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"Refroidisseur de gaz, notamment d'air, sous pression".
La présente invention concerne un refroidisseur de gaz et plus spécialement d'air sous pression.
On connaît entre autres appareils en vue de laver et refroidir des gaz sous pression, des laveurs à zones qui se com- posent d'une tour à entrée inférieure et sortie supérieure pour le gaz sous pression, et à pulvérisateurs qui, superposés dans l'axe de la tour, dispersent de l'eau de refroidissement.
Ces lavur donnent certes de bons résultats pour purifier des gaz chargés en poussières, mais ne sont pas facilement utilisables pour refroidir des ga comprimés. Pour refroidir ces derniers de façon efficace, les paramètres thernodynami- ques du système, notamment la pression de l'eau réfrigérante
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et donc le spectre de goutte de l'eau diffusée par les pulvé- risateurs, ainsi que la vitesse à laquelle circule le gaz, doivent être choisis pour que l'eau soit extraite du gaz en quantité importante.
On opère donc généralement, pour refroidir un gaz sous pression, plus spécialement de l'air comprimé, avec des tours'qui présentent des pièces incorporées sous forme d'amas ou d'ensembles d'anneaux ou bien sous forme de grilles, ces pièces constituant les/surfaces de séparation pour l'échange thermique et le transfert de matière.
Avec ces dispositifs, on parvient certes à un refroidie- sement suffisant, mais les pertes de pression sont importantes et ne se convertissent qu'en faible quantité en pouvoir de refroidissement.
Il en résulte un mauvais rendement. A cela s'ajoute qu'il est difficile de mettre en oeuvre les dispositifs équipés de ces pièces à cause,, du risque d'encrassement, si l'on ne dispose pour eau de refroidissement que d'eau chargée.
L'invention a pour but de permettre de conformer un dispositif du type décrit, ou laveur à zones, pour qu'il puisse être utilisé sans difficulté pour refroidir des gaz et, plus spécialement, de l'air sous pression.
L'invention concerne un dispositif du type précité dans lequel, en combinaison avec les organes particuliers décrits, on dispose en tête de tour une cloison où est ménagé pour le gaz sous pression un passage occupant une partie de la section de la tour, passage au-dessus duquel on pose un séparateur à chicanes ou surfaces de choc,
Ce séparateur suffit de manière étonnante, dans le dispositif décrit, à empêcher que l'eau ne soit entraînée par le gaz refroidi. Il est pour cela seulement nécessaire de donner au passage de la cloison, en rapport avec les chicanes, des
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dimensions telles que le séparateur devienne suffisamment efficace envers les gouttes d'eau à séparer;.on y parvient sans difficulté. Le passage détermine alors la vitesse d'é- coulement avec laquelle le gaz pénètre dans le séparateur.
D'autre part, une évacuation conduit de. la cloison au récipient.
Si l'on monte de la manière décrite un séparateur à chicanes, les pertes de charges sont faibles.
Dans les refroidisseurs conformes à l'invention à encombrement en hauteur modéré, le fait que/la cloison offre un passage ménagé sur une partie de la section de la tour ne gêne pas suffisament les conditions d'écoulement à l'intérieur de la tour pour porter préjudice à l'effet de refroidissement.
Pour des hauteqrs supérieures à 5 mètres, il est cependant approprié, en combinaison plus poussée avec les particularités décrites, de prévoir des pièces incorporées de turbulence au- dessous des pulvérisateurs et, le cas échéant, entre des pulvé- risateurs superposés. L'écoulement qui traverse/la tour devient turbulent en passant près de ces pièces ; obtient ainsi sim- plement de tirer parti de toute la section de la tour au point de vue d'écoulement et donc pour le travail de refroidissement,
Il existe plus en détail plusieurs possibilités pour préciser la constitution du dispositif selon l'invention ou de ses organes. C'est en premier lieu le cas pour le séparateur à chicanes.
Dans un mode de réalisation préféré, ce séparateur est exécuté sous forme de chambre distributrice cylindrique ou prismatique close vers le haut, comportant sur sa périphérie des groupes d'aubes faisant chicanes.
Mais on peut aussi réaliser le séparateur à chicanes en tant qu'appareil axial où, de façon connue, on communique d'abord à l'écoulement une composante de rotation, la séparation s'effectuant sur des ailettes déviatrices de giration.
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Un séparateur axial offrant cette construction peut par ailleurs être monté en aval d'un séparateur à chicanes du genre déjà décrit à chambre distributrice et groupes d'aubes, Le séparateur axial peut alors être conçu sans difficulté pour n'être rendu pratiquement actif qu'à grande puissance et ainsi quand le gaz y passe à vitesse élevée, en venant alors seconder le séparateur à chicanes décrit, Les pertes de charge sont faibles dans de tels séparateurs à chicanes ou axiaux.
Il est en outre recommandé de réaliser, au-dessus du séparateur à chicanes, la tour sous forme d'espace d'amor- tissement evue de compenser de fortes variations de pression, Il est opportun de munir un tel espace d'une sortie centrale pour le gaz sous pression.
Les pièces de turbulence disposées sous les pulvérisa- teurs sont, dans un mode de réalisation préféré, constituées paune grille, de préférence à éléments en nids d'abeilles.
Les pièces de turbulence intercalées entre les pulvérisateurs sont de préférence des anneaux coniques en tôle rattachés à l'enveloppe de la tour, qui rendent l'écoulement turbulent dans la zone de sa paroi.
Il est alors possible, dans une autre conformation, de réaliser des pulvérisateurs sous forme d'éjecteurs à gira- tion et les anneaux coniques en même temps sous forme d'anneaux à choc pour l'eau qui, sort en parapluie desdits pulvérisateurs et frappe de façon appropriée les anneaux à-peu-près perpendi- culairement. L'eau qui est venue sur les parois de la tour s'écoule constamment sous forme de gouttes de ces anneaux de choc ou de turbulence sous l'effet du gaz sous pression qui circule, de telle sorte qu'elle continue à être active en re- froid.issement.
Les avantages obtenus grâce à l'invention résident surtout dans le fait qu'on peut ainsi utiliser un laveur à
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zones sous pression également pour refroidir un gaz comprimé et ce avec un effet optimal de refroidissement, pour des pertes de pression très faibles et sans risque d'entraînement d'eau.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
La figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif con- forme à l'invention.
La figure 2 est une coupe selon A-A du dispositif de la figure 1;
La figure 3 représente à plus grande échelle le détail' B de la coupe de la figure 2.
La figure 4 représente une variante du dispositif selon l'invention.
Les figures 5 et 6 sont des coupes respectivement selon C-C et D-D du dispositif de la figure 4.
Le disposit:if que représentent les figures sert à refroidir un gaz sous pression et, plus spécialement, de l'air comprimé. Il comprend, dans sa construction de principe, une tour 1 à entrée inférieure 2 et sortie supérieure 3 pour le gaz sous pression, comportant, superposés sur l'axe de la tour, des pulvérisateurs 4 destinés à disperser de'l'eau de refroi- dissement. Les pulvérisateurs 4 sont fixés à des bras réalisés sous forme de conduites 5 reliées pour leur part à une colonne montante convenable 6. L'eau de refroidissement est amenée par la colonne 6 et les bras 5. On peut monter avant les pulvé- risateurs 4 des détendeurs pour régler la pression.
En combinaison avec ceci, on dispose dans la tête de la tour une cloison 7 où est ménagé, pour le gaz.comprimé, un passage 8 qui occupe une partie de la section de la tour.
On pose sur cette cloison un séparateur 9 à surfaces de choc ou chicanes, conformé comme illustré sur les figures, 1 à 3
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ou bien encore comme indiqué sur les figures 4 à 6, En combi- naison, des pièces incorporées de turbulence 10 ou 11 se trou- vent encore au-dessous des pulvérisateurs 4 et par ailleurs entre des pulvérisateurs 4 superposés.
Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, le séparateur 9 est équioé d'une chambre cylindrique ou prisma- tique 12 distributrice, formée vers le haut, avec sur sa périphérie des groupe3 d'aubes 13 faisant chicanes; les di- verses aubes sont disposées avec entre elles un écart 14 et sont par exemple, vue:3 en plan, conformées en zigzag,
Mais le séparateur 9 peut aussi être du genre axial, dans lequel des pièceu incorporées 15 de giration communiquent d'abord un mouvement de cyclone à 1!écoulement de gaz comprimé, des ailettes déviatri<:es de giration 16 montées en aval servant de surfaces de choc.
Dans cet exemple, et selon une forme d'exécution préférée, on dispose en succession aussi bien des séparateurs 9, sous la forme décrite en premier lieu, que des séparateurs axiaux. Le séparateur axial 9, 15, 16 ne devient efficace qu'à grande vitesse d'écoulement, c'est-à-dire à grande puissance, et seconde alors l'effet séparateur de l'ap- pareil 9 à chambre 12 cylindrique ou prismatique et groupes d'aubes périphériques 13. A puissance plus faible, la giration ne suffit pas à susciter un effet séparateur dans l'appareil axial. Mais ce dernier ne provoque alors en aucune façdn de pertes de charge gênantes,
Il est toujours approprié de réaliser la tour, au- dessus du séparateur 9, sous forme d'espace d'amortissement 17 destiné à compenser de fortes variations de pression, cet espace 17 étant convenablement muni d'une sortie centrale 3 pour le gaz.
Les pièces de turbulence 10 situées sous les pulvé- risateurs 4 sont constituées par une grille, de préférence à
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éléments en nids d'abeilles. Les pièces de turbulence 11 inter- calées entre les pulvérisateurs 4 sont des anneaux coniques en tôle rattachés à l'enveloppe de la tour. L'eau de refroidis-. sement, quand elle est venue sur l'enveloppe s'égoutte de ces anneaux 11. Ceci contribue donc à favoriser l'effet de refroid- dissement. Les pulvérisateurs 4 sont par ailleurs des éjecteurs à giration; l'eau pulvérisée en sort ainsi en parapluie, comme il a été indiqué sur la figure 1. Les anneaux coniques 11 sont alors en même temps conformés commeanneaux de choc pour l'eau qui sort en parapluie des pulvérisateurs 4, ±lle rencontre ces anneaux 11 pratiquement à la perpendiculaire dans cet exemple.
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"Gas cooler, in particular air, under pressure".
The present invention relates to a gas cooler and more especially pressurized air.
There are known, among other devices for washing and cooling pressurized gases, zone scrubbers which consist of a tower with a lower inlet and an upper outlet for the pressurized gas, and with sprayers which, superimposed in the tank. axis of the tower, disperse cooling water.
These lavur certainly give good results for purifying gases laden with dust, but are not easily usable for cooling large tablets. To cool the latter efficiently, the thernodynamic parameters of the system, in particular the pressure of the cooling water
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and therefore the drop spectrum of the water diffused by the sprayers, as well as the speed at which the gas circulates, must be chosen so that the water is extracted from the gas in a large quantity.
In order to cool a pressurized gas, more especially compressed air, the operation is therefore generally carried out with towers which have incorporated parts in the form of clusters or sets of rings or else in the form of grids, these parts. constituting / separating surfaces for heat exchange and material transfer.
With these devices, it is true that sufficient cooling is achieved, but the pressure losses are significant and only convert a small amount into cooling power.
This results in poor performance. In addition, it is difficult to use devices equipped with these parts because of the risk of clogging, if only charged water is available for cooling water.
The object of the invention is to make it possible to shape a device of the type described, or zone scrubber, so that it can be used without difficulty for cooling gases and, more especially, air under pressure.
The invention relates to a device of the aforementioned type in which, in combination with the particular members described, a partition is placed at the head of the tower where a passage is provided for the pressurized gas which occupies a part of the section of the tower. - above which a separator with baffles or impact surfaces is placed,
This separator is surprisingly sufficient, in the device described, to prevent water from being entrained by the cooled gas. For this it is only necessary to give the passage of the partition, in connection with the baffles,
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dimensions such that the separator becomes sufficiently effective towards the drops of water to be separated;. this can be achieved without difficulty. The passage then determines the flow rate with which the gas enters the separator.
On the other hand, an evacuation leads from. the partition to the container.
If a baffle separator is mounted in the manner described, the pressure drops are low.
In the coolers according to the invention with moderate height dimensions, the fact that / the partition offers a passage provided over a part of the section of the tower does not sufficiently hamper the flow conditions inside the tower for harm the cooling effect.
For heights greater than 5 meters, however, it is appropriate, in further combination with the features described, to provide built-in turbulence parts below the sprayers and, where appropriate, between superimposed sprayers. The flow through / the tower becomes turbulent as it passes near these parts; thus simply obtains to take advantage of the entire section of the tower from the point of view of flow and therefore for the cooling work,
There are several possibilities in more detail for specifying the constitution of the device according to the invention or of its components. This is primarily the case for the baffle separator.
In a preferred embodiment, this separator is made in the form of a cylindrical or prismatic distributor chamber closed upwards, comprising on its periphery groups of blades forming baffles.
However, the baffle separator can also be produced as an axial device in which, in a known manner, a rotational component is first imparted to the flow, the separation being effected on gyration deflecting fins.
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An axial separator offering this construction can moreover be mounted downstream of a baffle separator of the type already described with a distributor chamber and groups of blades. The axial separator can then be designed without difficulty so as to be made practically active only at high power and thus when the gas passes through it at high speed, then coming to assist the baffle separator described, the pressure drops are low in such baffle or axial separators.
It is also recommended to construct the tower above the baffle separator in the form of a damping space in order to compensate for strong variations in pressure. It is advisable to provide such a space with a central outlet. for gas under pressure.
The turbulence pieces arranged under the sprayers are, in a preferred embodiment, formed by a grid, preferably with honeycomb elements.
The turbulence pieces interposed between the sprayers are preferably conical sheet metal rings attached to the casing of the tower, which make the flow turbulent in the region of its wall.
It is then possible, in another conformation, to produce sprayers in the form of rotating ejectors and the conical rings at the same time in the form of shock rings for the water which emerges as an umbrella from said sprayers and strikes. suitably the rings approximately perpendicular. The water which has come on the walls of the tower constantly flows in the form of drops from these shock or turbulence rings under the effect of the pressurized gas circulating, so that it continues to be active in cooling.
The advantages obtained by virtue of the invention lie above all in the fact that it is thus possible to use a
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pressurized areas also for cooling a compressed gas with an optimal cooling effect, for very low pressure losses and without risk of water entrainment.
The description which follows, with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples, will make it possible to clearly understand how the invention can be put into practice.
FIG. 1 is an axial section of a device according to the invention.
Figure 2 is a section along A-A of the device of Figure 1;
Figure 3 shows on a larger scale the detail 'B of the section of Figure 2.
FIG. 4 represents a variant of the device according to the invention.
Figures 5 and 6 are sections respectively along C-C and D-D of the device of Figure 4.
The device: if represented in the figures is used to cool a pressurized gas and, more specifically, compressed air. It comprises, in its construction of principle, a tower 1 with lower inlet 2 and upper outlet 3 for the pressurized gas, comprising, superimposed on the axis of the tower, sprayers 4 intended to disperse de'l'l'eau de refroi. - dementia. The sprayers 4 are attached to arms made in the form of pipes 5 connected for their part to a suitable riser 6. The cooling water is supplied by the column 6 and the arms 5. It is possible to climb before the sprayers 4. regulators to regulate the pressure.
In combination with this, there is placed in the head of the tower a partition 7 where a passage 8 is provided for the compressed gas, which occupies part of the section of the tower.
A separator 9 with impact surfaces or baffles, shaped as illustrated in the figures, 1 to 3, is placed on this partition.
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or alternatively as shown in Figures 4 to 6, In combination, incorporated swirl parts 10 or 11 are still located below the sprayers 4 and furthermore between superimposed sprayers 4.
In the embodiment of Figures 1 to 3, the separator 9 is equipped with a cylindrical or prismatic distributor chamber 12, formed upwardly, with on its periphery groups of blades 13 forming baffles; the various vanes are arranged with a gap 14 between them and are for example, seen: 3 in plan, shaped in a zigzag fashion,
But the separator 9 may also be of the axial type, in which built-in gyration parts 15 first impart cyclone motion to the flow of compressed gas, with downstream gyration vanes 16 serving as surfaces. of choc.
In this example, and according to a preferred embodiment, both separators 9, in the form described first, and axial separators are arranged in succession. The axial separator 9, 15, 16 becomes effective only at high flow speed, that is to say at high power, and then supports the separating effect of the apparatus 9 with cylindrical chamber 12 or prismatic and peripheral vane groups 13. At lower power, the gyration is not sufficient to create a separating effect in the axial apparatus. But the latter then in no way causes troublesome pressure drops,
It is always appropriate to make the tower, above the separator 9, in the form of a damping space 17 intended to compensate for strong variations in pressure, this space 17 being suitably provided with a central outlet 3 for the gas.
The turbulence parts 10 located under the sprayers 4 are formed by a grid, preferably
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honeycomb elements. The turbulence pieces 11 interposed between the sprayers 4 are conical sheet metal rings attached to the casing of the tower. Cooling water. When it comes to the casing, it drips from these rings 11. This therefore helps to promote the cooling effect. The sprayers 4 are also gyration ejectors; the sprayed water thus emerges from it in an umbrella, as has been indicated in FIG. 1. The conical rings 11 are then at the same time shaped as shock rings for the water which comes out in an umbrella from the sprayers 4, ± it meets these rings 11 almost perpendicular in this example.