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Perfectionnements apportés aux systèmes de réfrigération.
La présente invention concerne des systèmes de réfri- gération et se rapporte notamment à des systèmes dans lesquels on emploie un circuit réfrigérant secondaire ou auxiliaire pour refroidir directement les parois d'une armoire frigorifique, par exemple.
Dans des systèmes auxiliaires de ce genre, où un con- denseur est en contact thermique direct ou indirect avec une source de froid, tel que l'évaporateur primaire ou principal de l'appareil frigorifique, et où un évaporateur est en con-
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tact thermique direct ou indirect avec l'espace réfrigéré, il est d'usage de déterminer une circulation fermée et uni- directionnelle par gravité de l'agent frigorigène auxiliaire dans le système, en disposant le condenseur secondaire à un niveau plus élevé que l'évaporateur secondaire.
Plus spécialement, on maintient, dans la partie d'ab- sorption de chaleur du système, c'est-à-dire dans l'évapora- teur secondaire, une circulation de l'agent frigorigène par la différence de densité entre le liquide dans la branche descendante d'une part et la vapeur ou le mélange de vapeur et de liquide dans la branche ou les branches montantes d'autre part, le type de circulation étant déterminé par des détails concernant les dimensions et la forme de l'évppora- teur. Ainsi, dans les évaporateurs du type à débordement total ("fully flooded"), le frigorigène en ébullition est contenu dans des conduits à section de passage relativement élevée.
La vapeur se forme sur les parois d'échange des conduits et s'élève à travers le liquide jusqu'à la surface sous la forme de petites bulles, d'où elle s'échappe dans le condenseur, est liquéfiée et retourne à l'évaporateur.
Dans les évaporateurs de ce type, le transport de chaleur entre la surface d'échange et le liquide stagnant est peu intense et un fonctionnement satisfaisant est rarement pos- sible sans l'emploi d'agents promoteurs d'ébullition, et ana- logues. Vu l'emploi de tubes relativement larges, de tels évaporateurs sont incommodes et coûteux pour certaines ap- plications, par exemple le refroidissement de la garniture intérieure d'une armoire frigorifique domestique.
D'autre part, dans un évaporateur du type à remise en circulation, les tuyaux d'échange sont à faible section, afin d'empêcher autant que possible la montée de bulles de vapeur
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à travers le liquide et à prpvoquer une élévation du liquide par le gaz, c'est à dire par la vapeur, jusqu'au niveau su- périeur qui est celui du condenseur, d'où le liquide retourne à l'évaporateur à travers un tube calorifugé d'arrivée de liquide de faible longueur, de préférence vertical.
Cet évaporateur fonctionne comme un tube en "U" dont une branche est droite et courte et sert à ramener le liquide condensé vers le fond de l'autre branche, tandis que l'autre branche, ou branche montante, constitue l'évaporateur pro- prement dit èt présente la forme et les dimensions requises pour absorber la quantité de chaleur pour laquelle elle a été prévue à la température de service,.ainsi que pour assu- rer une circulation satisfaisante par entrainement par le gaz, Comme on le sait, cee deux conditions ne sont pas tou- jours compatibles.
Suivant les dimensions du système secondaire et la chute de température lors du transport de chaleur à travers celui-ci, le section de passage du tube d'évaporateur et sa forme, par exemple son angle d'élévation, le degré de cour- bure, etc.., doivent être soigneusement choisis pour assurer, notamment lors de la mise en marche, une circulation satis- faisante exempte d'obstructions gazeuses, une circulation qui ne risquerait pas de se désamorcer et de devenir du type à débordement avant que l'on n'ait atteint la plus faible chu- te de température sous laquelle la machine peut fonctionner.
Dans la pratique, la forme proprement dite de l'es- pace réfrigéré, déterminée par exemple par la caisse intérieu- re de l'armoire frigorifique domestique, et la répartition directe des tubes réfrigérants, .sur la surface de cette caisse en vue d'une réfrigération uniforme, ainsi que la superficie que doit présenter la surface réfrigérante afin d'assurer la différence de température voulue, peuvent ne pas correspondre aux meilleures conditions de circulation.
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On est donc obligé d'atteindre un compromis entre les deux exigences contradictoires, à savoir l'échange thermique et la circulation, ce qui a pour résultat que les deux proces- sus n'ont pas lieu dans des conditions de meilleur rendement.
Pour éviter ces difficultés, la présente invention prévoit un évaporateur à circulation par gravité, sans entrainement par le gaz, évaporateur qui est sensiblement exempt de tou- tes les limitations au point de vue de la construction qui s'imposent dans le procédé à entraînement par le gaz, et qui n'est pas sujet aux obstructions gazeuses ou à un arrêt de circulation aux faibles différences de température.
D'une façon générale, c'est à dire dans le cas d'évapora- teurs primaires du type dit à expansion sèche, il est connu de faire circuler le frigorigène à travers l'évaporateur de haut en bas, cette méthode ayaht l'avantage d'un fonctionne- ment régulier et d'une répartition de température plus uni- forme que dans la méthode opposée consistant à faire évapo- rer le frigorigène de bas en haut.
Selon l'invention, la méthode d'évaporation descendante sera désormais appliquée dans les systèmes secondaires.
L'invention est représentée dans le dessin' annexé, lequel consiste en une vue perspective prise depuis l'arrière, avec certaines parties découpées, d'un frigorifique domestique com- portant le système secondaire selon l'invention.
Le frigorifique comporte l'enveloppe extérieure 11 et la caisse intérieure 12, qui constitue le compartiment à ali- ments, l'espace entre l'enveloppe et clés parois de la chambre étant remplis de calorifuge, comme indiqué en 14. Le groupe moto-compresseur 15, hermétiquement enfermé et monté dans le fond de l'armoire, refoule le frigorigène-vapeur vers le con- denseur 16, où il est condensé avant de passer par le tube
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capillaire 17 vers l'évaporateur 18 représenté sous la forme d'un serpentin 19 et d'un bac d'évaporateur 20.
Le frigorigène retourne vers le côté aspiration du compresseur depuis le collecteur 13, par le tube 21, en rapport d'échange thermi- que avec le tube capillaire 17.Ce circuit constitue le cir- cuit primaire habituel d'un ,frigorifique et comporte les dis- positifs de commande et de réglage habituels, tels que ther- mostats, interrupteurs de surcharge, etc...
Le système secondaire comprend l'évaporateur 30 cons- titué par un tube ayant un diamètre, de dimensions ou une forme convenables quelconques en vue d'un refroidissement efficace de la chambre de réfrigération. Ce système est représenté comme enveloppant la caisse 12, mais est de pré- férence disposé de façon que le gradient moyen de descente soit uniforme dans tout l'évaporateur. L'évaporateur est relié à un condenseur 31 de type ou de forme convenables quelconques, et qui est en contact thermique avec le baE 20 de l'évaporateur primaire 18. L'évaporateur 30 est en ou- tre relié à un séparateurliquide vapeur 32 qui communique avec le condenseur par un tube de retour de vapeur 33.
La charge totale de frigorigène secondaire est tel- le que tout le liquide peut être contenu dans le séparateur 32, sans désamorcer l'évaporateur et le tube de retour de vapeur 33.
Le système selon l'invention fonctionne comme suit:
En supposant que la totalité du frigorigène-liquide se trouve dans le séparateur liquide/Vapeur 32, et lorsque le circuit primaire commence à fonctionner, le bac 20 de l'évaporateur primaire 18 refroidit en premier lieu les pa- rois du condenseur secondaire 31, de sorte qu'une condensa- tion du frigorigène-vapeur secondaire a lieu dans celui-ci, avec abaissement de la pression dans le système. Le frigori-
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gène distille désormais du séparateur 32 vers le condenseur secondaire 31, cependant que le condensat s'écoule de ce der- nier par le tube 34 vers l'évaporateur secondaire 30, où il est évaporé à nouveau, la vapeur s'échappant par le tube de retour de vapeur 33, pour revenir vers le condenseur 31.
Pour autant que le séparateur 32 absorbe de la chaleur, il évaporera à la longue son liquide vers le système circulatoire, jusqu'à ce qu'il s'établisse un équilibre entre la quantité qui s'évapore et la quantité qui retourne sous forme de liquide depuis l'é- vaporateur secondaire. Il va de soi que cette dernière quan- tité correspond à la vitesse d'absorption de (haleur par le sé- parateur liquide/vapeur. Les tubes reliant l'évaporateur se- condaire 30 au séparateur 32 fonctionnent conjointement, avec le tube de râtour de vapeur 33, comme un tube en "U", dont le premier élément contient de la vapeur et du liquide, et le dernier uniquement de la vapeur, ce qui assure la circulation nécessaire par gravité dans le système.
On remarquera que le tube de retour de vapeur n'est pas soumis aux conditions res- trictives que doit remplir le tube correspondant (d'arrivée de liquide) dans les autres systèmes, lequel doit être droit, court et ne pas absorber de chaleur. De plus, la hauteur du condenseur entre l'entrée et la sortie est sans importance et pas n'a/pour effet d'augmenter d'unefaçon appréciable la pression d'entraînement par le gaz, comme c'est le cas dans les autres systèmes.
L'évaporateur peut présenter n'importe quelle forme convenable, mais il est préférable d'éviter des parties mon- tantes dans la direction d'écoulement. La section de passage est sans importance dans des limites raisonnables. Elle ne doit pas être assez réduite pour que la résistance frictionnelle, combinée avec l'accélération, provoque une accumulation du li- quide dans le condenseur dans une mesure indésirable.
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Le séparateur liquide/vapeur 32 doit absorber une certaine quantité de chaleur depuis l'espace réfrigéré. Plus la proportion de chaleur absorbée par ce séparateur sera éle- vée comparativement à la quantité absorbée par l'évaporateur 30, plus rapidement l'évaporateur s'en trouvera complètement mouillé après la mise en marche, et plus humide sera la circulation à travers celui-ci.
Le séparateur 32 peut avoir la forme d'un vase de forme et de dimensions quelconques ou peut consister en un ou plusieurs tubes interconnectés. De même, le condenseur peut être d'un quelconque des types bien connus.
Au besoin, un réglage thermoplastique ou manométri- que indépendant peut être incorporé dans le système secondaire, REVENDICATIONS.
1.- Système de réfrigération comprenant un circuit secondaire condenseur-évaporateur, le condenseur secondaire étant en con- tact thermique avec l'évaporateur primaire, caractérisé en ce que la circulation de l'agent frigorigène dans l'évapora- teur secondaire s'effectue de haut en bas.