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Perfectionnements aux frigorifères à contact direct.
SOCIETE DE CONDENSATION ET D'APPLICATIONS MECANIQUES et RAOUL FOLLAIN - tous deux 42 rue de Clichy - PARIS,
On utilise fréquemment, pour le refroidissement et le lavage simultanés de l'air, éventuellement pour son séchage, des frigorifères dans lesquels l'air à refroidir est mis en contact direct avec un liquide réfrigérant, ruisselant sur des surfaces d'écoulement appropriées (lames, surfaces obliques, anneaux, etc.) ou pulvérisé.
Lorsqu'il s'agit d'obtenir des effets de refroidissement d'air accentués ou lorsqu'on veut réaliser un séchage suffisamment poussé, le liquide réfrigérant doit être refm idi artificiellement à l'aide d'une machine frigorifique, et il est fréquemment nécessaire d'abaisser sa température au dessous du point de congélation de l'eau. Le liquide réfrigérant doit être alors rendu incongelable; à cet effet, on recourt en
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général aux saumures qui sont des solutions aqueuses de sels tels que le sel marin, le chlorure de calcium, etc. amenées à un degré de concentration déterminé; on emploie aussi des mélanges en proportions calculées d'eau et de liquides miscihles à l' eau.
Le liquide réfrigérant qui, dans le frigorifère s'est échauffé au contact direct de l'air à refroidir revient circuler autour de l'évaporateur de la machine frigorifique pour s'y refroidir à nouveau par échange de température avec le medium frigorigène qui circule à l'intérieur de celle-ci ; puis il retourne au frigorifère et circule de façon continue entre celui-ci et l'échangeur de température auquel il abandonne la chaleur soustraite à l'air à refroidir.
Un défaut de ce système est qu'au cours de ce cycle le liquide réfrigérant s'hydrate; en effet, en même temps qu'il refroidit l'air qui traverse le frigorifère, il condense en partie la vapeur d'eau dont cet air peut être chargé et recueille tout ou partie de l'eau condensée; sa concentration s'abaisse donc et le point de congélation se relève en conséquence. Il est indispensable de ramener la composition du liquide au voisinage de la teneur primitivement choisie ; aussiles frigorifères de ce type comportent-ils le plus souvent un dispositif de concentration, clans lequel on chauffe le liquide réfrigérant à la sortie du frigorifère pour lui faire perdre par évaporation l'excès d'eau qu'il a gagné.
L'organe de concentration est En général monté en dérivation sur le circuit du liquide réfrigérant et la concentration est, ou bien continue, en portant air une partie seulement du liquide issu du frigorifère, ou bien est intermittente et porte sur une partie ou sur la totalité du liquide réfrigérant. Ce système est de fonctionnement onéreux puisque l'échauffement nécessaire pour évaporer le liquide doit être par la suite combattu, moyennant une dépense de froid supplémentaire pour ramener le liquide à sa température normale de fonctionnement. Il a en outre l'inconvénient de compliquer beaucoup l'installation et d'en rendre la conduite assez difficile.
Dans les installations dépourvues de concentreur, on
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,se borne à évacuer une partie de la solution appauvrie en la remplaçant par un appoint de solution riche. On doit alors. consentir une perte de selsou des autres produits incorporés à l'eau et il en résulte une dépense relativement élevée.
D'autre part, le liquide réfrigérant devient le véhicule de mau vaises odeurs dont l'élimination exige l'emploi de produits chimiques ou le remplacement complet du liquide réfrigérant.
D'un autre côté, les frigorifères à contact direct doivent être aménagés pour assurer un contact aussi intime que possible entre l'air à refroidir et le liquide qui lui apporte le froid. A cet effet, celui-ci est distribué sous une forme aussi divisée que possible de façon à multiplier les surfaces de contact; l'air, qui circule dans l'appareil sous 1!effet d'une ventilation naturelle ou artificielle, traverse de minces nappes de liquide ou des brouillards de fines gouttelettes. Il en entraine mécaniquement une certaine proportion à l'état; de gouttelettes liquides.
Il est nécessaire de l'en débarrasser aussi complètement que possible, car elles pourraiant avoir des effets nuisibles sur les produits avec lesquels l'air refroidi sera mis ultérieurement en contact; il est'avantageux de rassembler ces gouttelettes pour les renvoyer à la circulation du liquide réfrigérant en vue d'en réduire les pertes.
L'objet de la présente invention est de réaliser un frigorifère à contact direct dépourvu des inconvénients cidessus exposés; la reconcentration du liquide réfrigérant y est assurée d'une façon nouvelle plus économique et d'exploitation plus simple ; tandis que l'entrainement des gouttelettes liquides par l'air refroidi y est évité par des moyens nouveaux,
Dans la présente invention, le liquide incongelable, au lieu d'être reconcentré par la chaleur, est reconcentré par une évaporation dans le vide qui a l'avantage d'abaisser, au lieu d'élever, la température du liquide.
On soulage ainsi la machine frigorifique, on rend le fonctionnement de l'ensemble plus économique, et on simplifie l'installation, la conentration sous vide pouvant s'opérer dans le récipient même où s'effectue le refroidissement du liquide par le serpentin évaporateur de la machine frigorifique. On garde comme dans -
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la concentration par évaporation à chaud le bénéfice de la @ désodorisation continue du liquide. En outre, pour éviter tout entrainement de gouttelettes hors du frigorifère, on a adjoint aux dispositifs connus qui répartissent le liquide en lames ou en pluie, des écrans de choc perforés d'une façon spéciale et qui ne laissent sortir que de 11 air débarrassé de tort: e eau en suspension.
La description qui suit en regard des figures fera comprendre l'invention.
La figure 1 représente schématiquement les disposi- tions usuelles des frigorifères du type considérée Le fri- gorifère proprement dit est représenté en 1; l'air à refroi- Air entre en 2; il sort refroidi et partiellement séché par l'orifice 3; en 4 se trouve l'appareillage de ruissellement ou,de pulvérisation du liquide réfrigérant: celui-ci sortant échauffé de l'appareil, est ramené par la tubulure 5 dans une cuve 6 où est immergé le serpentin évaporateur 7 d'une machine frigorifique à compression de gaz liquéfiable dont le compresseur est en 8, le détenteur en 9 et le condenseur en 10.
Tout ou partie du liquide sortant du frigorifère a traversé, avant d'arriver dans la cuve 6, un concentrateur 11 où il perd, par évaporation à chaud, l'excès d'eau dont il s'est chargé au cours de son action dans le frigorifère; cette opération pouvant être, comme il a été expliqué plus haut, continue ou intermittente. Dans la cuve 6 une pompe 12 puise le liquide réfrigérant refroidi et le refoule par la tubulure 13 vers le corps 4 du frigorifère.
La figure 2 représente schématiquement un frigorifère d'un système analogue à celui de la figure 1, mais dans lequel figure à titre d'exemple un dispositif de reconcen- tration dans le vide suivant le principe de l'invention.
Le liquide sortant du frigorifère est amené directe- ment dans la cuve 6 qui contient le serpentin évaporateur de la machine frigorifique ; cette cuve, ici, sert en mate temps de reconcentreur; elle est hermétiquement close et. relias par la tubulure 14 à un aspirateur de vapeur l'un
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type quelconque qui y fait le vide, provoque le dégagement de la vapeur d'eau du liquide traversant la cuve et entraine cette vapeur 'au dehors, assurant ainsi la reconcentration du liquide; l'aspirateur de vapeur peut être un éjecteur à vapeur, une trompe ou une pompe rotative.
La figure 3 représente une variante d'exécution suivant laquelle le concentreur sous vide est rendu indépendant de la cuve dans laquelle est immergé le serpentin de la machine frigorifique. Le liquide réfrigérant au sortir du frigorifère est amené par la tubulure 5 dans le concentreur sous vide 15; celui-ci est un récipient relié par la tubulure 10 à un aspirateur de vapeur qui y fait le vide au degré voulu. Le liquide concentré s'écoule par la tubulure 17, est extrait du vide par la pompe 18 et rejeté dans la cuve 6 qui contient le serpentin.
Si 1!on dispose de la hauteur nécessaire, on peut faire de la tubulure 17 une colonne barométrique d'où. le liquide s'écoule par gravité, ce qui dispense de la pompe 18.
La disposition de concentreur indépendant qui vient d'être décrite sera particulièrement avantageuse dans le cas où le fonctionnement du frigorifique exigera des températures basses pour le liquide réfrigérant; l'évaporation pour concam- tration s'exercera sur le liquide encore chaud; l'aspirateur de vapeur agira alors sur une atmosphère à pression élevée et avec le maximum de rendement, tandis que la machine frigorifique agira par son serpentin évaporateur sur un liquide déjà refroidi et d aura plus qu'à fournir un appoint de froid.
Tour compléter l'effet de ce concentreur, en supprimant comme il a té dit ci-dessus les entrainements de gonttelette: qui constituent des pertes pour le liquide incongelable, on dispose à l'intérieur du frigorifère, sur le passage de il air,., un système d'écrans doubles ou multiples représentés sur la figure 4 qui est une coupe partielle du frigorifère suivant un plan horizontal, et sur la figure 5 qui montre une section verticale et une vue de face d'un groupe d'écrans.
Sur la figure 4, on a représenté à titre d'exemple à
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1 l'intérieur du frigorifère, un système connu de chicanes en zig-zag 19 qui assure une première et grossière séparation des vésicules liquides entrainés par l'air; l'air entre en 20 et sort en 21; il rencontre sur son trajet, en amont et en aval,. des chicanes 19, un ou plusieurs jeux formés chacun de deux plaques au moins ou de plusieurs plaques verticales 22 perforées d'orifices de forme quelconque 23; les dites perforations ont leurs bords relevés et sont disposées en quinconce;
ces jeux de plaques forment des écrans qui retiennent complètement lesgouttelettes en suspension dans l'air, celles qui sont entraînées par l'air sortant du frigorifère soit retenues par les écrans d'aval; celles qui, par suite des remous, pourraient refluer vers l'arrière sont retenues par les écrans d'amont. L'air frappe successivement les parois pleines dams le sens des flèches de la figure 5 et se dépouille des gouttelettes entrainées qui,ruissellent le long des plaquas et sont recueillies à la base; la direction des écrans est représentée sur la figure 4 normale au courant d air; mais elle peut être placée dans une direction quelconque par rapport au courant d'air.