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PERFECTIONNEMENTS A LA REFRIGERATION.
Cette invention,est relative à la réfrigération, et plus parti- culièrement aux systèmes de réfrigération du type à absorption.
Lorsque des gaz non condensables s'accumulent dans un absorbeur d'un système de réfrigération du type à absorption, ces gaz peuvent bloquer et rendre inefficace une partie de l'absorbeur dans lequel l'absorption des vapeurs du réfrigérant par le liquide d'absorption s'effectue normalement. De même, lorsqu'on.permet à une forte quanti- té de gaz non condensables à s'amasser dans un condenseur, la partie de ce condenseur occupée par ces gaz devient inefficace pour refroi- dir et liquéfier les vapeurs du réfrigérant. D'autre part, toute ac- cumulation de gaz non condensables dans l'absorbeur et le condenseur produit une augmentation de pression dans ces organes, ce qui dimi- nue l'efficacité du fonctionnement normal du système de réfrigération et le dérange.
Un but de cette invention est de prévoir un perfectionnement au moyen duquel l'espace occupé par les gaz non condensables dans toutes les parties actives d'un système de réfrigération, y compris l'absorbeur et le condenseur, est toujours maintenu à son minimum.
Ceci s'accomplit en transférant continuellement les gaz non con- densables des parties actives du système, telles que l'absorbeur et
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le condenseur, dans une partie inactive dans laquelle ces gaz non condensables n'ont aucune influence sur la pression normale qui exis- te dans .les parties actives du système, En transférant continuelle- ment les gaz non condensables des parties actives du système dans une partie inactive, l'efficacité du système n'est pas affaiblie et le fonctionnement normal des organes actifs n'est pas dérangé.
Un autre objet plus particulier est de transférer les gaz non condensables, dans un système de réfrigération fonctionnant par dé- pression partielle, dans une partie inactive qui est associée au sys- tème d'une manière telle que les gaz peuvent facilement être soutirés du système et relâchés dans l'atmosphère au moyen d'une pompe à vide, sans craindre de pomperou de soutirer le liquide avec ces gaz.
Lorsque des gaz non condensables sont soutirés des parties acti- ves d'un système de réfrigération, on rencontre une difficulté pour séparer les gaz non condensables des vapeurs. Ceci est un fait sur- tout lorsque les gaz non condensables sont soutirés de l'absorbeur, parce que même quand les gaz sont soutirés d'une région dans laquelle ces gaz ont tendance à s'accumuler, ces gaz non condensables ne se localisent pas suffisamment et les vapeurs du réfrigérant sont sou- tirées de l'absorbeur avec ces gaz. Bien que les vapeurs réfrigér an- tes puissent être soutirées des gaz non condensables lorsqu'ils vien- nent en contact avec l'absorbant liquide dans une pompe à tube des- cendant employée pour transférer les gaz non condensables de l'absor- beur, ce procédé n'est pas pratique pour plusieurs raisons.
Tout d'a- bord, l'absorption des vapeurs du réfrigérant dans un liquide d'ab- sorption avec une pompe à tube descendant produit des bruits en- nuyeux. D'autre part;, quand les vapeurs du réfrigérant et les gaz non condensables arrivent dans cette pompe et que les vapeurs sont absor- bées dans la liquide d'absorption, les gaz sont soutirés très lente- ment de l'absorbeur. Dans de telles conditions, les gaz non condensa- bles sont soutirés de l'absorbeur à une très faible vitesse qui peut être comparée à un courant plus ou moins stagnant ressemblant au mouvement d'un gaz produit par diffusion.
C'est donc un autre objet de cette invention d'offrir un perfec- tionnement au moyen duquel ces gaz non condensables sont dépourvus
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de vapeurs réfrigérantes immédiatement après leur passage de la par- tie active du système dans laquelle ils s'accumulent. Ceci s'accom- plit comme l'indique la réalisation illustrée et décrite ici, en se servant d'un absorbeur relativement petit, qu'on appellera par la suite un absorbeur auxiliaire, qui est établi pour recevoir les gaz non condensables directement de la région de l'absorbeur primaire ou principal du système dans laquelle s'accumulent les gaz non con- dansables.
Bien que les vapeurs réfrigérantes soient soutirées de l'absorbeur principal avec les gaz non condensables, ces vapeurs ré- frigérantes sont absorbées par le liquide d'absorption dans le petit absorbeur auxiliaire. En ayant cet absorbeur auxiliaire en communica- tion avec l'absorbeur principal dans lequel s'accumulent les gaz non condensables, et en établissant une légère différence de pression entre ces organes, on obtient une circulation extrêmement rapide de . gaz non condensables provenant de l'absorbeur principal, que l'on peut appeler un courant positif par comparaison au mouvement relati- vement lent ressemblant au mouvement de gaz produit par la diffusion.
Les gaz non condensables dépourvus des vapeurs réfrigérantes ne prennent qu'un espace relativement petit dans l'absorbeur auxilaire, et ces gaz peuvent être transférés dans une partie inactive du sys- tème au moyen de la pompe à tube descendant. Comme les gaz qui arri- vent dans cette pompe sont pour ainsi dire exempts de vapeurs réfri- gérantes et qu'une très petite quantité seulement de vapeurs réfri- gérantes sont absorbées dans l'absorbant dans la pompe à tube des- cendant, ces gaz sont transférés dans la partie inactive du système à une vitesse extrêmement grande.
Cotte invention, ainsi que les objets indiqués ci-dessus, et autres buts et avantages, seront mieux compris par la description faite au moyen du dessin ci-annexé qui fait partie des spécifica- tions, et dont:
La fig. 1 représente plus ou moins schématiquement un système de réfrigération comprenant les principes de l'invention; et
La fig. est une vue partielle agrandie des organes représen- tés dans la fig.l pour illustrer plus clairement l'invention.
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En se référant maintenant à la fig.l, l'invention comprend un système de réfrigération par absorption et à deux pressions qui fonc- tionne à basses pressions. Ce système comprend un générateur, ou expulseur de vapeurs 10, un condenseur 11, un évaporateur 12 et un absorbeur 14 qui sont reliés entre eux de telle manière que les dif- férences de pression dans le système sont maintenues au moyen de co- lonnes de liquide.
Le générateur comprend une enveloppe extérieure 15 dans laquelle sont disposés plusieurs tubes verticaux d'élévation 16 dont les ex- trémités inférieures sont reliées pour recevoir du liquide provenant d'un espace 17, et dont les extrémités supérieures se prolongent dans le fond d'un récipient 18 et au-delà de ce fond. L'espace 19 dans l'enveloppe 15 forme une chambre dans laquelle est envoyée de la va- peur qui arrive par un conduit 20 et provenant d'une source d'appro- visionnement appropriée, de manière à. pouvoir effectuer le chauffage de toute la longueur des tubes 16. On a prévu un évent 21 à l'extré- mité supérieure de l'enveloppe 15, et un conduit 22 est relié à l'ex- trémité inférieure de l'enveloppe 15 pour vidanger le produit conden- sé de l'espace 19.
Le système fonctionne sous dépression partielle et contient une solution aqueuse de réfrigérant dans un liquide absorbante comme par exemple une solution aqueuse de chlorure de lithium ou de bromu- re de lithium. Lorsque la vapeur est alimentée par le conduit 20 dans 1'' espace 19 sous pression atmosphérique, les tubes 16 sont chauffés pour ex- pulser les vapeurs d'eau de la, solution. Le liquide d'absorption est élevé par l'effet des gaz ou des vapeurs, ces vapeurs d'eau expulsées formant un noyau central dans une couronne ascendante du liquide.
Dans des élévations de liquide par les vapeurs de ce genre, les va- peurs d'eau expulsées montent plus rapidement que le liquide, et le liquide suit ces vapeurs le long des parois intérieures des tubes 16.
Les vapeurs d'eau qui sont déchargées des extrémités supérieures des tubes 16 se séparent du liquide d'absorption ascendant dans le récipient 18 et passent dans un conduit 23 pour arriver au condenseur 11. Le produit condensé qui se forme dans le condenseur 11 passe dans un tube en U 24, puis dans la chambre 25 et de là dans un tube 26 pour atteindre l'évaporateur 12.
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Cet évaporateur 12 peut comprendre plusieurs groupes de tubes horizontaux 27 disposés les uns au-dessus des autres et munis d'ai- lettes de transfert de chaleur 28 pour obtenir une surface de trans- fert de chaleur relativement grande. Le liquide qui coule vers l'éva- porateur 12 est divisé d'une manière appropriée pour couler dans le groupe le plus haut des tubes 27. La division du liquide peut par exemple s'effectuer au moyen d'une auge de répartition 29 dans la- quelle coule le liquide qui vient du tube 26, L'eau coule dans les tubes inférieurs successifs au moyen de raccords d'extrémité appro- priés qui sont ouverts pour permettre aux vapeurs de s'échapper des tubes, Tout excès de réfrigérant liquide se décharge des tubes les plus bas 27.
L'eau qui est alimentée dans les tubes 27 s'y évapore pour pro- duire un effet réfrigérant ou refroidissant avec absorption de la chaleur qui se trouve aux alentours, comme par exemple au moyen d'un courant d'air passant sur les surfaces extérieures des tubes 27 et des ailettes 28. Les vapeurs qui se sont formées dans les tubes 27 passent dans les pièces supérieures d'extrémité 30 qui sont re- liées à leurs extrémités inférieures à l'absorbeur 14. La vapeur qui s'est formée dans la chambre 25 passe par un conduit 31 et dans une des pièces supérieures 30 et se mélange aux vapeurs qui se sont for- mées dans l'évaporateur 12, de manière à éviter tout dérangement dans l'évaporateur produit par l'évaporation instantanée des vapeurs du liquide qui arrive.
Les vapeurs réfrigérantes de l'absorbeur 14 sont absorbées par le liquide d'absorption qui arrive par le conduit 32. Ce liquide d'absorption coule dans un récipient 33 dans lequel le liquide est réparti latéralement sur plusieurs groupes de tuyaux verticaux 34 disposés à côté les uns des autres. Le liquide coule du récipient 33 par les conduits 35 dans plusieurs récipients et distributeurs de liquide 36 qui se prolongent en longueur des embranchements des grou- pes de tuyaux 34 et au-dessus de ces derniers. Le liquide d'absorp- tion est siphonné sur les parois des récipients de liquide 36 dans les sections les plus hautes des tuyaux.
Le liquide s'égoutte de chacune des sections des tuyaux horizontaux sur la section suivante inférieure de tuyaux, de manière que toutes les sections de tuyaux
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soient recouvertes d'une pellicule de liquide.
Les vapeurs d'eau qui se sont formées dans l'évaporateur 12 passent dans les pièces supérieures 30, puis dans l'absorbeur 14 où elles sont absorbées par le liquide d'absorption. Le liquide d'absorp tion coule de l'absorbeur 14 par un conduit 37, dans un premier grou- pe de passages de l'échangeur de chaleur de liquide 38, dans le con- duit 39, le récipient 40 et le conduit 41, et dans l'espace inférieur 17 du générateur 10. Les vapeurs d'eau sont expulsées de la solution dans la générateur 10 par le chauffage, et le liquide est élevé par l'effet des gaz ou vapeurs dans les tubes élévateurs 16, comme il a été expliqué plus haut.
Le liquide d'absorption dans le récipient 18, duquel le réfri- gérant a été expulsé de la solution, coule dans un conduit 42, dans un autre groupe de passages de l'échangeur de chaleur de liquide 38 et le conduit 32, puis dans la partie supérieure de l'absorbeur 14.
Cette circulation du liquide d'absorption s'effectue en faisant mon- ter le liquide dans les tubes verticaux 16 par l'effet des vapeurs, de manière que ce liquide puisse couler du générateur 10 dans l'ab- sorbeur 14 et revenir de ce dernier au générateur par la force de gravité.
La partie supérieure du récipient 40 est reliée par le conduit 43 au récipient 18, de manière que la pression du récipient 40 soit égale à celle de la partie supérieure du générateur 10 et du conden- saur 11. Le récipient 40 est d'un volume suffisant pour absorber les variations de quantité de liquide dans le système et a. une super- ficie transversale suffisante de manière que le niveau du liquide dans ce récipient ne varie pas sensiblement, et de ce fait on obtient une réaction essentiellement constante pour l'élévation du liquide dans le générateur 10.
La chaleur libérée avec l'absorption des vapeurs d'eau dans l'absorbeur 14, est transférée dans un milieu refroidissant, tel que de l'eau, qui coule en montant dans les groupes de tuyaux verticaux 34. Cotte eau de refroidissement arrive à l'extrémité inférieure des groupes de tuyaux par un conduit 44 et quitte l'extrémité supérieure des groupes de tuyaux par le conduit 45. Le conduit 45 peut être re-
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lié au condenseur 11 de manière à pouvoir utiliser la même eau de refroidissement pour effectuer le refroidissement du condenseur 11 et de l'absorbeur 14. L'eau de refroidissement coule du condenseur 11 dans un conduit 46 et est finalement rejetée.
Le système fonctionne sous de basses pressions, et le généra- teur 10 et le condenseur 11 fonctionnent à une seule pression, et l'évaporateur 12 et l'absorbeur 14 fonctionnent à une pression plus basse. Ces différences de pression sont maintenues au moyen de co- lonnes de liquide. C'est ainsi que la colonne de liquide qui se for- me dans le tube 24 maintient une différence de pression entre le con- denseur 11 et l'évaporateur 12. La colonne de liquide dans le con- duit 37 maintient une différence de pression entre le tuyau de sor- tie de l'absorbour 14 et le générateur 10, et la colonne de liquide qui se forme dans le conduit 32 et les pièces qui y@sont reliées, y compris le conduit 42, maintient une différence de pression entre le tuyau d'admission de l'absorbeur et la partie supérieure du généra- teur 10.
Dans le fonctionnement, les colonnes de liquide peuvent se former dans les conduits 37, 42 et le tube descendant 24 aux niveaux x, y et z, par exemple. Ces conduits sont de dimensions telles qu' ils effectuent une certaine restriction du courant des gaz sans pour cela restreindre sensiblement la circulation du liquide.
Pendant le fonctionnement du système de réfrigération, des gaz non condensables peuvent s'accumuler dans le système, et ces gaz cir- culent vers le fond du condenseur 11. Pour transférer et soutirer ces gaz non condensables du condenseur 11 et les envoyer sur le côté à basse pression du système, on a prévu une trappe à liquide 47 dans le conduit 24. Le liquide qui s'est formé dans le condenseur 11 coule dans cette trappe 47, et lorsque cette trappe est entièrement pleine de liquide jusqu'au niveau c, le liquide est siphonné de la trappe et envoyé dans le tube descendant du tuyau en U 24. ]Le gaz dans le tuyau en U 24 descendant, qui se trouve dans la région entre la trap- pe 47 et le niveau de liquide z, est arrêté par le liquide siphonné de la trappe 47.
Immédiatement après que le liquide a été siphonné de la trappe 47, les gaz passent du fond du condenseur 11 par la trappe 47 dans le tube descendant du tuyau en U 24. Lorsque le liqui-
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de qui passe du condenseur Il atteint de nouveau le niveau.± dans la trappe 47, ce liquide est de nouveau siphonné dans le tube des- cendant du tuyau 24. De cette manière les gaz qui passent du conden- seur 11 dans le tube descendant du tuyau 24, avant que l'arrêt du liquide se produise dans la trappe 47, sont séparés par le liquide qui est siphonné par la suite dans le tube descendant du tuyau,
Les gaz isolés entre les masses successives de liquide siphonné de la trappe 47, sont comprimés par le liquide siphonné et passent dans le tuyau en U 24 du condenseur 11 à l'évaporateur 12.
De cette manière les gaz non condensables qui s'accumulent dans la partie supérieure du générateur 10 et du condenseur 11, sont transférés de ces parties du système dans l'évaporateur 12 et l'absorbeur 14 d'où les gaz non condensables sont 'transférés dans une partie inactive du système, comme on va maintenant le décrire.
Selon le principe de cette invention, afin de pouvoir transfé- rer les gaz non condensables de l'évaporateur 12 et de l'absorbeur 14 dans le tube vertical 48 et le récipient d'emmagasinage 49 qui forment la partie inactive du système, les gaz non condensables sont soutirés du fond de l'absorbeur 14 par un conduit 50 et envoyés à la partie supérieured'un absorbeur auxiliaire Fil. Bien qu' il ne soit aucunement limitatif, l'absorbeur auxiliaire 51 est représenté ici sous forme d'un récipient récepteur droit qui est relativement plus petit que 1*'absorbeur 14.
Le liquide d'absorption est introduit dans la partie supérieure de l'absorbeur 51 par le conduit 52. Ce conduit 52 est relié à la partie supérieure du conduit 32 par lequel le liquide d'absorption est introduit dans la partie supérieure de l'absorbeur 14. Le liqui- de d'absorption qui est détourné du conduit 32 pour aller dans le conduit 52 passe dans un filtre approprié 53 et un dispositif réduc- tour de courant 54 formé par une paroi ayant un orifice. Du disposi- tif réducteur de courant 54 dans le conduit 52 le liquide d'absorp- tion est introduit dans la partie supérieure de l'absorbeur auxi- liaire 51.
Cet absorbeur auxiliaire 51 est muni d'un serpentin de refroi- dissement 53 dans lequel circule une substance de refroidissement,
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comme par exemple de l'eau. Dans la fig.l le bout du serpentin 55 est relié au conduit 44 et son extrémité supérieure est reliée au conduit 46. De cette manière une partie de l'eau de refroidissement qui coule vers l'absorbeur principal 14 par le conduit 44 est détour- née vers le serpentin 55 de l'absorbeur auxiliaire 51. L'eau de re- froidissement qui passe de l'extrémité supérieure du serpentin 55 rejoint l'eau de refroidissement dans le conduit 45 dans lequel le médium de refroidissement se déverse par l'extrémité supérieure de l'absorbeur 14.
Le liquide d'absorption descend dans l'absorbeur auxiliaire 51 sur les plaques échelonnées 56. Au fond de l'absorbeur 51 est reliée la partie cintrée ou arrondie d'un tube vertical 57. L'extrémité inférieure du tube 57 est reliée à la partie inférieure du tube ver- tical 48, et celui-ci est relié par un conduit 59 à la partie infé- le rieure du conduit 37 dans lequel coule liquide d'absorption du fond ou sortie.de l'absorbeur 14 vers le générateur 10.
On se rendra compte d'après la description qui précède que le conduit 52, l'absorbeur auxiliaire 51, le tube vertical 57, l'extré- mité inférieure du tube 48 et le conduit 59, constituent un moyen de dérivation entre les conduits 32 et 37 formant des voies séparées pour la solution d'absorption entre le générateur et l'absorbeur 14. on se rendra aussi compte que cette dérivation reçoit du liquide d'absorption du conduit 32 à la basse pression qui existe dans l'ab- sorbeur 14 et envoie du liquide d'absorption dans le conduit 37 à la haute pression qui existe dans le générateur 10.
Pendant le fonctionnement du système de réfrigération, des gaz non condensables peuvent s'accumuler dans les côtés à haute et à bas- se pression du système. Ces gaz non condensables qui s'accumulent dans le côté à haute pression du système, c'est à dire dans le géné- rateur 10 et le condenseur 11, sont dirigés vers l'extrémité la plus éloignée du condenseur et au fond de ce dernier, par l'effet des va- peurs réfrigérantes qui passent dans le condenseur.
Comme les gaz non condensables sont envoyés dans le fond du con- denseur 11, le tube eb U 24 est employé d'une manière efficace pour transférer ces gaz du condenseur 11 à l'évaporateur 12 au moyen de
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la trappe 47 qui a été prévue. Cette trappe 47, comme on l'a expli- qué plus haut, attrape les gaz et les arrêtent dans le tube descen- dant du tuyau 24 entre les masses de liquide qui sont siphonnées par intermittence de la trappe. De ce fait, le réfrigérant liquide qui coule du tube 24 vers l'évaporateur 12 emporte avec lui les gaz non condensables qui s'accumulent dans le condenseur 11 et le généra- teur 10.
Les gaz non condensables qui se trouvent sur le côté à ba,sse pression du système, c'est à dire dans l'évaporateur 12 et l'absor- beur 14, sont amenés dans le fond de l'absorbeur par l'effet des va,- peurs réfrigérantes qui arrivent à la partie supérieure de l'absor- beur par les pièces supérieures 30. Le terme effet des vapeurs, aussi appelé effet de balayage, signifie qu'un mouvement descendant est imprimé aux gaz non condensables par la haute vélocité des va- peurs d'eau passantdans l'absorbeur.
Dans 'Lui système de réfrigéra- tion du genre décrit ici d'une manière générale et ayant une capaci- té de fonte de glace d'environ cinq tonnes, et dans lequel l'évapo- rateur se trouve à une température d'environ 50 F. et le système fonctionne en pleine charge, la vélocité moyenne des vapeurs qui s'échappent de l'évaporateur vers l'absorbeur est d'environ 130 pieds par seconde. Dans de telles conditions, la pression des vapeurs dans l'évaporateur est d'environ 9,25 mm de mercure, et dans l'ab- sorbeur d'environ 0,1 mm de mercure plus basse. De ce fait, les forces produites par les vapeurs qui s'échappent sont utilisées pour balayer les gaz non condensables dans le fond de l'absorbeur 14 à moitié chemin des pièces supérieures 30.
Afin de localiser les gaz non condensables dans un espace rela- tivement faible, ces gaz sont soutirés de la partie inférieure de l'absorbeur 14 par le conduit 50 et envoyés à la partie supérieure de l'absorbeur auxiliaire 51. Une petite quantité du liquide d'ab- sorption qui coule vers la, partie supérieure de l'absorbeur 14 dans le conduit 32, est envoyée dans le conduit 52. Le filtre 53 enlève les matières étrangères qui se trouvent dans ce liquide et qui au- raient tendance à entraver le .fonctionnement du dispositif de res- triction de courant 54, et ce dispositif limite à son tour la vitesse
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à laquelle le liquide passe dans le conduit 52 qui provient du cou- rant principal de liquide d'absorption passant dans le conduit 32.
Le liquide d'absorption coule sur les plaques 56 de manière à obte- nir une superficie relativement grande de liquide.
Bien que les gaz soutirés de l'absorbeur 14 par le conduit 50 dans l'absorbeur auxiliaire 51 soient en majorité non condensables, ces gaz ne se localisent pas suffisamment au fond de l'absorbeur principal 14, et des essais ont indiqué que les vapeurs réfrigéran- tes accompagnent ces gaz non condensables soutirés de l'absorbeur principal. C'est pour cette raison que les gaz soutirés de l'absor- beur 14 sont mis en contact avec le liquide d'absorption envoyé dans l'absorbeur auxiliaire 51. Les vapeurs réfrigérantes qui accompagnent les gaz non condensables soutirés de l'absorbeur principal 14 sont absorbées par le liquide d'absorption dans l'absorbeur auxiliaire 51.
La chaleur libérée avec l'absorption des vapeurs réfrigérantes dans l'absorbeur auxiliaire 51 est transférée dans le milieu refroi- dissant qui coule dans le serpentin 55. Le liquide d'absorption et les gaz descendent tous les deux dans l'absorbeur auxiliaire 51, c'est à dire que les gaz et le liquide coulent parallèlement, et les gaz qui se trouvent au fond de l'absorbeur auxiliaire sont privés de vapeurs réfrigérantes.
Le liquide qui coule par gravité au fond de l'absorbeur auxi- liaire 51 arrive dans l'extrémité supérieure du conduit 57 jusqu'à ce que le conduit soit fermé par le liquide isolé des gaz dans le fond de l'absorbeur auxiliaire. Lorsque le niveau de liquide monte suffi- samment dans la courbe ou coude supérieur du conduit 57, la petite quantité de liquide qui se trouve dans l'extrémité ouverte est si- Phonnée et passe ce coude puis arrive dans la partie droite inférieu- re qui est reliée à son extrémité inférieure au point 58, au tube ver- tical 48.
Lorsque le liquide est siphonné de l'extrémité courbée su- périeure du conduit 57, le niveau du liquide descend, dans la partie inférieure de l'absorbeur auxiliaire 51, au-dessous de l'extrémité supérieure ouverte du conduit 57, de manière que les gaz non condan- sables puissent passer dans le coude supérieur du conduit. Le niveau du liquide dans la partie inférieure ou fond de l'absorbeur 51 remon-
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te de nouveau pour fermer l'extrémité supérieure du conduit 57, et quand le niveau du liquide monte de nouveau suffisamment, une petite quantité de liquide est de nouveau siphonnée dans la partie droite descendante du conduit 57.
De cette manière de très petites quanti- tés de gaz non condensables sont soutirées du fond de l'absorbeur auxiliaire 51 et sont arrêtées entre les masses successives de li- quide qui se sont formées à la partie courbée supérieure du conduit 57.
Le conduit 57, que l'on peut appeler une pompe à tube descen- dant, est d'une dimension telle que la circulation du liquide n'est pas sensiblement restreinte, et son diamètre intérieur est tel que les gaz et le liquide ne peuvent se dépasser pendant qu'ils descen- dent dans le conduit. Quand on emploie une solution de bromure de li- thium d'environ 53% de concentration en poids comme absorbant dans un système du genre décrit ici, un conduit a.yant un diamètre inté- rieur d'environ 0.180 de pouce fonctionne d'une manière satisfaisante pour bloquer des petites quantités de gaz entre les masses de liquide
Les gaz qui sont bloqués entre les masses de liquide dans le con duit 57 sont comprimés quand le liquide et les gaz descendent dans le conduit.
Alors que le diamètre intérieur du conduit 57 est tel que les bulles de gaz bloquées et les masses de liquide ne peuvent se dépasser, le diamètre intérieur du tube vertical 48 est bien plus grand que celui du conduit 57 pour que les bulles de gaz passent li- brement en montant à travers le liquide, comme le montre schéma,tiqua- ment la fig.2. il. mesure que la quantité des gaz non condensables bloqués dans le tube vertical 48 et le récipient 49 augmente, le niveau du liquide dans le tube 48 tombe parce que les gaz déplacent le liquide du tube au moyen du conduit 59 pour l'envoyer dans le conduit 57.
Lorsque le liquide dans le tube 48 descend du niveau maximum p au niveau mi- nimum m dans la fig.l, les gaz bloqués peuvent être expulsés du système de réfrigération dans l'atmopshère au moyen d'une pompe à vide appropriée. Par exemple, une pompe à vide 60 peut être reliée par un conduit 61 au récipient 49 pour soutirer les gaz non condensa- bles du système. On peut prévoir une soupape appropriée 62 dans le
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conduit 61 pour maintenir le système en basse pression.
Le générateur 10, le condenseur 12 et l'absorbeur 14 peuvent être considérés comme les organes actifs du système de réfrigération car ce sont les organes nécessaires au bon fonctionnement du système.
D'autre part, le tube vertical 48 et le récipient 49 peuvent être considérés comme des organes inactifs, du fait qu'ils ne fonction- nent pas activement pour produire la réfrigération. En transférant continuellement des gaz non condensables du coté à haute pression du système par le tube 24, comme on vient de l'expliquer, le généra- teur 10 et le condenseur 11 restent essentiellement exempts de gaz non condensables. De même, en soutirant continuellement des gaz non condensables du coté à basse pression par le tube 48 et le récipient 49, l'évaporateur 12 et l'absorbeur 14 restent essentiellement exempts de gaz non condensables.
Comme des gaz non condensables ne peuvent s'accumuler dans les organes actifs du système de réfrigéra- tion, ils ne peuvent causer une augmentation de la pression dans ces organes, et de ce fait ces gaz non condensables ne peuvent avoir un mauvais effet sur le rendement du système ni entraver son fonctionne- ment normal.
Les gaz non condensables qui s'amassent dans la partie inactive du système formée par le tube 48 et le récipient 49 déplacarble liqui- de qui s'y trouve, comme on l'a déjà dit. Lorsque le liquide se trou- ve au niveau maximum dans le tube 48, c'est à dire au niveau p par exemple, la pression dans le récipient 49 se trouve égalisée à la pression des vapeurs du liquide d'absorption dans le tube. Dans un système de réfrigération du genre qui est décrit ici et ayant une capacité de fonte de glace d'environ cinq tonnes, et dans lequel on emploie une solution de bromure de lithium d'environ 55% de concen- tration en poids, la pression dans le récipient 49 et au-dessus du niveau p, peut être d'environ 7 mm de mercure.
Le liquide dans le récipient 40 se trouve approximativement au niveau n, comme l'indique très clairement la fig.l. Dans un système du genre décrit ici, on a déjà dit que la pression dans l'évaporateur 12 peut être d'environ 9,25 mm de mercure. Dans de telles conditions,
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la, pression sur le côté à haute pression du système, et donc au-des- sus du liquide dans le récipient 40, peut être d'environ 56 mm. de mercure. Donc lorsque le liquide dans le tube vertical 48 se trouve au niveau maximum p, la pression au-dessus du liquide dans le réci- pient 40 est équilibrée da.ns la partie inactive par la pression dans le récipient 49 et la partie de la colonne de liquide dans le tube 48 qui se prolonge en descendant du niveau maximum p au niveau n, et le liquide reste à. ce niveau dans le récipient 40.
Le fait que la colonne de liquide dans le tube vertical 48 peut équilibrer la pression dans le côté à haute pression du système, est un ava.ntage important, parce que, quand la pompe à vide 60 fonction- ne en vue d'aspirer les gaz non condensables et les chasser dans l'atmosphère, du tube 48 et du récipient 49, et que cette pression dans ces organes tombe au-dessous de la pression qui existe dans le côté à haute pression du système, aucun liquide n'est pompé du sys- tème. Même quand la pompe à vide 60 fonctionne avec la soupape 62 ouverte et la pression dans le récipient 49 se trouve dans la, gamme minimum d'environ sept millimètres de mercure, et le liquide dans le tube 48 se trouve au niveau maximum p, la colonne de liquide dans le tube 48 peut encore équilibrer la pression à environ R6 mm.
de mercure dans le côté à haute pression du système, et il n'existe ainsi aucun danger d'aspirer du liquide du système avec la pompe à vide. De ce fait, aucun liquide ne peut être pompé par la pompe à vide des parties inactives formées par le tube 48 et le récipient 49, et d'autre part, cette partie inactive n'a. pas besoin d'être d'une hauteur extraordinaire, car, comme le représenté le dessin, le récipient 49 se trouve disposé à une hauteur normale dans le système de réfrigération qui est déterminée par la position du condenseur 11.
A mesure que le liquide dans le tube vertical 48 est déplacé par les gaz non condensables qui y sont transférés, le liquide du tube descend jusqu'à ce qu'il atteigne le niveau minimum m. Lorsque le liquide atteint ce niveau minimum, la pression dans la partie supé- rieure du tube 48 et du récipient 49 se trouve au point minimum.
Cette pression dans un système du genre que l'on vient de décrire, est d'environ 100 mm. de mercure, et est équilibrée sur le cote à
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haute pression du système par la pression au dessus du niveau du li- quide n dans le récipient 40 et le poids de la colonne de liquide h qui descend du récipient 40 et passe.dans le conduit 39 et un groupe de passages de l'échangeur de chaleur de liquide 38 auquel l'extrémi- té inférieure du tube vertical 48-est reliée. De môme, la pression dans l'absorbeur auxiliaire 51 et de la colonne de masse liquide et de gaz bloqués dans le conduit 57, équilibre la colonne de liquide dans le tube 48 et la pression qui existe au-dessus de cette colonne de liquide.
Par conséquent, lorsque les pressions dans les côtés de haute et de basse pression d'un système comme celui auquel on se réfère ici restent à environ 56 et 9,25 mm.de mercure, lesquelles on peut considérer comme étant des pressions normales, la pression des gaz non condensables transférés dans le tube 46 et le récipient 49, peut atteindre jusqu'à 100 mm. de mercure sans avoir un mauvais ef- fet sur le rendement et le fonctionnement normal du système.
Grâce à l'emploi d'un absorbeur auxiliaire 51, les gaz non con- dansables soutirés de l'absorbeur principal 14 se localisent dans un espace relativement petit en comparaison de l'espace dans lequel les gaz s'amassent dans l'absorbeur principal. Comme les gaz qui arri- vent dans la pompe à tube 57 de l'absorbeur auxiliaire 51 sont essen- tiellement dépourvus de vapeurs réfrigérantes, et que la quantité de vapeurs réfrigérantes qui arrivent dans cette pompe est extrêmement petite, la quantité de vapeurs réfrigérantes absorbée par le liquide d'absorption dans la pompe à tube descendant est négligeable. De cette manière en évite les bruits ennuyeux produits par l'absorption du réfrigérant par l'absorbant dans la pompe à tube.
D'autre part, comme une quantité très faible et négligeable de réfrigérant sous forme de vapeurs arrive à l'extrémité supérieure de la pompe à tube 57, les gaz non condensables sont soutirés à une vitesse maximum de l'absorbeur auxiliaire 51. Par conséquent, étant donné que les gaz non condensables sont aspirés à une vitesse maximum de l'absorbeur auxiliaire, ces gaz soutirés de l'absorbeur auxiliaire sont rempla- cés à une grande vitesse par des gaz non condensables et des vapeurs
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réfrigérantes provenant du fond de l'absorbeur principal 14.
On se rend donc compte que la vitesse à laquelle les gaz non condensables sont transférés de l'absorbeur principal 14 dans la par- tie inactive formée par le tuyau vertical 48 et le récipient 49, dépend de Inefficacité avec laquelle l'absorbeur auxiliaire 51 peut enlever les vapeurs réfrigérantes des gaz non condensables. En se servant des plateaux 56 pour obtenir une superficie de contact des gaz et du liquide relativement grande, et en employant le serpentin 55 povx prendre la, chaleur de 1''absorption qui résulte de l'absorp- tion des vapeurs réfrigérantes dans la, solution,
les vapeurs réfri- gérantes sont absorbées d'une manière efficace par la solution et la pression dans l'absorbeur auxiliaire 51 est légèrement moindreque la pression qui existe dans l'absorbeur principal 14. Etant donné cette légère différence de pression entrel'absorbeur auxiliaire 51 et le fond de 1-'absorbeur principal 14, on établit ainsi un courant positif de gaz entre le fond de l'absorbeur et une région à basse pression légère dans l'absorbeur auxiliaire.
Dans la réalisation il- lustrée et décrite ici, cette légère différence de pression existe parce que le liquide d'absorption dérouté vers l'absorbeur auxiliai- re 51 contient peu de réfrigérant, alors que l'absorbant qui sa trou- ve au fond de l'absorbeur principal 14 est relativement riche en ré- frigérant, et de cette manièrela pression des vapeurs du réfrigérant dans l'absorbeur auxiliaire est moindre quecelle qui existe au fond da l'absorbeur principal 14.
Par conséquente en enlevant les vapeurs réfrigérantes des gaz non condensables dans l'absorbeur auxiliaire 51, on obtiont une circu- lation positive des gaz Ce la partie inférieure ou fond de l'absor- beur principal 14, et les gaznon condonsables à leur tour sont sou- tirés de l'absorbeur auxiliaire 51 très rapidement parce qu'il ne se produit pour ainsi dire:
aucune absorption des vapeurs réfrigérantes par l'absorbant dans la pompe à tube 57 qui puisse diminuer la vi- tesse de pompage à un tel point qua la circulation du gaz de l'absor- beur principal 14 dans le conduit 50, se rapproche de ce que l'on pourrait appâter une circulation plus ou moins stagnante.
Bien que l'on ait représenté une seule mise en oeuvre de l'in-
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vention ceux qui sont habiles dans cet art se rendront compte que certaines modifications et certains changements peuvent être faits sans s'écarter pour cela du but de ladite invention, tel qu'il est indiqué dans les revendications qui suivent.
REVENDICATIONS.
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1. Un système de réfrigération à absorption comprenant un géné- rateur et un condenseur fonctionnant à une pression, et un évapora- teur et un absorbeur fonctionnant à une pression inférieure, avec des moyens reliant entre eux les éléments,procurant un trajet d'é- coulement pour le réfrigérant et des trajetsd'écoulement séparés entre le générateur et l'absorbeur pour du liquida d'absorption pauvre en réfrigérant et du liquide d'absorption riche ou concentré en réfrigérant, caractérisé par une structure utilisant l'écoulement du liquide d'absorption pauvre en réfrigérant pour extraire des gaz non.condensables du système et les emmagasiner.
2. Un système de réfrigération à absorption conforme à la reven- dication 1, qui fonctionne dans un vide partiel.
3. Un système de réfrigération à absorption conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le générateur forme une poupe de soulèvement de liquide et les trajets séparés s'étendent du générateur à l'absorbeur et de l'absorbeur au généra- teur en rampe continue de la sortie de liquide la plus élevée à l'en- trée de liquide la plus basse du générateur.
4. Un système de réfrigération à absorption conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquai les gaz non condensables sont extraits de l'absorbeur.
5. Un système de réfrigération à absorption conforme à la reven- dication 4, dans lequel la structure est prévue pour transférer des gaz non condensables du condenseur à l'évaporateur, où ils sont ba- layés dans l'absorbeur avec de la vapeur de réfrigérant.
6. Un système de réfrigération à absorption conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure pour extraire des gaz comprend une pompe à tube descendant.
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REFRIGERATION IMPROVEMENTS.
This invention relates to refrigeration, and more particularly to absorption type refrigeration systems.
When non-condensable gases accumulate in an absorber of an absorption type refrigeration system, these gases can block and render ineffective a part of the absorber in which the absorption of the vapors from the refrigerant by the absorption liquid is carried out normally. Likewise, when a large amount of non-condensable gases is allowed to collect in a condenser, the part of that condenser occupied by these gases becomes ineffective in cooling and liquefying the vapors of the refrigerant. On the other hand, any accumulation of non-condensable gases in the absorber and the condenser produces an increase in pressure in these components, which decreases the efficiency of the normal operation of the refrigeration system and disturbs it.
An object of this invention is to provide an improvement by means of which the space occupied by non-condensable gases in all active parts of a refrigeration system, including the absorber and the condenser, is always kept to its minimum.
This is accomplished by continuously transferring non-condensing gases from active parts of the system, such as the absorber and
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the condenser, in an inactive part in which these non-condensable gases have no influence on the normal pressure which exists in the active parts of the system, By continuously transferring the non-condensable gases from the active parts of the system into a inactive part, the efficiency of the system is not weakened, and the normal functioning of active organs is not disturbed.
Another more particular object is to transfer the non-condensable gases, in a refrigeration system operating at partial pressure, to an inactive part which is associated with the system in such a way that the gases can easily be withdrawn from the system. and released into the atmosphere by means of a vacuum pump, without fear of pumping or withdrawing the liquid with these gases.
When non-condensable gases are withdrawn from working parts of a refrigeration system, a difficulty is encountered in separating the non-condensable gases from the vapors. This is a fact especially when the non-condensable gases are withdrawn from the absorber, because even when the gases are withdrawn from a region in which these gases tend to accumulate, these non-condensable gases do not localize. sufficiently and the refrigerant vapors are drawn from the absorber with these gases. Although the refrigerant vapors can be withdrawn from the non-condensable gases when they come into contact with the liquid absorbent in a down-tube pump used to transfer the non-condensable gases from the absorber, this process is not practical for several reasons.
First of all, the absorption of refrigerant vapors into an absorption liquid with a down-tube pump produces annoying noises. On the other hand ;, when the vapors from the refrigerant and the non-condensable gases arrive in this pump and the vapors are absorbed in the absorption liquid, the gases are withdrawn very slowly from the absorber. Under such conditions, the non-condensable gases are withdrawn from the absorber at a very low speed which can be compared to a more or less stagnant current resembling the movement of a gas produced by diffusion.
It is therefore another object of this invention to provide an improvement by means of which these non-condensable gases are free.
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refrigerant vapors immediately after passing through the active part of the system in which they accumulate. This is accomplished as indicated by the embodiment illustrated and described herein, by making use of a relatively small absorber, hereinafter referred to as an auxiliary absorber, which is established to receive the non-condensable gases directly from the gas. region of the primary or main absorber of the system in which unconsolidated gases accumulate.
Although the refrigerant vapors are withdrawn from the main absorber with the non-condensable gases, these refrigerant vapors are absorbed by the absorption liquid in the small auxiliary absorber. By having this auxiliary absorber in communication with the main absorber in which the non-condensable gases accumulate, and by establishing a slight pressure difference between these members, an extremely rapid circulation of. non-condensable gases from the main absorber, which may be called a positive current in comparison to the relatively slow motion resembling the motion of gas produced by diffusion.
Non-condensable gases devoid of refrigerant vapors take up a relatively small space in the auxiliary absorber, and these gases can be transferred to an inactive part of the system by means of the down-tube pump. As the gases entering this pump are virtually free from refrigerant vapors and only a very small amount of refrigerant vapors are absorbed into the absorbent in the downpipe pump, these gases are transferred to the inactive part of the system at extremely high speed.
This invention, as well as the objects indicated above, and other objects and advantages, will be better understood by the description made by means of the appended drawing which forms part of the specifications, and of which:
Fig. 1 more or less schematically represents a refrigeration system comprising the principles of the invention; and
Fig. is an enlarged partial view of the members shown in FIG. 1 in order to more clearly illustrate the invention.
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Referring now to Fig. 1, the invention includes an absorption and dual pressure refrigeration system which operates at low pressures. This system comprises a generator, or vapor expeller 10, a condenser 11, an evaporator 12 and an absorber 14 which are interconnected in such a way that the pressure differences in the system are maintained by means of pressure columns. liquid.
The generator comprises an outer casing 15 in which are arranged several vertical elevation tubes 16, the lower ends of which are connected to receive liquid from a space 17, and the upper ends of which extend into the bottom of a chamber. container 18 and beyond this bottom. The space 19 in the casing 15 forms a chamber into which is sent steam which arrives through a duct 20 and from a suitable source of supply, so as to. be able to effect heating the entire length of the tubes 16. A vent 21 is provided at the upper end of the casing 15, and a duct 22 is connected to the lower end of the casing 15 for drain the condensed product from the space 19.
The system operates under partial vacuum and contains an aqueous solution of refrigerant in an absorbent liquid such as, for example, an aqueous solution of lithium chloride or lithium bromine. When steam is supplied through line 20 into space 19 under atmospheric pressure, tubes 16 are heated to expel water vapors from the solution. The absorption liquid is raised by the effect of gases or vapors, these expelled water vapors forming a central core in an ascending crown of the liquid.
In such vapor upsurges, the expelled water vapors rise faster than the liquid, and the liquid follows these vapors along the inner walls of the tubes 16.
The water vapors which are discharged from the upper ends of the tubes 16 separate from the rising absorption liquid in the vessel 18 and pass through a conduit 23 to arrive at the condenser 11. The condensed product which forms in the condenser 11 passes into a U-tube 24, then in the chamber 25 and from there in a tube 26 to reach the evaporator 12.
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This evaporator 12 may comprise several groups of horizontal tubes 27 arranged one above the other and provided with heat transfer fins 28 to obtain a relatively large heat transfer surface. The liquid flowing to the evaporator 12 is divided in a manner suitable for flowing into the uppermost group of tubes 27. The division of the liquid can, for example, be effected by means of a distribution trough 29 in the tube. which flows the liquid which comes from the tube 26, The water flows in the successive lower tubes by means of suitable end fittings which are open to allow vapors to escape from the tubes, Any excess liquid refrigerant discharges from the lowest tubes 27.
The water which is fed into the tubes 27 evaporates therein to produce a cooling or cooling effect with absorption of the heat which is in the surroundings, as for example by means of an air current passing over the surfaces. outer tubes 27 and fins 28. The vapors which have formed in the tubes 27 pass into the upper end pieces 30 which are connected at their lower ends to the absorber 14. The vapor which has formed in chamber 25 passes through a duct 31 and in one of the upper parts 30 and mixes with the vapors which have formed in the evaporator 12, so as to avoid any disturbance in the evaporator produced by the instantaneous evaporation of the vapors of the incoming liquid.
The refrigerating vapors from the absorber 14 are absorbed by the absorption liquid which arrives through the pipe 32. This absorption liquid flows into a receptacle 33 in which the liquid is distributed laterally on several groups of vertical pipes 34 arranged alongside. one another. Liquid flows from container 33 through conduits 35 into a number of liquid containers and distributors 36 which extend lengthwise from and above the branch lines of pipe groups 34. The absorption liquid is siphoned off the walls of the liquid containers 36 in the uppermost sections of the pipes.
The liquid drains from each of the horizontal pipe sections onto the next lower pipe section, so that all pipe sections
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are covered with a film of liquid.
The water vapors which have formed in the evaporator 12 pass into the upper parts 30, then into the absorber 14 where they are absorbed by the absorption liquid. The absorption liquid flows from the absorber 14 through a conduit 37, in a first group of passages of the liquid heat exchanger 38, in the conduit 39, the container 40 and the conduit 41, and in the lower space 17 of the generator 10. The water vapors are expelled from the solution in the generator 10 by the heating, and the liquid is raised by the effect of the gases or vapors in the lifting tubes 16, as it is. was explained above.
The absorption liquid in the vessel 18, from which the refrigerant has been expelled from the solution, flows through a line 42, into another group of passages of the liquid heat exchanger 38 and line 32, then into the upper part of the absorber 14.
This circulation of the absorption liquid is effected by causing the liquid to rise in the vertical tubes 16 by the effect of the vapors, so that this liquid can flow from the generator 10 into the absorber 14 and return from this. last to the generator by the force of gravity.
The upper part of the container 40 is connected by the conduit 43 to the container 18, so that the pressure of the container 40 is equal to that of the upper part of the generator 10 and of the condensate 11. The container 40 is of one volume. sufficient to absorb variations in the amount of liquid in the system and a. a sufficient transverse area so that the level of the liquid in this vessel does not vary appreciably, and thereby an essentially constant reaction is obtained for the rise of the liquid in the generator 10.
The heat released with the absorption of water vapor in the absorber 14 is transferred to a cooling medium, such as water, which flows upward in the groups of vertical pipes 34. This cooling water arrives at the lower end of the groups of pipes through a conduit 44 and leaves the upper end of the groups of pipes through the conduit 45. The conduit 45 can be re-
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connected to the condenser 11 so as to be able to use the same cooling water to effect the cooling of the condenser 11 and of the absorber 14. The cooling water flows from the condenser 11 in a duct 46 and is finally rejected.
The system operates at low pressures, and generator 10 and condenser 11 operate at single pressure, and evaporator 12 and absorber 14 operate at lower pressure. These pressure differences are maintained by means of liquid columns. Thus, the column of liquid which forms in the tube 24 maintains a pressure difference between the condenser 11 and the evaporator 12. The column of liquid in the conduit 37 maintains a pressure difference. between the outlet pipe of the absorber 14 and the generator 10, and the column of liquid which forms in the duct 32 and the parts which are connected to it, including the duct 42, maintains a pressure difference between the intake pipe of the absorber and the upper part of the generator 10.
In operation, liquid columns may form in conduits 37, 42 and down tube 24 at x, y and z levels, for example. These conduits are of such dimensions that they effect a certain restriction of the flow of the gases without thereby appreciably restricting the circulation of the liquid.
During the operation of the refrigeration system, non-condensable gases can build up in the system, and these gases circulate to the bottom of the condenser 11. To transfer and withdraw these non-condensable gases from the condenser 11 and send them to the side at low system pressure, a liquid trap 47 is provided in the duct 24. The liquid which has formed in the condenser 11 flows into this trap 47, and when this trap is completely full of liquid up to the level c , the liquid is siphoned from the trap and sent to the down tube of the U-pipe 24.] The gas in the down-U-pipe 24, which is in the region between trap 47 and the liquid level z, is stopped by the liquid siphoned from the trap 47.
Immediately after the liquid has been siphoned from the trap 47, the gases pass from the bottom of the condenser 11 through the trap 47 into the down tube of the U-pipe 24. When the liquid
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of which passes from the condenser It reaches the level again. ± in the hatch 47, this liquid is again siphoned into the descending tube of the pipe 24. In this way the gases which pass from the condenser 11 into the descending tube of the pipe 24, before the liquid stoppage occurs in the trap 47, are separated by the liquid which is subsequently siphoned into the down tube of the pipe,
The gases isolated between the successive masses of liquid siphoned from the trap 47 are compressed by the siphoned liquid and pass into the U-shaped pipe 24 from the condenser 11 to the evaporator 12.
In this way the non-condensable gases which accumulate in the upper part of the generator 10 and the condenser 11, are transferred from these parts of the system into the evaporator 12 and the absorber 14 from where the non-condensable gases are transferred. in an inactive part of the system, as will now be described.
According to the principle of this invention, in order to be able to transfer the non-condensable gases from the evaporator 12 and from the absorber 14 into the vertical tube 48 and the storage vessel 49 which form the inactive part of the system, the gases non-condensables are withdrawn from the bottom of the absorber 14 through a conduit 50 and sent to the upper part of an auxiliary absorber Fil. Although by no means limiting, the auxiliary absorber 51 is shown herein as a straight receiving vessel which is relatively smaller than the absorber 14.
The absorption liquid is introduced into the upper part of the absorber 51 through the pipe 52. This pipe 52 is connected to the upper part of the pipe 32 through which the absorption liquid is introduced into the upper part of the absorber. 14. Absorbent liquid which is diverted from conduit 32 into conduit 52 passes through a suitable filter 53 and current reducing device 54 formed by a wall having an orifice. From the current reducing device 54 in the conduit 52 the absorption liquid is introduced into the upper part of the auxiliary absorber 51.
This auxiliary absorber 51 is provided with a cooling coil 53 in which a cooling substance circulates,
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like for example water. In fig.l the end of the coil 55 is connected to the duct 44 and its upper end is connected to the duct 46. In this way a part of the cooling water which flows towards the main absorber 14 through the duct 44 is detoured. - Born towards the coil 55 of the auxiliary absorber 51. The cooling water which passes from the upper end of the coil 55 joins the cooling water in the duct 45 into which the cooling medium flows through the upper end of the absorber 14.
The absorption liquid descends into the auxiliary absorber 51 on the stepped plates 56. At the bottom of the absorber 51 is connected the curved or rounded part of a vertical tube 57. The lower end of the tube 57 is connected to the bottom. lower part of the vertical tube 48, and the latter is connected by a conduit 59 to the lower part of the conduit 37 in which the absorption liquid flows from the bottom or outlet from the absorber 14 to the generator 10 .
It will be appreciated from the above description that the duct 52, the auxiliary absorber 51, the vertical tube 57, the lower end of the tube 48 and the duct 59, constitute a bypass means between the ducts 32. and 37 forming separate channels for the absorption solution between the generator and the absorber 14. It will also be appreciated that this bypass receives absorption liquid from the line 32 at the low pressure which exists in the absorber. 14 and sends absorption liquid into line 37 at the high pressure which exists in generator 10.
During the operation of the refrigeration system, non-condensable gases may build up in the high and low pressure sides of the system. These non-condensable gases which accumulate in the high pressure side of the system, ie in generator 10 and condenser 11, are directed towards the far end of the condenser and to the bottom of the latter. , by the effect of the refrigerant vapors which pass through the condenser.
As the non-condensable gases are sent to the bottom of the condenser 11, the eb U tube 24 is effectively employed to transfer these gases from the condenser 11 to the evaporator 12 by means of
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the hatch 47 which has been provided. This trap 47, as explained above, catches the gases and arrests them in the down tube of the pipe 24 between the masses of liquid which are intermittently siphoned off from the trap. As a result, the liquid refrigerant flowing from tube 24 to evaporator 12 carries with it the non-condensable gases which accumulate in condenser 11 and generator 10.
The non-condensable gases which are on the low pressure side of the system, that is to say in the evaporator 12 and the absorber 14, are brought to the bottom of the absorber by the effect of va, - cooling fears which reach the upper part of the absorber through the upper parts 30. The term vapor effect, also called sweeping effect, signifies that a downward movement is imparted to the non-condensable gases by the upper part. velocity of the water vapor passing through the absorber.
In a refrigeration system of the kind described herein generally and having an ice melting capacity of about five tons, and in which the evaporator is at a temperature of about 50 F. and the system is operating at full load, the average velocity of the vapors escaping from the evaporator to the absorber is about 130 feet per second. Under such conditions the vapor pressure in the evaporator is about 9.25 mm Hg, and in the absorber about 0.1 mm Hg lower. Therefore, the forces produced by the escaping vapors are used to sweep the non-condensable gases in the bottom of the absorber 14 halfway to the upper parts 30.
In order to locate the non-condensable gases in a relatively small space, these gases are withdrawn from the lower part of the absorber 14 through the conduit 50 and sent to the upper part of the auxiliary absorber 51. A small amount of the liquid absorption which flows towards the upper part of the absorber 14 in the duct 32, is sent into the duct 52. The filter 53 removes the foreign matter which is in this liquid and which would tend to interfere. the operation of the current restriction device 54, and this device in turn limits the speed
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to which the liquid passes in the conduit 52 which comes from the main stream of absorption liquid passing through the conduit 32.
The absorption liquid flows over the plates 56 so as to provide a relatively large surface area of liquid.
Although the gases withdrawn from the absorber 14 through the line 50 in the auxiliary absorber 51 are mostly non-condensable, these gases do not localize sufficiently at the bottom of the main absorber 14, and tests have indicated that the vapors refrigerants accompany these non-condensable gases withdrawn from the main absorber. It is for this reason that the gases withdrawn from the absorber 14 are brought into contact with the absorption liquid sent to the auxiliary absorber 51. The refrigerating vapors which accompany the non-condensable gases withdrawn from the main absorber 14 are absorbed by the absorption liquid in the auxiliary absorber 51.
The heat released with the absorption of the refrigerant vapors in the auxiliary absorber 51 is transferred to the cooling medium which flows in the coil 55. The absorption liquid and the gases both descend into the auxiliary absorber 51, that is to say that the gases and the liquid flow in parallel, and the gases which are at the bottom of the auxiliary absorber are deprived of refrigerating vapors.
The liquid which flows by gravity to the bottom of the auxiliary absorber 51 arrives at the upper end of the conduit 57 until the conduit is closed by the liquid isolated from the gases in the bottom of the auxiliary absorber. When the level of liquid rises sufficiently in the upper curve or elbow of conduit 57, the small quantity of liquid which is in the open end is signaled and passes this elbow then arrives in the lower straight part which is connected at its lower end to point 58, to vertical tube 48.
When the liquid is siphoned from the upper curved end of the conduit 57, the level of the liquid drops, in the lower part of the auxiliary absorber 51, below the open upper end of the conduit 57, so that unconditional gases can pass through the upper bend of the duct. The liquid level in the lower part or bottom of the absorber 51 goes up
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te again to close the upper end of the conduit 57, and when the liquid level rises sufficiently again, a small amount of liquid is again siphoned into the downward straight part of the conduit 57.
In this way very small quantities of non-condensable gas are withdrawn from the bottom of the auxiliary absorber 51 and are stopped between the successive masses of liquid which have formed at the upper curved part of the duct 57.
The conduit 57, which may be called a down-tube pump, is of a size such that the circulation of the liquid is not substantially restricted, and its internal diameter is such that the gases and the liquid cannot. pass each other as they descend into the conduit. When a lithium bromide solution of about 53% concentration by weight is employed as an absorbent in a system of the kind described herein, a conduit having an inside diameter of about 0.180 of an inch will function with satisfactorily for blocking small amounts of gas between masses of liquid
The gases which are trapped between the masses of liquid in the pipe 57 are compressed as the liquid and the gases descend through the pipe.
While the inside diameter of the conduit 57 is such that the blocked gas bubbles and the masses of liquid cannot exceed, the inside diameter of the vertical tube 48 is much larger than that of the conduit 57 so that the gas bubbles pass through. - briefly by rising through the liquid, as shown in the diagram, in fig.2. he. As the amount of the non-condensable gases blocked in the upright tube 48 and the vessel 49 increases, the level of the liquid in the tube 48 drops because the gases move the liquid from the tube through the conduit 59 to send it into the conduit 57.
As the liquid in tube 48 descends from the maximum level p to the minimum level m in Fig. 1, the blocked gases can be expelled from the refrigeration system into the atmosphere by means of a suitable vacuum pump. For example, a vacuum pump 60 can be connected by a conduit 61 to the vessel 49 to withdraw non-condensable gases from the system. A suitable valve 62 can be provided in the
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conduit 61 to keep the system at low pressure.
The generator 10, the condenser 12 and the absorber 14 can be considered as the active organs of the refrigeration system because they are the organs necessary for the proper functioning of the system.
On the other hand, the upright tube 48 and the container 49 can be considered as inactive parts, since they do not actively function to produce refrigeration. By continuously transferring non-condensable gases from the high pressure side of the system through tube 24, as just explained, generator 10 and condenser 11 remain essentially free of non-condensable gases. Likewise, by continuously withdrawing non-condensable gases from the low pressure side through tube 48 and vessel 49, evaporator 12 and absorber 14 remain essentially free of non-condensable gases.
As non-condensable gases cannot accumulate in the active components of the refrigeration system, they cannot cause an increase in the pressure in these components, and therefore these non-condensable gases cannot have a bad effect on the refrigeration system. system performance or interfere with normal operation.
The non-condensable gases which collect in the inactive part of the system formed by the tube 48 and the displaceable liquid container 49 therein, as already mentioned. When the liquid is at the maximum level in the tube 48, that is to say at the level p for example, the pressure in the container 49 is equalized to the pressure of the vapors of the absorption liquid in the tube. In a refrigeration system of the kind described herein having an ice melting capacity of about five tons, and in which a lithium bromide solution of about 55% concentration by weight is employed, the pressure in vessel 49 and above level p, may be about 7 mm of mercury.
The liquid in the container 40 is approximately at level n, as shown very clearly in fig.l. In a system of the kind described here, it has already been said that the pressure in the evaporator 12 can be about 9.25 mm of mercury. Under such conditions,
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The pressure on the high pressure side of the system, and therefore above the liquid in vessel 40, may be about 56mm. of mercury. So when the liquid in the upright tube 48 is at the maximum level p, the pressure above the liquid in the vessel 40 is balanced in the inactive part by the pressure in the vessel 49 and the column part. of liquid in the tube 48 which extends down from the maximum level p to the level n, and the liquid remains at. this level in the container 40.
The fact that the column of liquid in the upright tube 48 can balance the pressure in the high pressure side of the system is an important advantage, because when the vacuum pump 60 is operating to suck up the non-condensable gases and drive them out into the atmosphere, from tube 48 and vessel 49, and this pressure in these parts drops below the pressure that exists in the high pressure side of the system, no liquid is pumped of the system. Even when the vacuum pump 60 is operating with the valve 62 open and the pressure in the vessel 49 is in the minimum range of about seven millimeters of mercury, and the liquid in the tube 48 is at the maximum level p, the Liquid column in tube 48 can still equalize the pressure to about R6mm.
of mercury in the high pressure side of the system, so there is no danger of sucking liquid from the system with the vacuum pump. Because of this, no liquid can be pumped by the vacuum pump from the inactive parts formed by the tube 48 and the container 49, and on the other hand, this inactive part has. no need to be of extraordinary height, because, as shown in the drawing, the container 49 is located at a normal height in the refrigeration system which is determined by the position of the condenser 11.
As the liquid in the upright tube 48 is moved by the non-condensable gases transferred there, the liquid in the tube descends until it reaches the minimum level m. When the liquid reaches this minimum level, the pressure in the upper part of the tube 48 and the vessel 49 is at the minimum point.
This pressure in a system of the type just described is about 100 mm. of mercury, and is balanced on the side at
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high pressure of the system by the pressure above the level of the liquid n in the container 40 and the weight of the column of liquid h which descends from the container 40 and passes through the conduit 39 and a group of passages of the exchanger liquid heat 38 to which the lower end of the upright tube 48 is connected. Likewise, the pressure in the auxiliary absorber 51 and of the column of liquid mass and gas blocked in the conduit 57, balances the column of liquid in the tube 48 and the pressure which exists above this column of liquid.
Therefore, when the pressures in the high and low pressure sides of a system such as that referred to herein remain at about 56 and 9.25 mm. Of mercury, which can be considered to be normal pressures, the pressure of the non-condensable gases transferred in the tube 46 and the container 49, can reach up to 100 mm. mercury without having a bad effect on the efficiency and normal operation of the system.
Through the use of an auxiliary absorber 51, the non-condensable gases withdrawn from the main absorber 14 become localized in a relatively small space compared to the space in which the gases collect in the main absorber. . As the gases which enter the tube pump 57 of the auxiliary absorber 51 are essentially devoid of refrigerant vapors, and the amount of refrigerant vapors which enter this pump is extremely small, the amount of refrigerant vapors absorbed by the absorption liquid in the down tube pump is negligible. In this way, the annoying noises produced by the absorption of the refrigerant by the absorbent in the tube pump are avoided.
On the other hand, since a very small and negligible amount of refrigerant in the form of vapors arrives at the upper end of the tube pump 57, the non-condensable gases are withdrawn at a maximum speed from the auxiliary absorber 51. Therefore , since the non-condensable gases are drawn in at a maximum speed from the auxiliary absorber, these gases withdrawn from the auxiliary absorber are replaced at a high speed by non-condensable gases and vapors
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refrigerants from the bottom of the main absorber 14.
It will therefore be appreciated that the rate at which the non-condensable gases are transferred from the main absorber 14 into the inactive part formed by the vertical pipe 48 and the vessel 49, depends on the efficiency with which the auxiliary absorber 51 can. remove refrigerant vapors from non-condensable gases. By using the plates 56 to obtain a relatively large gas and liquid contact surface area, and by using the coil 55 to take the heat of absorption which results from the absorption of the refrigerant vapors in the, solution,
the cooling vapors are efficiently absorbed by the solution and the pressure in the auxiliary absorber 51 is slightly less than the pressure which exists in the main absorber 14. Given this slight pressure difference between the auxiliary absorber 51 and the bottom of the main absorber 14, thereby establishing a positive flow of gas between the bottom of the absorber and a region of slight low pressure in the auxiliary absorber.
In the embodiment illustrated and described here, this slight pressure difference exists because the absorption liquid diverted to the auxiliary absorber 51 contains little refrigerant, while the absorbent which is at the bottom of the tank. the main absorber 14 is relatively rich in refrigerant, and thus the pressure of the refrigerant vapors in the auxiliary absorber is less than that which exists at the bottom of the main absorber 14.
Consequently, by removing the refrigerant vapors from the non-condensable gases in the auxiliary absorber 51, a positive gas circulation is obtained from the lower part or bottom of the main absorber 14, and the uncondensable gases in turn are obtained. pulled from the auxiliary absorber 51 very quickly because it does not occur, so to speak:
no absorption of the refrigerant vapors by the absorbent in the tube pump 57 which can decrease the pumping speed to such an extent that the circulation of the gas from the main absorber 14 in the duct 50 approaches this that we could bait a more or less stagnant circulation.
Although a single implementation of the in-
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However, those skilled in the art will appreciate that certain modifications and changes can be made without thereby departing from the object of said invention, as set forth in the claims which follow.
CLAIMS.
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1. An absorption refrigeration system comprising a generator and a condenser operating at a pressure, and an evaporator and an absorber operating at a lower pressure, with means interconnecting the elements, providing an exhaust path. - flow for the refrigerant and separate flow paths between generator and absorber for absorption liquida lean in refrigerant and absorption liquid rich or concentrated in refrigerant, characterized by a structure using the flow of the liquid d Absorption lean in refrigerant to extract uncondensable gases from the system and store them.
2. An absorption refrigeration system according to claim 1 which operates in a partial vacuum.
3. An absorption refrigeration system according to any one of the preceding claims, wherein the generator forms a liquid lifting stern and the separate paths extend from the generator to the absorber and from the absorber to the generator. Continuously ramping from the highest liquid outlet to the lowest liquid inlet of the generator.
4. An absorption refrigeration system according to any one of the preceding claims, wherein the non-condensable gases are extracted from the absorber.
5. An absorption refrigeration system according to claim 4, in which the structure is provided to transfer non-condensable gases from the condenser to the evaporator, where they are flushed into the absorber with steam from the condenser. refrigerant.
6. An absorption refrigeration system according to any one of the preceding claims, wherein the structure for extracting gases comprises a down-tube pump.
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