<B>Appareil de réfrigération.</B> La présente invention se rapporte à un appareil de réfrigération à circuit fermé, comprenant un échangeur de chaleur présen tant une paroi d'échange de chaleur laquelle, d'un côté du moins, est en contact avec un li quide à sa partie inférieure.
Afin que le liquide puisse se répartir sur taie surface aussi grande que possible de la paroi en question, l'appareil selon l'invention est caractérisé en ce que cette paroi présente dudit côté des rainures capillaires s'étendant de la surface du liquide vers le haut.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet, de l'inven tion.
La fig. 1 montre schématiquement. cette forme d'exéeution, constituée par un appareil de réfrigération par absorption.
La fig.2 est une coupe verticale à plus grande échelle d'une partie de l'évaporateur de cette forme d'exécution, et La fig.3 montre, à plus grande échelle encore, une coupe de la paroi du tube montré à la fi-.2.
La fig.l montre un appareil de réfrigé ration par absorption à. deux pressions, du type fonctionnant à basses pressions et utili sant de l'eau comme réfrigérant et une solu tion de sel hygroscopique dans l'eau comme absorbant. Cet appareil comprend un généra teur de vapeurs 7.0, un condenseur 11, un éva porateur 12 et un absorbeur 14 qui sont reliés entre eux de telle manière que les différence; de pression dans le circuit soient maintenues au moyen de colonnes de liquide.
Le générateur 10 comprend une enveloppe extérieure 15 dans laquelle sont disposés plu sieurs tubes verticaux 16 dont les extrémités inférieures communiquent avec un comparti ment<B>17,</B> et dont les extrémités supérieures débouchent dans un récipient 18. L'espace en tourant les tubes 16 forme dans l'enveloppe 15 une chambre 19 dans laquelle de la vapeur est envoyée par le conduit 20. La chambre 19 permet le chauffage complet de toute la lon gueur des tubes 16 et la partie supérieure de la chambre est pourvue d'un évent 21. Un conduit 22 permet de vidanger l'eau qui se condense dans la chambre 19.
L'appareil fonctionne par dépression par tielle et est chargé d'une solution de réfrigé rant et d'absorbant, comme par exemple une solution aqueuse de chlorure de lithium ou bromure de lithium, ou un mélange de ces sels. Quand la vapeur arrive par le conduit 20 à la chambre 19 sous pression atmosphérique, les tubes 16 sont chauffés, et de ce fait, les vapeurs d'eau sont expulsées de la solution à. la basse pression qui s'y trouve, ces vapeurs ainsi expulsées servent effieaeement à élever le liquide dans les tubes 16 et forment. un noyau central dans un fourneau ascendant de liquide.
Les vapeurs d'eau expulsées passent. des extrémités supérieures des tubes 16 dans le récipient 18 et passent ensuite par le con duit 23 pour arriver dans le condenseur 11 où elles sont condensées. L'eau qui s'est for mée dans le condenseur 11 coule par le tube en<B>U</B> 24 dans une chambre d'évaporation 25, et de là dans l'évaporateur 12.
Cet évaporateur 12 comprend plusieurs groupes de tubes horizontaux 26 placés les uns au-dessus des autres et auxquels sont fixées des ailettes 27 pour former une superficie re lativement grande de transfert de chaleur. L'eau réfrigérante qui arrive à l'évaporateur 12 coule d'abord dans le tube supérieur de chacun. des groupes de tubes 26. La réparti tion de l'eau aux différents groupes de tubes 26 s'effectue au moyen d'une auge de répar tition 28 dans laquelle arrive l'eau venant de la chambre d'évaporation 25. L'eau passe de l'un à l'autre des tubes 26 de chaque groupe au moyen de raccords d'extrémité 29 disposés dans des collecteurs de tête 30 reliés entre eux par les tubes 26.
Ces raccords d'extrémité sont ouverts pour permettre aux vapeurs de s'échapper des tubes 26 dans les collecteurs 30. Tout surplus d'eau se décharge du tube inférieur de chaque groupe. Le nombre des groupes de tubes et les dimensions de ces tubes 26 sont tels que l'eau ne se trouve que dans la partie inférieure de chaque tube. Cette eau s'évapore dans l'évaporateur 12 en absorbant de la chaleur du courant d'air pas sant sur les surfaces extérieures des tubes 26 de l'évaporateur.
Les vapeurs d'eau qui se forment dans les tubes 26 passent dans les collecteurs 30 qui sont reliés par leurs extré mités inférieures à l'absorbeur 14. Dans la chambre d'évaporation 25 se produit une pre mière évaporation, qui peut être assez vio lente, de l'eau arrivant du condenseur 11, la vapeur qui se forme dans la chambre 25 pas sant par un tube 31 dans l'un des collecteurs 30. La chambre d'évaporation 25 a pour but d'éviter tout dérangement qui pourrait se pro duire dans l'évaporateur 12 à cause d'une éva poration trop violente de l'eau qui y arrive.
Les vapeurs d'eau provenant de l'évapora teur 12 sont absorbées dans l'absorbeur 14 par le liquide d'absorption qui arrive par un con duit 32. Ce liquide d'absorption coule dans im récipient 33 au moyen duquel il est réparti entre plusieurs groupes de tuyaux 34 dispo sés. les uns à côté des autres, un seul groupe étant visible dans la figure. Le liquide coule de la partie centrale du récipient 33 dans des compartiments d'extrémité 35 et, de là, par les siphons 36, dans les distributeurs de li quide 37 qui s'étendent en longueur au-dessus de chacun des groupes de tuyaux 34.
Le li quide d'absorption coule des distributeurs 37 sur les tuyaux horizontaux supérieurs des groupes de tuyaux 34 de faon à les mouiller complètement. Le liquide s'égoutte de chacun de ces tuyaux sur le tuyau inférieur suivant, et, de cette manière, tous les tuyaux 34 sont humectés et recouverts d'une pellicule de li quide.
La vapeur d'eau arrivant de l'évaporateur 12 est absorbée en solution par le liquide d'absorption dans l'absorbeur 14 et la solu tion diluée résultante s'écoule par le conduit 38, passe d'abord dans un échangeur de cha leur 39, puis par un conduit 40, le récipient 41 et le conduit 42 dans le compartiment in férieur 17 du générateur 10 et le cycle re commence.
Le liquide d'absorption est constitué par la solution concentrée arrivant dans le réci pient 18 et obtenue par l'expulsion de la va peur d'eau de la solution diluée arrivant dans le compartiment 17 du générateur 10. Ce li quide d'absorption coule par un conduit 43, dans l'échangeur de chaleur 39, et arrive en suite par le conduit 32 au récipient 33 de fabsorbeur 14. Cette circulation du liquide d'absorption provient de l'élévation du liquide dans les tubes 16, ce qui fait que le liquide peut couler dans l'absorbeur 14 et revenir de celui-ci au générateur 10 par la force de gra vité.
La partie supérieure du récipient 41 et le récipient 18 sont reliés par un conduit 44 pour que la pression dans le récipient 41 soit égale à la pression régnant dans le récipient 18 et dans le condenseur 11.
L'absorbeur 14 et le condenseur 11 sont refroidis par de l'eau. L'eau de refroidisse ment arrive à la partie inférieure du groupe de tuyaux 34 par un conduit 45 et un collec- teur 46, et quitte la partie supérieure du groupe de tuyaux par un collecteur 47 et un conduit 48. Le conduit 48 est relié au conden- seur 11 et l'eau de refroidissement. quitte en suite ce dernier au moyen du conduit 49.
L'appareil fonctionne à basses pressions; le générateur 10 et le condenseur 11 fonctionnant à une même pression, et l'évaporateur 12 et l'absorbeur 14 fonctionnant. à. une pression plus faible, la différence de pression étant. main tenue par des colonnes de liquide.
C'est. ainsi que le liquide dans le tube en<B>U</B> 24 maintient la différence de pression voulue entre le con- denseur 11 et l'évaporateur 12; la colonne de liquide du conduit 38 maintient la différence de pression entre le tuyau de sortie de l'absor- beur 14 et le générateur 10, et la colonne de liquide formée dans le conduit 32 maintient la différence de pression entre le tuyau d'ad mission de l'absorbeur 14 et la partie supé rieure du générateur 10. Pendant le fonction nement les niveaux des colonnes liquides dans les conduits 38, 43 et dans la branche de droite du tube 24 peuvent être x, y et z, par exemple.
Grâce à la pression qui est plus élevée dans le condensateur 11 que dans l'évapora teur 12, l'eau dans le tube en<B>U</B> 24 est pressée dans la branche de droite jusqu'au niveau z et maintient l'équilibre avec la pression de la colonne de gauche. L'eau coule par gravité du condenseur 11 dans la. branche de droite du tube en<B>U</B> 24 et descend au niveau z, dépla çant ainsi une quantité correspondante l'eau à l'extrémité supérieure de la branche de gauche, qui coule alors dans l'évaporateur 12.
Le liquide d'absorption coule de la même ma nière de la chambre 18 du haut du générateur 10 dans l'absorbeur 14 en déplaçant le liquide dans le conduit 32 et du bas de l'absorbeur dans le bas du générateur en déplaçant du liquide dans la colonne du conduit 38.
Le condenseur 11 et l'évaporateur 12 sont reliés de telle manière que lorsque la colonne de liquide se forme dans la branche de gauche du tube en<B>U</B> 24, le liquide déborde toujours dans la partie supérieure de l'évaporateur 12. Lorsque l'appareil est. mis en marche et que la différence de pression entre le condenseur 11 et l'évaporateur 12 est à zéro, la colonne de liquide qui se forme dans la branche de droite du tube en<B>U</B> 24 sera assez haute pour que l'eau condensée puisse déborder par gra vité de la branche de bauche du tube 24 dans 1-'évaporateur 12.
- Lorsque la différence de pression s'établit entre le condenseur et l'éva porateur, le niveau du liquide dans la branche de droite du tube en<B>U</B> 24 descend jusqu'au point z.
Afin de répartir l'eau s'écoulant dans la partie inférieure des tubes horizontaux 26 de l'évaporateur sur une surface aussi grande que possible, la paroi de ces tubes est munie du côté intérieur de rainures capillaires 50 partant de la surface du liquide et s'étendant vers le haut. Afin d'obtenir cette disposition, une rainure est taillée dans le métal de la. paroi du tube 26 suivant une hélice, ce qui donne une pluralité de rainures partant de la surface du liquide et s'étendant vers le haut.
Le taillage du métal du côté interne de la paroi du tube 26 produit une lèvre 51 qui dépasse intérieurement sur une courte dis tance les parties 53 du côté intérieur de la paroi disposée entre les tours successifs de la rainure en hélice. Ce taillaâe est. effectué comme le représente la fi-. 3 à angle très aigu de manière à. former des rainures de section en forme de<B>V</B> ayant des faces 52 et 54 et qui sont inclinées par rapport. au plan vertical.
A mesure que le liquide coule le long de la partie inférieure des tubes 26, il s'élève par capillarité dans des rainures 50 et monte sur le côté des tubes, ce qui augmente consi dérablement le transfert de chaleur entre le liquide et la paroi du tube. En effet, une quantité donnée de liquide se répartit sur une plus brande partie de la surface intérieure du tube. Dans le cas où cette action capillaire viendrait. à s'interrompre dans un tube quel conque l'ascension du liquide recommence lorsqu'une quantité suffisante de celui-ci s'ac cumule de nouveau dans la partie inférieure de ce tube.
L'appareil décrit. fonctionne de façon sa tisfaisante brâce aux -rainures capillaires 50 des tubes 26. En employant, par exemple, une solution de 40% de chlorure de lithium par poids, le rapport entre le volume de vapeurs et le vol-Lime de liquide est de l'ordre de 1.00 000 pour 1 à -une température d'évapora tion d'environ 10 C, la pression des vapeurs dans l'évaporateur dans de telles conditions étant approximativement de 9 mm de mercure.
Dans de telles conditions, on doit éviter la formation de flasques de liquide dans l'éva porateur, parce qu'elles tendraient à provo quer un surchaiûfage du liquide, provenant d'un manque d'agitation de celui-ci, c'est-à- dire que plus ou moins -de liquide stagnant à une température se rapprochant de la tempé rature de vaporisation, résisterait au passage de phase liquide en phase vapeur, augmen tant ainsi le risque d'évaporations brusques et violentes.
Etant donné le rapport relativement grand entre le volume de vapeurs et celui du liquide, et l'effet produit par le surchauffage, la formation de bulles de vapeurs pourrait dans un cas pareil être si rapide que le réfri gérant soit expulsé des tubes sans produire son effet. Dans l'appareil décrit, le liquide coule lentement le long des parties inférieures des tubes 26,à un niveau maintenu à son mi nimum extrême, et par les rainures capil laires 50, il se forme une pellicule de réfri gérant liquide sur la plus grande partie des surfaces intérieures des tubes.
Le réfrigérant peut ainsi passer de la phase liquide à la phase vapeur sans qu'il se produise les inconvénients signalés qui résul teraient d'une ébullition violente se produi sant dans du liquide stagnant ayant une cer taine profondeur. En effet, dans l'appareil décrit, si la vaporisation est bien un genre d'ébullition, celle-ci a lieu dans une lame mince de liquide.
Dans l'appareil décrit, les tubes 26 de l'évaporateur pourraient avoir par exemple ian diamètre extérieur de 25 mm et une épais seur de paroi d'environ 0,89 mm et des rai nures capillaires 50 pourraient être disposées suivant une hélice de 1,25 mm de pas environ. Les fonds des rainures en<B>V</B> pourraient être à environ 0,58 mm de la surface extérieure du tube et les extrémités des lèvres 51 à environ 1,27 mm de la surface extérieure de ce tube.
Des tubes munis de rainures capillaires comme les tubes 26 pourraient aussi être em ployés dans l'absorbeur 14 pour permettre la répartition du liquide d'absorption sur une plus grande surface de contact avec les va peurs.