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Giovanni BIANCHI ---------------- Machine frigorifique d'absorption
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L'objet de la présente invention est formé par une machine frigorifique à système d'absorption, à cycle con- tinu, du type utilisant en qualité de gaz compensateur des pressions entre le condenseur et l'évaporateur, un fluide intermédiaire (de préférence l'hydrogène) qui pré- sente à l'égard des autres machines de ce genre jusqu'ici connues, une série d'avantages qui la rendent particulière- ment appropriée au but que l'on se propose d'atteindre.
Les avantages de la machine selon l'invention consis- tent principalement dans :
1) Amélioration de la rectification et de la condensa- tion du gaz (NH3) provenant de la pompe à thermosiphon et de la chaudière;
2) Amélioration de l'échange de chaleur entre le gaz froid provenant de l'évaporateur (mélange de NH3 avec gaz compensateur) et le gaz provenant de l'absorbeur par élimi- nation des condensations de l'eau sur les parois extérieures de l'échangeur et des conduites portant le mélange des gaz froids provenant de l'évaporateur ;
3) Amélioration de l'absorbeur de l'NH3, vaporisé par le mélange pauvre moyennant l'exploitation du réservoir du mélan- ge riche, comme finale de l'absorbeur.
Selon la présente invention, les améliorations de la rectification et de la condensation du gaz provenant de la
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pompe à thermosiphon et de la chaudière, sont obtenues en éliminant du gaz même, se composant d'NH3 et de vapeur d'eau (cette dernière dans une quantité qui dépend de la température aussi bien que de la pression à laquelle la distillation a lieu), en même temps que de la concentration de la solution ammoniacale, la plus grande quantité d'eau possible, avant que le gaz n'atteigne le condenseur.
A cet effet, le refroidissement seul ne saurait être suf- fisant, puisqu'il est à craindre, non seulement le phénomène du sous-refroidissement de la vapeur d'eau, mais encore l'entraînement de parcelles d'eau infiniment menues par l'NH3. Il sera de ce fait nécessaire d'adopter, outre le refroidissement, un système capable d'exclure lesphénomènes du sous-refroidissement et de l'entraînement des parcelles d'eau susdites.
La fig. 1 montre d'une façon explicative, mais point limitative, la manière d'obtenir la solution du problème présenté par l'invention : les gaz provenant de la distilla- tion pénètrent dans la chemise annulaire formée par les tu- yaux 1 et 2: sur le tuyau 2 s'enroule la spirale 3, qui va toucher la paroi intérieure du tuyau 1, de manière à forcer le gaz à un parcours hélicoïdal dans la conduite formée par la spirale et par les deux tuyaux 1 et 2.
L'invention dont il s'agit, peut être réalisée égale- ment en supprimant le tuyau intérieur 2, si la surface exté- rieure du tuyau 1 devait être calculée de manière à produire le refroidissement recherché par l'exclusion de la surface intérieure du 2. Dans ce cas, l'hélice sera soutenue par un noyau disposé à l'irtérieur du tuyau 1. Cette hélice pourra parcourir, partiellement ou entièrement, le tuyau 1, et cela tout aussi bien dans le cas de présence ou d'absence du tuyau 2.
En parcourant - comme nous venons de le dire - un chemin hélicoïdal, le gaz sera forcé à changer continuellement de
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dire ction et par conséquent, il devra subir des chocs centre les parois de la conduite, ce qui écartera le danger du sous-refroidissement, étant donné, en ce cas, la possibilité d'une condensation sur les parois de la conduite, précisément à cause des chocs continuels déri- vant du mouvement impétueux du gaz ; en outre, les parcelles d'eau ne seront point entraînées, étant donné qu'elles adhèrent, pour la même raison, aux parois de la conduite.
L'eau de condensation qui vient de se former peut alors retourner à la chaudière. Les surfaces des tuyaux 1 et ? (en supposant que ce dernier soit présent) seront calculées de manière à présenter, au moment de leur entrée dans le condenseur, une température la plus basse possible (c'est-à- dire une température de quelque peu supérieure à la tempéra- ture de condensation de l'NH3), et cela afin de permettre la condensation de la plus grande quantité de vapeur d'eau possible.
Le parcours hélicoïdal offre, en outre, l'avantage de rendre uniforme la température des gaz, en raison du for- midable remûment qui vient de se produire, contrairement à ce qui arrive par l'emploi d'un eutre type de conduite, dans lequel un mouvement plus ordonné (régulier) donnerait lieu à la formation de stratifications à différentes températures, bien plus considérables à l'intérieur qu'à l'extérieur, c'est- à-dire dans la zone se trouvant en contact avec les parois de la conduite.
Le rectificateur ayant été conçu de la manière sus-exposée, il exerce en même temps l'office d'un poumon gazeux, étant chargé d'éviter, lors de la condensation, la formation de tour- billons ou l'expulsion du liquide dans la partie finale du condenseur. La condensation a de ce fait lieu d'une façon parfaitement régulière; il en est de même en ce qui concerne la décharge du condenseur dans l'évaporateur à l'égard de l'action stabilisante du poumon gazeux, constitué par le rec-
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tificateur. Ce dernier absorbe, en outre, les irrégularités d'introduction de l'NH3 dans la pompe et dans la chaudière, puisqu'il fournit au condenseur un courant régulier et continu de gaz à condenser.
Quant à l'amélioration de l'échange de chaleur entre le gaz froid, provenant de l'évaporateur et le gaz qui provient de l'absorbeur, les difficultés à surmonter pour réaliser l' échange de chaleur entre le gaz chaud de compensation et le mélange gazeux froid, sunt assez connues, et de la même façon sont connus les inconvénients présentés par les types normaux d'échangeurs.
En effet, à l'exclusion des difficultés s'oppo- sant à la réalisation d'une grande surface d'échange de la chaleur et d'une subdivision du courant gazeux en plusieurs petites conduites, les solutions adoptées jusqu'ici sont désa- vantagées par les inconvénients suivants : a) le gaz chaud passe dans la partie extérieure de l'é- changeur de la chaleur dans le but d'éviter des condensations d'humidité dans le trait de l'échangeur qui traverse l'isolant de l'armoire glacière, et dans le trait se trouvant en contact avec l'atmosphère; dans ce cas, le gaz chaud en se refroidis- sant pendant son passage dans la loge aux dépens du froid pr o- duit par l'évaporation, ne réchauffera plus que faiblement le mélange gazeux froid, ce qui aura pour conséquence un rendement amoindri de l'appareil.
De plus, on ne parvient pas à détour- ner le danger d'une condensation sur les parois extérieures des tuyaux, en tant que le mélange, trop froid à sa sortie, pour les raisons sus-exposées, parvient à faire condenser de l'humi- dité sur les parois du tuyau conduisant à l'absorbeur. Les sys tèmes proposés d'entourer les conduites d'un revêtissement iso- lant, se sont montrés dans l'application pratique, parfaitement inefficaces. b) Le gaz froid passe dans la partie extérieure de l'é- changeur. En ce cas, on n'a point de soustraction de froid
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à la loge, mais on déplore par contre le désavantage que, le gaz froid, sortant de la loge à une température presque égale à celle de la loge même, il se présente encore le danger de la condensation d'humidité contre les parois de la conduite.
Afin d'éliminer cet inconvénient, on a adopté le système de renverser, en un point donné de l'échangeur, la position mutuelle des deux gaz échangeant la chaleur, c'est-à-dire que l'on porte le gaz chaud à l'extérieur et le gaz froid à l'intérieur. Il s'ensuit naturellement quel- ques difficultés constructives, qui ne sont pas trop négli- geables, et de plus un échange de chaleur dans la dernière partie de l'échangeur (la partie hors loge) en tant que, dans le but de ne point compliquer d'une manière excessive et parfaitement disproportionnée les difficultés construc- tives déjà existantes, les surfaces d'échange des gaz seront bien plus limitées et non pas subdivisées, contrairement à ce qui serait profitable.
La séparation de l'échangeur en deux parties, a pour effet non seulement une efficacité assez amoindrie de l'é- change même, mais encore une complication constructive bien supérieure.
Le dispositif échangeur selon la présente invention, est apte à résoudre tous ces problèmes, sans avoir recours à des palliatifs et d'autant moins ?ides constructions diffi- ciles et laborieuses exigées par une nouvelle solution, puisqu'il permet aux gaz de suivre des conduites uniques, sans exiger des renversements et permettant l'élimination de tout danger de condensation, en faisant affluer en même temps le mélange froid à une température presque analogue à la température ambiante, sans soustraire du froid à la loge et en refroidissant de manière énergique l'ammoniaque liquide.
Dans la fig. 2, l'échangeur de chaleur des gaz selon
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l'invention est représentée purement à titre d'exemple et non d'une manière limitative. Le mélange froid pro- venant de l'évaporateur, parcourt la chemise extérieure constituée par le tuyau extérieur 4 et la conduite 5 (in- trieure), ayant une forme spéciale (préférablement et selon la figure à section étoilée), afin de permettre la réalisa- tion d'une plus grande surface d'échange de la chaleur, et afin de subdiviser le courant gazeux en plusieurs courants à section amoindrie (canaux à sections triangulaires "a" dans la fig. 2), dans le but d'obtenir un échange de cha- leur plus efficace.
A cet effet, un tuyau 6 passe à l'in- térieur de la conduite de forme spéciale 5, dans lequel il est possible de faire dévier une partie du mélange froid; ce tuyau pourrait éventuellement être fermé à ses deux extrémités. Entre le tuyau 6 et le tuyau 5, passe le courant gazeux chaud du gaz compensateur, provenant du dispositif d'absorption à travers le tuyau 7: le tuyau 6 a en même temps pour fonction de subdiviser le courant gazeux chaud en plusieurs courants qui parcourent des conduites à section plus petite, dans le but d'éviter d'activer l'échan- ge de la chaleur d'une manière plus profitable. A un moment donné, le tuyau 4 est revêtu par le tuyau 8 et dans l'espace libre entre le tuyau 4.- et le tuyau 8. passe l'NH3 liquide, provenant du condenseur à travers le tuyau 9.
L'échangeur est pourvu du tuyau d'équilibrage 10 et du tuyau de vidange pour le liquide 11. Un examen du fonctionnement du dispo- sitif susdit, permettra de relever que celui-ci, tout en écartant le danger d'une condensation contre les parois des conduites, a l'avantage de.produire un très grand rendement en ce qui concerne l'échange de la chaleur, étant donné qu'il permet une subdivision particulièrement poussée des courants gazeux, grâce à la création de grandes surfaces d'échange thermique.
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Quant à l'élimination du danger de condensation contre les parois des conduites dans la partie finale de l'échangeur, il existe - comme nous l'avons précédement énoncé - une chemise extérieure entre les tuyaux 4 et 8, qui est parcourue par l'ammoniaque liquide provenant du condenseur, à une tempé- rature supérieure de la environ à la température ambiante.
Cette chemise, relativement chaude, empêche la formation de condensations sur la paroi extérieure de l'échangeur et rechauf- fe en même temps le mélange du côté extérieur, tandis que, du côté intérieur, le mélange est toujours rechauffé par le gaz chaud provenant du dispositif d'absorption. Ainsi qu'on le voit, dans cette phase finale de l'échange, l'échange de chaleur même en résulte plus activé, contrairement à ce qui a lieu peur les autres types d'échangeurs. De plus, le réchauffement du mélange froid est utilisé pour le refroidissement de l'NH3 li- quide afin de l'introduire dans la loge à une température à peu près égale à celle de la loge même, sans pourtant soustrai- re du froid à la loge et sans diminution conséquente du rende- ment.
Le haut degré dans l'échange de chaleur s'obtient lorsque le mélange froid, en passant à l'extérieur de l'échangeur, est à même de fournir des refroidissements à la loge, jusqu'au point d'égaliser la température de celle-ci ; en procédant de cette manière, l'effet frigorifique est exploité au plus haut degré possible. Puisqu'il n'implique point de renversements des conduites gazeuses, l'échangeur offre,.sur toute sa lon- gueur, une égale surface d'échange, et, par conséquent un égal rendement pour chaque trait de parcours, contrairement à ce qui a lieu dans les échangeurs adoptant le renversement des conduites gazeuses. La présence de la chemise de l'NH3 liquide, pendant la phase finale, concourt au rechauffement du mélange gazeux pro- venant de l'évaporateur, jusqu'à atteindre une limite fort avantageuse.
Tout cela se résoud par un plus grand rendement de l'échangeur.
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La subdivision des courants gazeux et l'amplification des surfaces d'échange thermique, sont consenties par la forme tuut particulière de la conduite 5, ce qui pourtant n'oblige point, comme c'est le cas, au contraire, pour les échangeurs de type différent, d'avoir recours à des canalisa- tions compliquées ou encore à des faisceaux tubulaires avec l'emploi de collecteurs, etc., etc., de construction difficile.
..ussi la conduite 5 s'obtient au rnoyen d'un simple étirage, et permet un traitement analogue à celui nécessaire pour un tuyau ordinaire. La forme particulière qui, en général, est adoptée ,le préférence (section étoilée) présente une grande surface et une paroi tresmince -il existe effectivement nulle différence de pression appréciable aux effets de la résistance des matériauxentre les gaz affluant suit à l'extérieur soit à l'intérieur de la conduite 5 et par conséquent un échange de chaleur très actif entre les gaz. L'introduction d'un tuyau 6, outre qu'il offre les avantages sus-mentionnés, augmente aussi la surface d'échange.
Puur ce qui concerne enfin l'amélioration de l'absorption de l'NH3, il est assez connu que le réservoir de le solution riche, qui reçoit la solution ammoniacale provenant du dispo- sitif d'absorption, ne peut à son tour faire office d'absorber, en tant qu'il présente une surface liquide plutôt calme et exiguë, avec des possibilités de stratifications et en tant que la surface extérieure n'est pas à même d'opérer une dis- persion suffisante de la quantité de chaleur provenant d'un phénomène éventuel d'absorption.
Afin de pouvoir exploiter ledit réservoir en qualité de partie finale du dispositif d'absorption, il faut alors : a) donner une surface considérable d'absorption; b) opérer de manière que le liquide se trouve en mouvement; c) obtenir la dispersion de la chaleur d'absorption.
Tous ces problèmes viennent de trouver leur solution grâce au type de réservoir tout spécial que nous allons décrire et
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illustrer, sans aucun but limitatif, dans la fig. 3.
Dans cette figure, les deux collecteurs 11 et 12, ainsi que les tuyaux à grand diamètre 13, dans lesquels le liquide arrive jusqu'au niveau du milieu du tuyau, permettent la solution du problème concernant la possibi- lité d'offrir une grande surface d'absorption.
A son tour, la surface considérable des collecteurs 11 - 12, des tuyaux 13 et des tuyaux à plus petit diamètre 14, résoud le problème de la grande surface de refroidisse- ment.
Le liquide provenant du dispositif d'absorption entre en 15' par le tuyau 15 et sort en 16' au moyen du tuyau 16.
Par conséquent, le liquide entre dans le collecteur 11 et passe à travers les tuyaux 13 et 14 dans le collecteur 12, tuut en se refroidissant. Le mélange provenant de l'éva- porateur, entre dans le collecteur 12 à travers le tuyau 17, parcourt, en contre-courant avec le liquide, les tuyaux 13 et entre dans le collecteur 11 dont il sortira par le tuyau 15, c'est-à-dire par le même tuyau qui porte la solutio dans le réservoir. Le mouvement du liquide entre 11 et 12 et son refroidissement produisent un renouvellement continu de la surface d'absorption, et précisément ce qu'on avait recherché.
Dans la figure 4, toujours et purement à titre d'exemple, nuus présentons le schéma d'une machine frigorifique à système d'absorption, dans laquelle les dispositifs précédemment dé- crits ont été réunis. Dans cette machine, le gaz provenant de la distillation de la solution riche ammoniacale (distillation qui a lieu dans la pompe à thermosiphon 18 et dans la chaudière 19)au moyen de la chaleur fournie par la source de chaleur 20, entre par le tuyau 21 dans le poumon rectificateur 22 dont il sortira de la partie supérieure pour entrer dans le condenseur 23 d'où il passera dans le tuyau 24. pour entrer dans l'échan- geur 26 et se décharger ensuite dans l'êvaporteur 25 où il se vaporise en présence du gaz intermédiaire.
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Les vapeurs de l'NH3 entrent, avec le gaz intermédiaire, dans la chambre chemise extérieure de l'échangeur 26 en ab- sorbant la chaleur de la loge ainsi que du gaz compensateur passant à l'intérieur. L'échangeur présente,à la sortie de la loge, une chemise parcourue par l'ammoniaque liquide rela- tivement chaude, provenant du condensateur à travers les tu- yaux 24.
Le mélange gazeux, s'étant rechauffé jusqu'à rejoindre une température à peu près égale à la température ambiante (dans le but d'éviter des condensations sur les parois des conduites) descend dans le réservoir-absorbeur spécial 27 par le tuyau 28. Après avoir parcouru le réservoir 27, le mélange monte , tout en se réchauffant dans le dispositif d'absorption 29, en se débarrassant de l'NH3, qui sera absor- bé par la solution pauvre, provenant de la chaudière 19 à travers l'échangeur de chaleur des liquides 30 et de la con- duite 31 ;
lasolution coule dans le dispositif d'absorption vers le réservoir 27, en s'enrichissant graduellement de l' NH3 et complète l'absorption dans le réservoir même dont elle sortira par le tuyau 32 pour passer ensuite dans l'échangeur 30 dont elle sortira encore pour entrer dans la pompe 18 et dans la chaudière 19 afin de reprendre le circuit sus-dé- crit.
Après avoir parcouru le dispositif d'absorption 29, le mélange gazeux perd l'NH3, parcourt ensuite le tuyau 33 et entre dans la partie intérieure de l'échangeur en se refroi- dissant avant d'entrer dans l'évaporateur 25.
A l'entrée de l'échangeur, le mélange se compose presque exclusivement du gaz de compensation :il reste une petite quantitié de NH3, correspondante à la tension de vapeur de la solution pauvre et la quantité respective de vapeur d'eau qui va se condenser de suite pendant son passage dans l'échan- geur.
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IL va de soiqu'il est possible de réaliser diverses formes d'exécution pratique de l'invention, sans pour cela sortir du cadre de l'invention même; de sorte que, tout dispositif qui, tout en étant analogue au présent dispositif par sa con- ception constructive, mais en diffère seulement par quelques détails d'exécution, tombe sous la protection du présent bre- vet d'invention.
R E V E N D I C A T IONS --------------------------
1. Machine frigorifique à système d'absorption à cycle continu, caractérisée en ce qu'elle dispose pour la rectifi- cation, l'échange de chaleur entre les gaz et l'absorption de l'NH3, de dispositifs aptes à en améliorer les effets frigorifiques.
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Giovanni BIANCHI ---------------- Absorption refrigeration machine
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The object of the present invention is formed by a refrigerating machine with an absorption system, with continuous cycle, of the type using, as compensating gas for the pressures between the condenser and the evaporator, an intermediate fluid (preferably l. (hydrogen) which presents with respect to other machines of this kind known hitherto a series of advantages which make it particularly suitable for the object which is to be achieved.
The advantages of the machine according to the invention consist mainly in:
1) Improved rectification and condensing of gas (NH3) from the thermosyphon pump and the boiler;
2) Improvement of the heat exchange between the cold gas coming from the evaporator (mixture of NH3 with compensating gas) and the gas coming from the absorber by eliminating the water condensations on the outer walls of the 'exchanger and pipes carrying the mixture of cold gases coming from the evaporator;
3) Improvement of the absorber of the NH3, vaporized by the lean mixture by using the reservoir of the rich mixture, as the final absorber.
According to the present invention, improvements in the rectification and condensation of gas from the
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thermosiphon pump and boiler, are obtained by removing gas itself, consisting of NH3 and water vapor (the latter in an amount which depends on the temperature as well as the pressure at which the distillation takes place ), together with the concentration of the ammoniacal solution, as much water as possible, before the gas reaches the condenser.
For this purpose, cooling alone cannot be sufficient, since it is to be feared not only the phenomenon of the sub-cooling of the water vapor, but also the entrainment of infinitely small particles of water by the water vapor. 'NH3. It will therefore be necessary to adopt, in addition to cooling, a system capable of excluding the phenomena of sub-cooling and the entrainment of the aforementioned water parcels.
Fig. 1 shows in an explanatory way, but not limiting, the way of obtaining the solution of the problem presented by the invention: the gases coming from the distillation enter the annular jacket formed by the pipes 1 and 2: on the pipe 2 the spiral 3 is wound up, which will touch the inner wall of the pipe 1, so as to force the gas to a helical path in the pipe formed by the spiral and by the two pipes 1 and 2.
The invention in question can also be achieved by omitting the inner pipe 2, if the outer surface of the pipe 1 were to be calculated so as to produce the desired cooling by excluding the inner surface of the pipe. 2. In this case, the propeller will be supported by a core placed inside pipe 1. This propeller can travel, partially or entirely, through pipe 1, and this just as well in the case of presence or absence. pipe 2.
By traveling - as we just said - a helical path, the gas will be forced to continuously change from
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say ction and consequently, it will have to undergo shocks centered on the walls of the pipe, which will avoid the danger of sub-cooling, given, in this case, the possibility of condensation on the walls of the pipe, precisely at cause of continual shocks deriving from the impetuous movement of gas; in addition, the water particles will not be entrained, since they adhere, for the same reason, to the walls of the pipe.
The condensation water which has just formed can then return to the boiler. The surfaces of pipes 1 and? (assuming that the latter is present) will be calculated in such a way as to present, when they enter the condenser, the lowest possible temperature (that is to say a temperature somewhat higher than the temperature condensation of NH3), and this in order to allow the condensation of the greatest possible quantity of water vapor.
The helical path offers, moreover, the advantage of making the temperature of the gases uniform, because of the tremendous stirring which has just taken place, contrary to what happens by the use of a different type of pipe, in which a more orderly (regular) movement would give rise to the formation of stratifications at different temperatures, much greater inside than outside, that is to say in the area in contact with the walls of driving.
The rectifier having been conceived in the above-mentioned manner, it performs at the same time the office of a gaseous lung, being responsible for preventing, during condensation, the formation of vortices or the expulsion of the liquid in the final part of the condenser. The condensation therefore takes place in a perfectly regular manner; it is the same with regard to the discharge of the condenser in the evaporator with regard to the stabilizing action of the gaseous lung, constituted by the rec-
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tifier. The latter also absorbs the irregularities of introduction of NH3 into the pump and into the boiler, since it supplies the condenser with a regular and continuous stream of gas to be condensed.
As for the improvement of the heat exchange between the cold gas, coming from the evaporator and the gas which comes from the absorber, the difficulties to be overcome to achieve the heat exchange between the hot compensating gas and the gas. cold gas mixture, sunt fairly well known, and likewise the disadvantages presented by normal types of exchangers are known.
In fact, with the exception of the difficulties opposing the creation of a large heat exchange surface and a subdivision of the gas stream into several small conduits, the solutions adopted up to now have no effect. boasted by the following drawbacks: a) the hot gas passes through the external part of the heat exchanger in order to avoid moisture condensations in the line of the exchanger which passes through the insulation of the 'cooler cabinet, and in the line being in contact with the atmosphere; in this case, the hot gas, by cooling during its passage through the chamber at the expense of the cold produced by evaporation, will only slightly heat the cold gas mixture, which will result in a reduced efficiency of the device.
In addition, the danger of condensation on the outer walls of the pipes cannot be avoided, as the mixture, too cold at its outlet, for the reasons explained above, manages to condense water. moisture on the walls of the pipe leading to the absorber. The proposed systems of surrounding the pipes with an insulating lining have proved in practical application to be completely ineffective. b) The cold gas passes through the outer part of the exchanger. In this case, we have no cold subtraction
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to the lodge, but we deplore the disadvantage that, as the cold gas leaves the lodge at a temperature almost equal to that of the lodge itself, there is still the danger of moisture condensation against the walls of the lodge. conduct.
In order to eliminate this drawback, we have adopted the system of reversing, at a given point of the exchanger, the mutual position of the two heat exchanging gases, that is to say that the hot gas is brought to outside and cold gas inside. It naturally follows some constructive difficulties, which are not too negligible, and moreover an exchange of heat in the last part of the exchanger (the part outside the box) as, with the aim of not point of complicating excessively and completely disproportionately the already existing construction difficulties, the gas exchange surfaces will be much more limited and not subdivided, contrary to what would be profitable.
The separation of the exchanger into two parts not only results in a fairly reduced efficiency of the exchange itself, but also a much greater constructive complication.
The exchanger device according to the present invention is able to solve all these problems, without having recourse to palliatives and all the less to the difficult and laborious constructions required by a new solution, since it allows the gases to follow single pipes, without requiring overturns and allowing the elimination of any danger of condensation, while at the same time causing the cold mixture to flow to a temperature almost similar to the ambient temperature, without removing cold from the box and by cooling energetically liquid ammonia.
In fig. 2, the gas heat exchanger according to
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the invention is shown purely by way of example and not in a limiting manner. The cold mixture coming from the evaporator, passes through the outer jacket constituted by the outer pipe 4 and the pipe 5 (inside), having a special shape (preferably and according to the star-shaped figure), in order to allow the realization of a larger heat exchange surface, and in order to subdivide the gas stream into several streams with reduced cross-section (channels with triangular cross-section "a" in fig. 2), in order to obtain more effective heat exchange.
For this purpose, a pipe 6 passes inside the specially shaped pipe 5, in which it is possible to divert part of the cold mixture; this pipe could possibly be closed at both ends. Between the pipe 6 and the pipe 5, passes the hot gas stream of the compensating gas, coming from the absorption device through the pipe 7: the pipe 6 at the same time has the function of subdividing the hot gas stream into several streams which pass through smaller cross-section pipes, in order to avoid activating the heat exchange in a more profitable way. At a given moment, the pipe 4 is coated by the pipe 8 and in the free space between the pipe 4.- and the pipe 8. passes the liquid NH3, coming from the condenser through the pipe 9.
The exchanger is provided with the balancing pipe 10 and the drain pipe for the liquid 11. An examination of the operation of the aforesaid device will make it possible to note that it, while avoiding the danger of condensation against walls of pipes, has the advantage of producing a very high efficiency with regard to heat exchange, since it allows a particularly thorough subdivision of the gas streams, thanks to the creation of large exchange surfaces thermal.
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As for the elimination of the danger of condensation against the walls of the pipes in the final part of the exchanger, there is - as we have previously stated - an outer jacket between pipes 4 and 8, which is traversed by the Liquid ammonia from the condenser at about 1 ° to room temperature.
This relatively hot jacket prevents the formation of condensations on the external wall of the exchanger and at the same time reheats the mixture on the external side, while, on the internal side, the mixture is always heated by the hot gas coming from the heat exchanger. absorption device. As can be seen, in this final phase of the exchange, the heat exchange itself results more activated, unlike what takes place in other types of exchangers. In addition, the heating of the cold mixture is used for cooling the liquid NH3 in order to introduce it into the compartment at a temperature approximately equal to that of the compartment itself, without however subtracting the cold from it. lodge and without a consequent decrease in yield.
The high degree of heat exchange is obtained when the cold mixture, passing outside the exchanger, is able to provide cooling to the chamber, to the point of equalizing the temperature of that -this ; by proceeding in this way, the cooling effect is exploited to the highest possible degree. Since it does not involve any reversal of the gas pipes, the exchanger offers, over its entire length, an equal exchange surface, and, consequently, an equal efficiency for each line of travel, contrary to what takes place in exchangers adopting the reversal of gas pipes. The presence of the jacket of liquid NH3, during the final phase, contributes to the heating of the gas mixture coming from the evaporator, until a very advantageous limit is reached.
All this is solved by a greater efficiency of the exchanger.
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The subdivision of the gas streams and the amplification of the heat exchange surfaces are made possible by the particular shape of the pipe 5, which however does not require, as is the case, on the contrary, for heat exchangers. different type, to have recourse to complicated conduits or to tubular bundles with the use of collectors, etc., etc., of difficult construction.
..so the pipe 5 is obtained with rnoyen of a simple drawing, and allows a treatment similar to that necessary for an ordinary pipe. The particular shape which, in general, is adopted, the preference (star section) has a large surface area and a very thin wall - there is effectively no difference in pressure appreciable to the effects of the resistance of the materials between the flowing gases following outside either inside line 5 and therefore a very active heat exchange between the gases. The introduction of a pipe 6, in addition to offering the above-mentioned advantages, also increases the exchange surface.
Finally, as regards the improvement of the absorption of NH3, it is well known that the reservoir of the rich solution, which receives the ammoniacal solution coming from the absorption device, cannot in turn act to absorb, in so far as it presents a rather calm and cramped liquid surface, with possibilities of stratifications and inasmuch as the outer surface is not able to effect a sufficient dispersion of the quantity of heat coming from of a possible absorption phenomenon.
In order to be able to use said reservoir as a final part of the absorption device, it is then necessary: a) to provide a considerable absorption surface; b) operate so that the liquid is in motion; c) obtain the dispersion of the heat of absorption.
All these problems have just found their solution thanks to the very special type of tank that we are going to describe and
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illustrate, without any limiting purpose, in FIG. 3.
In this figure, the two collectors 11 and 12, as well as the large diameter pipes 13, in which the liquid arrives up to the level of the middle of the pipe, allow the solution of the problem concerning the possibility of offering a large surface. absorption.
In turn, the considerable surface area of the manifolds 11 - 12, the pipes 13 and the smaller diameter pipes 14, solves the problem of the large cooling surface.
The liquid coming from the absorption device enters at 15 'through pipe 15 and leaves at 16' by means of pipe 16.
Consequently, the liquid enters the manifold 11 and passes through the pipes 13 and 14 into the manifold 12, while cooling. The mixture coming from the evaporator enters the manifold 12 through the pipe 17, travels, in countercurrent with the liquid, the pipes 13 and enters the manifold 11 from which it will exit through the pipe 15, c ' that is to say by the same pipe which carries the solutio in the tank. The movement of the liquid between 11 and 12 and its cooling produce a continuous renewal of the absorption surface, and precisely what we had sought.
In FIG. 4, still and purely by way of example, we present the diagram of a refrigerating machine with an absorption system, in which the devices described above have been combined. In this machine, the gas from the distillation of the rich ammoniacal solution (distillation that takes place in the thermosiphon pump 18 and in the boiler 19) by means of the heat supplied by the heat source 20, enters through the pipe 21 in the rectifier lung 22 from which it will come out of the upper part to enter the condenser 23 from where it will pass into the pipe 24. to enter the exchanger 26 and then discharge into the evaporator 25 where it vaporizes in the presence of the intermediate gas.
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The NH3 vapors enter, with the intermediate gas, into the outer jacket chamber of the exchanger 26, absorbing the heat of the chamber as well as the compensating gas passing inside. The exchanger has, at the outlet of the chamber, a jacket through which the relatively hot liquid ammonia flows from the condenser through the pipes 24.
The gas mixture, having reheated to a temperature approximately equal to the ambient temperature (in order to avoid condensation on the walls of the pipes) descends into the special absorber-tank 27 through the pipe 28. After passing through the tank 27, the mixture rises, while heating up in the absorption device 29, getting rid of the NH3, which will be absorbed by the lean solution, coming from the boiler 19 through the. heat exchanger for liquids 30 and pipe 31;
the solution flows into the absorption device towards the tank 27, gradually enriching itself with NH3 and completes the absorption in the tank itself from which it will exit through the pipe 32 to then pass into the exchanger 30 from which it will still exit to enter the pump 18 and the boiler 19 in order to resume the circuit described above.
After having passed through the absorption device 29, the gas mixture loses the NH3, then passes through the pipe 33 and enters the interior part of the exchanger, cooling down before entering the evaporator 25.
At the inlet of the exchanger, the mixture consists almost exclusively of the compensation gas: a small quantity of NH3 remains, corresponding to the vapor pressure of the lean solution and the respective quantity of water vapor which will be condense immediately during its passage through the exchanger.
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It goes without saying that it is possible to carry out various forms of practical execution of the invention, without thereby departing from the scope of the invention itself; so that any device which, while being similar to the present device in its constructive design, but differs from it only in some details of execution, falls under the protection of the present patent.
R E V E N D I C A T IONS --------------------------
1. Refrigerating machine with continuous cycle absorption system, characterized in that it has, for rectification, heat exchange between gases and absorption of NH3, devices capable of improving their performance. refrigeration effects.