gas separator 99.
From there, the gas descends through a pipe 100 towards the lower end of a second part 101 of the absorber constituted by a pipe of larger cross section bent in sinuosities. From the upper end of this part of the absorber, gas is sucked through pipe 103 into the inlet of the fan, through which it is discharged through pipe 89 into the evaporator, as in fig. 8.
From the gas separator 99, the liquid flows through a pipe 102 to the upper end of the part 101 of the absorber, in which it descends countercurrently with the gas and at the bottom of which it enters a pipe 94 which brings it back to the separator and the boiler.
The absorber part 98 functions as a high temperature absorber and, due to the fact that the weak absorption solution coming from the boiler is intimately mixed there with the rich inert gas coming from the evaporator, a high proportion of absorption takes place in this part, which is arranged to dissipate a high proportion of the heat of absorption. The absorption process can thus be completed at a relatively low temperature in the second part 101 of the absorber,
in which the gas and the liquid move in relative countercurrent. In fig. 8 and 9, the low solution reservoir 73 is provided for the purpose of maintaining a basin having a large area and little depth for the absorbing solution, to prevent small fluctuations in the level of the solution in the water. the boiler-separator system does not drop the level of the solution below the lower end of the absorber pipe and thus stop the circulation of the sorption solution and the absorption of refrigerant vapor rant, <B> - </B> In addition,
each tank 73 is. provided with a conical section 104 to ensure that at this point the absorption solution will be in a region where the gas will have a relatively high velocity at all times, regardless of small fluctuations in level.
Due to the construction, arrangement and capacity of the <B> 73 tank, </B> transient abnormal conditions in the device, affecting the level of the liquid in the boiler, have little or no effect. The effect on the liquid level in the reservoir and, consequently, the rate of circulation of the absorption solution is practically constant and affected only by the speed of the fan and the pressure in the device.
In the tube of the absorber of fig. 7 and in the absorber pipes forming the parts 92 and 98 of the absorber of FIGS. 8 and 9, the action of the stream of inert gas, as already described in a more particular manner in connection with the pipe of the evaporator of FIG. 1, is a function of its density, pressure and flow rate in the pipe.
Thus, if the gas is nitrogen, it has been found that a moving stream of nitrogen will circulate liquid upwardly through an absorber tiiy having an internal diameter of about 13 mm. , a pressure difference of;
51 to 102 mm water depth between the inlet and outlet connections of the absorber pipe and a total pressure in the device being between 2 1 and 31 lig'cm2. It has been found that, under the conditions which have just been enumerated, the liquid will flow in the opposite direction of the flow of nitrogen in a pipe such as parts 91 of the fi. <B> 8 </B> and < B> 101 </B> of fig. 9 of the counter-current absorber,
whether the pipe with which such an absorber part is constructed has an inner diameter of about 25.4 mm or more. That is why the pipe forming the parts 91 (fig. 8) and 101 (fig. 9) of the counter-current absorber has, as it already has. been said, a cross section larger than the absorber pipe forming the absorber parts 92 (fig. 8) and 98 (fig. 9).
<B> It </B> is not necessary that the pipe in which the liquid is raised by the gas have over its entire length a cross section of constant area. The pipe may have a cross-section of variable area and may have in some parts a section large enough that the gas flow has little or no effect on the liquid. In such parts, the liquid may flow by gravity or by the momentum given to it over the preceding section of the pipe, which has a cross section of area small enough to force the flow of gas to act on it. the liquid, and to set the latter in motion.
In the figures, the liquid is shown as raised by the flow of the gas through an absorber or an evaporator or both, but in other embodiments the action of the gas on the liquid might be only to put the liquid in movement, from one part of the device to another, in particular to raise it from one part of the device to another higher.
In some embodiments, the vapor of a second refrigerant such as propane could be employed as a pressure balancing agent. and set in motion the refrigerant, or hydrogen could be employed as the inert gas, even though a much higher speed or pressure would be required to produce the same <B>, </B> action of training on the liquid.
Likewise, any one of the gas scavenging evaporators included in the devices shown in FIG. 1 to 6 can be used in conjunction with any of the gas scavenging absorbers in the devices shown in FIG. 7 to 9.