EP1172619A1 - Appareil condenseur-réservoir pour le dioxyde de carbone et installation frigorifique incorporant un tel appareil - Google Patents
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- F25B39/04—Condensers
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- F25B2400/16—Receivers
Definitions
- the invention relates to the general technical field of cold production industrial or commercial.
- the object of the invention relates, more particularly, to the field of production of cold using carbon dioxide as a coolant, i.e. as a vector of cold to environments or stations to be cooled at low temperatures.
- a refrigeration installation comprising a carbon dioxide circulation system.
- a circuit includes a reservoir of storage of liquid carbon dioxide which is sent through a pump, in one, or generally, in a series of cooling stations, such such as gondolas or frozen goods furniture.
- the exit of cooling stations is connected to a plate condenser suitable for liquefying the steam formed after the passage of carbon dioxide through the stations to be cooled.
- Such condenser also helps to subcool the liquid carbon dioxide.
- This condenser has a heat exchanger which is also the evaporator of a circuit circulation of a refrigerant, such as for example ammonia.
- the condenser is connected by pipes to the storage tank.
- the object of the invention therefore aims to remedy the drawbacks of the prior art by proposing a condenser-tank device suitable for use in a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant, and designed to reduce the manufacturing costs of such a refrigeration installation while ensuring operational safety in the event of an overpressure point of carbon dioxide.
- the object of the invention relates to an apparatus for condensation of carbon dioxide vapor and for storage of carbon dioxide liquid carbon intended for a refrigeration installation comprising at least one station to cool.
- Fig. 1 is a partial schematic view of a refrigeration installation using the condenser-reservoir device according to the invention.
- Fig. 2 is a partial cross-sectional view of the apparatus illustrated in FIG. 1 .
- Figs. 1 and 2 show a refrigeration installation 1 adapted to ensure the cooling of at least one, and in general, of a series of stations to be cooled 2 , such as for example refrigerated low-temperature display cases, industrial evaporators, freezing tunnels, etc.
- the refrigeration installation 1 comprises an apparatus 3 ensuring, on the one hand, the condensation of the carbon dioxide vapor and, on the other hand, the storage of the liquid carbon dioxide.
- the device 3 includes a tank 4 for storing liquid carbon dioxide.
- the reservoir 4 is constituted in the form of a bottle extending horizontally and carried by feet 5 .
- the reservoir 4 consists of an elongated ferrule 6 of circular section closed at its ends by flanges 7 .
- the lower part of the tank is fitted with an outlet pipe 8 for the liquid carbon dioxide.
- the outlet pipe 8 is intended to be connected via a pipe 9 equipped with a valve 10 and a filter 11 , to a pump 12 ensuring the sending of the liquid carbon dioxide to the stations to cool 2 .
- the apparatus 3 also comprises at least one, and in the example illustrated, two rigid tubes 14 mounted at the top of the tank 4 to serve as a support for a condenser 15.
- the rigid tubes 14 thus serve as feet support for the condenser 15 .
- the rigid tubes 14 rise from the upper part of the tank 4 , being fixed by any appropriate means, such as by welding to the top part of the shell 6 constituting the tank 4 .
- the other end of the rigid tubes 14 is fixed by any appropriate means, such as by welding to the lower part of a ferrule 16 of circular section constituting the envelope of the condenser 15.
- the rigid tubes 14 also provide communication between the inside the condenser 15 and inside the tank 4 .
- the ferrule 16 of the condenser 15 is closed at each end by a flange 17 .
- the device 3 according to the invention called condenser-reservoir thus constitutes a one-piece assembly.
- the shell 16 of the condenser 15, the rigid tubes 14 and the shell 6 of the tank 4 form a single rigid structure requiring a single approval by the competent services.
- Such a design makes it possible to limit the costs of producing a refrigeration installation compared to that using a tank separated from a condenser.
- the condenser 15 internally comprises an exchanger 18 ensuring the circulation of a refrigerant.
- the exchanger 18 is of the multitubular type insofar as it consists of a series of tubes 19 extending parallel to each other and longitudinally inside the internal volume of the condenser 15 . It must be considered that the exchanger 18 also constitutes the evaporator of the refrigerant circulation circuit which is not shown in a more detailed manner, insofar as it is not part of the object of the invention.
- Fig. 1 only shows inlet pipes 20 1 and outlet pipes 20 2 for the refrigerant circulating in the exchanger 18.
- the apparatus 1 comprises at least one, and in the example illustrated, two return pipes 21 for the vapor of carbon dioxide coming from the station or stations 2 to be cooled.
- these return pipes 21 open into a chamber 22 delimited by the internal volume of the condenser 15 , the volume of the rigid tubes 14 and the volume of the reservoir 4 located above the level of liquid carbon dioxide.
- the carbon dioxide storage tank 4 is dimensioned so that the maximum storage level for liquid carbon dioxide for the refrigeration plant is located at a level lower than the upper part of the tank.
- the maximum storage level for liquid carbon dioxide is located so as to correspond to a volume occupied by the liquid which is at most equal to 80% of the total volume of the storage tank 4.
- the chamber 22 has an expansion volume suitable for controlling point overpressures from the carbon dioxide circuit.
- This chamber 22 also makes it possible to ensure the liquefaction of the carbon dioxide vapor in the condenser 15 using the exchanger 18 .
- the condenser 15 can contain only carbon dioxide vapor and not liquid carbon dioxide. Thus, this chamber 22 ensures the separation of the carbon dioxide vapor and the liquid carbon dioxide.
- the reservoir 4 has, for example, a length greater than that of the condenser 15 , so as to allow the mounting on the reservoir of a level sensor 25 .
- the level sensor 25 is constituted by a float 26 mounted on a guide support 27 which is fixed, for example, at its upper end, inside an extension 28 arranged at the upper part of the tank 4 .
- the lower part of the tank 4 is provided with a boss 29 aligned with the extension 28 to allow the float 26 to descend to the bottom point of the tank 4 .
- the guide support 27 which is of the resistive type, delivers, as a function of the position of the float 26 which is equipped with a magnet, a signal representative of the level of the liquid inside the tank 4 .
- the condenser 4 is equipped with at least one, and in the illustrated example, two pipes 30 for communication with the outside equipped with a pressure control valve and a member safety overpressure, in accordance with the legislation of pressure vessels.
- the pressostatic control valve is controlled to open when the pressure of carbon dioxide reaches a value of the order of 25 Bar.
- the return pipes 21 are fixed to the rigid tubes 14 .
- the return pipes 21 for the carbon dioxide vapor can be mounted on the condenser 15 to open out inside the internal volume of the condenser 15 .
- the return for the carbon dioxide vapor can be carried out on one of the pipes 30 , while the other pipe 30 is equipped with the pressure-regulating valve and the safety pressure relief member. .
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Abstract
L'invention concerne un appareil pour la condensation de la vapeur du dioxyde de carbone et pour le stockage du dioxyde de carbone liquide destiné à une installation frigorifique (1) comportant au moins un poste à refroidir (2). Selon l'invention, l'appareil comporte: un réservoir (4) de stockage du dioxyde de carbone, au moins un tube rigide (14) monté à la partie supérieure du réservoir (4) pour servir de support à un condenseur (15), un condenseur (15) supporté par le tube rigide (14) et communiquant avec le réservoir (4) par l'intermédiaire dudit tube rigide, le condenseur comportant intérieurement un échangeur assurant la circulation d'un fluide frigorigène, et au moins une tubulure de retour (21) pour la vapeur du dioxyde de carbone provenant du poste à refroidir (2). <IMAGE>
Description
L'invention concerne le domaine technique général de la production de froid
industriel ou commercial.
L'objet de l'invention concerne, plus particulièrement, le domaine de la
production de froid utilisant le dioxyde de carbone comme fluide frigoporteur, c'est-à-dire
comme vecteur de froid jusqu'à des milieux ou des postes à refroidir à basses
températures.
Dans l'état de la technique, il est connu diverses formes de réalisation
d'installations frigorifiques utilisant le dioxyde de carbone comme fluide
frigoporteur. Par exemple, il est connu une installation frigorifique comportant un
circuit de circulation du dioxyde de carbone. Un tel circuit comporte un réservoir de
stockage du dioxyde de carbone liquide qui est envoyé par l'intermédiaire d'une
pompe, dans un, ou d'une manière générale, dans une série de postes à refroidir, tels
que par exemple des gondoles ou des meubles de produits surgelés. La sortie des
postes à refroidir est reliée à un condenseur à plaques adapté pour liquéfier la vapeur
formée après le passage du dioxyde de carbone dans les postes à refroidir. Un tel
condenseur permet également de sous-refroidir le dioxyde de carbone liquide. Ce
condenseur comporte un échangeur de chaleur qui est aussi l'évaporateur d'un circuit
de circulation d'un fluide frigorigène, tel que par exemple de l'ammoniaque. Le
condenseur est relié par des canalisations, au réservoir de stockage.
L'utilisation du dioxyde de carbone comme vecteur de froid pour assurer le
refroidissement de postes à refroidir, offre l'avantage de respecter l'environnement
dans la mesure où le dioxyde de carbone n'est pas toxique, ne possède pas d'action
sur l'ozone stratosphérique et son action sur l'effet de serre est réduite par rapport à
un hydrofluorocarbone (HFC) type R404A.
Toutefois, une telle installation frigorifique constitue une installation
relativement complexe à fabriquer. De plus, une telle installation n'est généralement
pas adaptée pour maítriser les surpressions ponctuelles de dioxyde de carbone
susceptibles d'apparaítre en cas d'anomalie de fonctionnement intervenant sur le
circuit de dioxyde de carbone.
L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'art antérieur
en proposant un appareil condenseur-réservoir adapté pour être utilisé dans une
installation frigorifique utilisant le dioxyde de carbone comme fluide frigoporteur, et
conçu pour réduire les coûts de fabrication d'une telle installation frigorifique tout en
assurant une sécurité de fonctionnement en cas d'apparition d'une surpression
ponctuelle de dioxyde de carbone.
Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention concerne un appareil pour la
condensation de la vapeur du dioxyde de carbone et pour le stockage du dioxyde de
carbone liquide destiné à une installation frigorifique comportant au moins un poste
à refroidir.
Selon l'invention, l'appareil comporte :
- un réservoir de stockage du dioxyde de carbone dimensionné de manière que le niveau de stockage maximum pour le dioxyde de carbone liquide soit situé à un niveau inférieur par rapport à la partie supérieure du réservoir, le réservoir étant équipé à sa partie inférieure, d'une tubulure de sortie pour le dioxyde de carbone liquide,
- au moins un tube rigide monté à la partie supérieure du réservoir pour servir de support à un condenseur, de sorte que ce dernier se trouve monté en position superposée par rapport au réservoir,
- un condenseur supporté par le tube rigide et communiquant avec le réservoir par l'intermédiaire dudit tube rigide, le condenseur comportant intérieurement un échangeur assurant la circulation d'un fluide frigorigène,
- et au moins une tubulure de retour pour la vapeur du dioxyde de carbone provenant du poste à refroidir, ladite tubulure de retour débouchant dans une chambre délimitée par le volume interne du condenseur, le volume du tube et le volume du réservoir situé au-dessus du niveau de dioxyde de carbone liquide, de manière à assurer la condensation de la vapeur du dioxyde de carbone.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en
référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes
de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique partielle d'une installation frigorifique
mettant en oeuvre l'appareil condenseur-réservoir conforme à l'invention.
La fig. 2 est une vue en coupe transversale partielle de l'appareil illustré à la
fig. 1.
Les fig. 1 et 2 montrent une installation frigorifique 1 adaptée pour assurer le
refroidissement d'au moins un, et d'une manière générale, d'une série de postes à
refroidir 2, tels que par exemple des vitrines réfrigérées basses températures, des
évaporateurs industriels, des tunnels de congélation, etc.
Conformément à l'invention, l'installation frigorifique 1 comporte un appareil 3
assurant, d'une part, la condensation de la vapeur du dioxyde de carbone et, d'autre
part, le stockage du dioxyde de carbone liquide. L'appareil 3 comporte un réservoir 4
de stockage du dioxyde de carbone liquide. Le réservoir 4 est constitué sous la forme
d'une bouteille s'étendant horizontalement et portée par des pieds 5. Le réservoir 4
est constitué par une virole allongée 6 de section circulaire fermée à ses extrémités
par des flasques 7. La partie inférieure du réservoir est équipée d'une tubulure 8 de
sortie pour le dioxyde de carbone liquide. Ainsi, tel que cela apparaít plus
précisément à la fig. 1, la tubulure de sortie 8 est destinée à être raccordée par
l'intermédiaire d'une canalisation 9 équipée d'une vanne 10 et d'un filtre 11, à une
pompe 12 assurant l'envoi du dioxyde de carbone liquide vers les postes à refroidir 2.
L'appareil 3 selon l'invention comporte également au moins un, et dans
l'exemple illustré, deux tubes rigides 14 montés à la partie supérieure du réservoir 4
pour servir de support à un condenseur 15. Les tubes rigides 14 servent ainsi de pieds
de support pour le condenseur 15. A cet effet, les tubes rigides 14 s'élèvent à partir
de la partie supérieure du réservoir 4 en étant fixés par tous moyens appropriés, tels
que par soudure à la partie sommitale de la virole 6 constitutive du réservoir 4.
L'autre extrémité des tubes rigides 14 est fixée par tous moyens appropriés, tels que
par soudure sur la partie inférieure d'une virole 16 de section circulaire constituant
l'enveloppe du condenseur 15. Les tubes rigides 14 assurent également une
communication entre l'intérieur du condenseur 15 et l'intérieur du réservoir 4. La
virole 16 du condenseur 15 est fermée à chaque extrémité par un flasque 17.
L'appareil 3 selon l'invention, dit condenseur-réservoir constitue ainsi un
ensemble monobloc. En effet, la virole 16 du condenseur 15, les tubes rigides 14 et la
virole 6 du réservoir 4 forment une structure rigide unique nécessitant un seul
agrément par les services compétents. Une telle conception permet de limiter les
coûts de réalisation d'une installation frigorifique par rapport à celle mettant en
oeuvre un réservoir séparé d'un condenseur.
Le condenseur 15 comporte intérieurement un échangeur 18 assurant la
circulation d'un fluide frigorigène. De préférence, l'échangeur 18 est du type multitubulaire
dans la mesure où il est constitué par une série de tubes 19 s'étendant
parallèlement les uns aux autres et longitudinalement à l'intérieur du volume interne
du condenseur 15. Il doit être considéré que l'échangeur 18 constitue aussi
l'évaporateur du circuit de circulation du fluide frigorigène qui n'est pas représenté
d'une manière plus détaillée, dans la mesure où il ne fait pas partie de l'objet de
l'invention. La fig. 1 montre uniquement des tubulures d'entrée 201 et de sortie 202
pour le fluide frigorigène circulant dans l'échangeur 18.
L'appareil 1 selon l'invention comporte au moins une, et dans l'exemple
illustré, deux tubulures 21 de retour pour la vapeur du dioxyde de carbone provenant
du ou des postes à refroidir 2. Conformément à l'invention, ces tubulures de retour 21
débouchent dans une chambre 22 délimitée par le volume interne du condenseur 15,
le volume des tubes rigides 14 et le volume du réservoir 4 situé au-dessus du niveau
de dioxyde de carbone liquide. A cet effet, il doit être considéré que le réservoir 4 de
stockage du dioxyde de carbone est dimensionné de manière que le niveau de
stockage maximum pour le dioxyde de carbone liquide pour l'installation
frigorifique, soit situé à un niveau inférieur par rapport à la partie supérieure du
réservoir. Par exemple, le niveau de stockage maximum pour le dioxyde de carbone
liquide est situé de manière à correspondre à un volume occupé par le liquide qui est
au maximum égal à 80 % du volume total du réservoir de stockage 4.
La limitation du niveau du dioxyde de carbone liquide à un niveau inférieur au
volume total du réservoir 4, conduit à disposer d'un volume d'expansion non
négligeable pour la vapeur du dioxyde de carbone. Ainsi, la chambre 22 présente un
volume d'expansion adapté pour maítriser les surpressions ponctuelles provenant du
circuit du dioxyde de carbone. Cette chambre 22 permet également d'assurer la
liquéfaction de la vapeur de dioxyde de carbone dans le condenseur 15 à l'aide de
l'échangeur 18. Comme expliqué ci-dessus, le condenseur 15 peut contenir
uniquement de la vapeur de dioxyde de carbone et non du dioxyde de carbone
liquide. Ainsi, cette chambre 22 assure la séparation de la vapeur de dioxyde de
carbone et du dioxyde de carbone liquide.
Tel que cela ressort de l'exemple de réalisation illustré à la fig. 1, le réservoir 4
possède, par exemple, une longueur supérieure à celle du condenseur 15, de manière
à permettre le montage sur le réservoir d'un capteur de niveau 25. De préférence, le
capteur de niveau 25 est constitué par un flotteur 26 monté sur un support de
guidage 27 qui est fixé, par exemple, à son extrémité supérieure, à l'intérieur d'un
prolongement 28 aménagé à la partie supérieure du réservoir 4. De préférence, la
partie inférieure du réservoir 4 est pourvue d'un bossage 29 aligné avec le
prolongement 28 pour permettre au flotteur 26 de descendre jusqu'au point bas du
réservoir 4. Le support de guidage 27 qui est du type résistif, délivre en fonction de
la position du flotteur 26 qui est équipé d'un aimant, un signal représentatif du niveau
du liquide à l'intérieur du réservoir 4.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le condenseur 4 est équipé d'au
moins une, et dans l'exemple illustré, de deux tubulures 30 de communication avec
l'extérieur équipées d'une vanne de régulation pressostatique et d'un organe de
surpression de sécurité, conformément à la législation des appareils à pression. De
préférence, la vanne de régulation pressostatique est commandée pour s'ouvrir
lorsque la pression du dioxyde de carbone atteint une valeur de l'ordre de 25 Bar.
Dans l'exemple de réalisation illustré, les tubulures de retour 21 sont fixées sur
les tubes rigides 14. Cependant, il est à noter que les tubulures de retour 21 pour la
vapeur de dioxyde de carbone peuvent être montées sur le condenseur 15 pour
déboucher à l'intérieur du volume interne du condenseur 15. Selon cet exemple de
réalisation, le retour pour la vapeur du dioxyde de carbone peut être effectué sur l'une
des tubulures 30, tandis que l'autre tubulure 30 est équipée de la vanne de régulation
pressostatique et de l'organe de surpression de sécurité.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses
modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
Claims (9)
- Appareil pour la condensation de la vapeur du dioxyde de carbone et pour le stockage du dioxyde de carbone liquide destiné à une installation frigorifique (1) comportant au moins un poste à refroidir (2),
caractérisé en ce qu'il comporte :un réservoir (4) de stockage du dioxyde de carbone dimensionné de manière que le niveau de stockage maximum pour le dioxyde de carbone liquide soit situé à un niveau inférieur par rapport à la partie supérieure du réservoir, le réservoir étant équipé à sa partie inférieure, d'une tubulure de sortie (8) pour le dioxyde de carbone liquide,au moins un tube rigide (14) monté à la partie supérieure du réservoir (4) pour servir de support à un condenseur (15), de sorte que ce dernier se trouve monté en position superposée par rapport au réservoir,un condenseur (15) supporté par le tube rigide (14) et communiquant avec le réservoir (4) par l'intermédiaire dudit tube rigide, le condenseur comportant intérieurement un échangeur (18) assurant la circulation d'un fluide frigorigène,et au moins une tubulure de retour (21) pour la vapeur du dioxyde de carbone provenant du poste à refroidir (2), ladite tubulure de retour (21) débouchant dans une chambre (22) délimitée par le volume interne du condenseur (15), le volume du tube rigide (14) et le volume du réservoir (4) situé au-dessus du niveau de dioxyde de carbone liquide, de manière à assurer la condensation de la vapeur du dioxyde de carbone. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure de retour (21) pour la valeur du dioxyde de carbone débouche à l'intérieur du tube rigide (14).
- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure de retour (21) pour la vapeur du dioxyde de carbone débouche à l'intérieur du condenseur (15).
- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condenseur (15) comporte un échangeur (18) du type multitubulaires (19).
- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir (4) possède une longueur supérieure à celle du condenseur (15), de manière à permettre le montage sur le réservoir d'un capteur de niveau (25).
- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur de niveau (25) est constitué par un flotteur (26) monté sur un support de guidage (27) monté à chaque extrémité à l'intérieur d'un prolongement (28) et d'un bossage (29) alignés entre-eux.
- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condenseur (15) est équipé d'au moins une tubulure (30) de communication avec l'extérieur, équipée d'une vanne de régulation pressostatique et d'un organe de surpression de sécurité.
- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vanne de régulation pressostatique est adaptée pour s'ouvrir lorsque la pression du dioxyde de carbone atteint une valeur de l'ordre de 25 Bar.
- Installation frigorifique, caractérisée en ce qu'elle comporte un appareil condenseur-réservoir (1) conforme à l'une des revendications 1 à 8.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0008880 | 2000-07-07 | ||
| FR0008880A FR2811413B1 (fr) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | Appareil condenseur-reservoir pour le dioxyde de carbone et installation frigorifique incorporant un tel appareil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1172619A1 true EP1172619A1 (fr) | 2002-01-16 |
Family
ID=8852236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP01420149A Withdrawn EP1172619A1 (fr) | 2000-07-07 | 2001-07-06 | Appareil condenseur-réservoir pour le dioxyde de carbone et installation frigorifique incorporant un tel appareil |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1172619A1 (fr) |
| FR (1) | FR2811413B1 (fr) |
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| DE3622452A1 (de) * | 1986-07-04 | 1988-01-28 | Energoindustria Hoeeroegepesze | Komplexe lokale kondenswasserbehandlungseinrichtung mit sammel-, verdampfungs- und rueckfuehrungseinheit in pumpenloser dampfkissen-rueckfuehrungsausfuehrung |
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- 2001-07-06 EP EP01420149A patent/EP1172619A1/fr not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100443852C (zh) * | 2006-10-19 | 2008-12-17 | 上海交通大学 | 液位指示稳定的补液式低温沸腾换热器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2811413B1 (fr) | 2002-10-11 |
| FR2811413A1 (fr) | 2002-01-11 |
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