CA2451082A1 - Dispositif et procede de stockage et de regeneration d'un fluide frigo-porteur sous forme diphasique - Google Patents
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- F25C1/00—Producing ice
- F25C1/08—Producing ice by immersing freezing chambers, cylindrical bodies or plates into water
Abstract
Dispositif de stockage d'un fluide frigo porteur (4), sous forme diphasique, destiné à circuler dans un circuit de transfert de chaleur (10), comportant :
un compartiment de stockage et de régénération (2) du fluide frigo porteur à
l'état diphasique ; au moins un moyen d'échange indirect de chaleur (6) entre un fluide frigorigène et le fluide frigo-porteur ; un moyen de circulation (8), pour faire circuler le fluide frigo-porteur, dans le circuit de transfert de chaleur ;un circuit de recyclage diphasique et de refroidissement du fluide frigo porteur. Ce dispositif comporte :un autre compartiment, de conditionnement (20) sous forme de coulis de glace, connecté au circuit de transfert de chaleur ; des moyens d'introduction d'une partie du fluide frigo-porteur, enrichie en phase solide, dans ledit autre compartiment ; un point de soutirage (24) sur le compartiment de stockage et régénération, et des moyens d'injection (26, 28) de fluide frigo-porteur en phase liquide, dans ledit autre compartiment ; et un organe mélangeur, coopérant avec ledit autre compartiment.
un compartiment de stockage et de régénération (2) du fluide frigo porteur à
l'état diphasique ; au moins un moyen d'échange indirect de chaleur (6) entre un fluide frigorigène et le fluide frigo-porteur ; un moyen de circulation (8), pour faire circuler le fluide frigo-porteur, dans le circuit de transfert de chaleur ;un circuit de recyclage diphasique et de refroidissement du fluide frigo porteur. Ce dispositif comporte :un autre compartiment, de conditionnement (20) sous forme de coulis de glace, connecté au circuit de transfert de chaleur ; des moyens d'introduction d'une partie du fluide frigo-porteur, enrichie en phase solide, dans ledit autre compartiment ; un point de soutirage (24) sur le compartiment de stockage et régénération, et des moyens d'injection (26, 28) de fluide frigo-porteur en phase liquide, dans ledit autre compartiment ; et un organe mélangeur, coopérant avec ledit autre compartiment.
Description
DISPOSITIF ET PROCEDE DE STOCKAGE ET DE REGENERATION D'UN FLUIDE
FRIGO-PORTEUR SOUS FORME DIPHASIQUE
La présente invention concerne le stockage et la régénération d'un fluide frigo-porteur.
Par "coulis de glace", on entend un fluide frigo-porteur comprenant deux phases d'un même corps en équilibre de fusion ou cristallisation, par exemple de l'eau additionnée d'un agent antigel, tel que du sel, de l'alcool, du monoéthylène-glycol ou du monopropylène-glycol. Ce corps en équilibre de fusion peut également être un eutectique. La phase solide sous forme divisée, par exemple des micro-cristaux de glace, est distribuée de manière homogène dans la phase liquide, au point d'obtenir une consistance du fluide frigo-porteur, pâteuse ou visqueuse, par exemple suffisamment fluide pour pouvoir pomper ledit fluide. Les fluides frigo-porteurs considérés selon l'invention, sont donc obtenus, stockés, transportés, et utilisés sous forme diphasique mélangée et homogène, en particulier dans une consistance proche d'un sorbet ou coulis de glace.
Les fluides frigo-porteurs comprennent une phase liquide et une phase solide en mélange homogène. Ce sont eux-mêmes en général des mélanges eau-alcool, eau-éthylène-glycol, eau-propylène-glycol, eau-glycérol, eau-ammoniac, eau-carbonate de potassium, eau-chlorure de calcium, eau-chlorure de magnésium, eau-acétate de potassium, etc... ; d'autres types de mélanges, ne comportant pas d'eau, peuvent également convenir.
De tels fluides frigo-porteurs sont très performants, ils absorbent la chaleur par fusion de leur phase solide, par rapport à des fluides frigo-porteurs liquides classiques, qui absorbent la chaleur, uniquement par réchauffement (chaleur sensible).
Pour simplifier la présentation de l'invention, on parlera ci-après de fluide frigo-porteur du type coulis de glace, lequel devra être compris comme un fluide tel que précédemment défini.
Par fluide frigo-porteur en phase liquide, il faudra entendre, par différence, un fluide essentiellement en phase liquide, c'est-à-dire avec une concentration faible, voire nulle, de micro-cristaux.
Par le document US-A-2 902 839, on connait un dispositif de stockage et de régénération d'un fluide frigo-porteur, sous forme diphasique,
FRIGO-PORTEUR SOUS FORME DIPHASIQUE
La présente invention concerne le stockage et la régénération d'un fluide frigo-porteur.
Par "coulis de glace", on entend un fluide frigo-porteur comprenant deux phases d'un même corps en équilibre de fusion ou cristallisation, par exemple de l'eau additionnée d'un agent antigel, tel que du sel, de l'alcool, du monoéthylène-glycol ou du monopropylène-glycol. Ce corps en équilibre de fusion peut également être un eutectique. La phase solide sous forme divisée, par exemple des micro-cristaux de glace, est distribuée de manière homogène dans la phase liquide, au point d'obtenir une consistance du fluide frigo-porteur, pâteuse ou visqueuse, par exemple suffisamment fluide pour pouvoir pomper ledit fluide. Les fluides frigo-porteurs considérés selon l'invention, sont donc obtenus, stockés, transportés, et utilisés sous forme diphasique mélangée et homogène, en particulier dans une consistance proche d'un sorbet ou coulis de glace.
Les fluides frigo-porteurs comprennent une phase liquide et une phase solide en mélange homogène. Ce sont eux-mêmes en général des mélanges eau-alcool, eau-éthylène-glycol, eau-propylène-glycol, eau-glycérol, eau-ammoniac, eau-carbonate de potassium, eau-chlorure de calcium, eau-chlorure de magnésium, eau-acétate de potassium, etc... ; d'autres types de mélanges, ne comportant pas d'eau, peuvent également convenir.
De tels fluides frigo-porteurs sont très performants, ils absorbent la chaleur par fusion de leur phase solide, par rapport à des fluides frigo-porteurs liquides classiques, qui absorbent la chaleur, uniquement par réchauffement (chaleur sensible).
Pour simplifier la présentation de l'invention, on parlera ci-après de fluide frigo-porteur du type coulis de glace, lequel devra être compris comme un fluide tel que précédemment défini.
Par fluide frigo-porteur en phase liquide, il faudra entendre, par différence, un fluide essentiellement en phase liquide, c'est-à-dire avec une concentration faible, voire nulle, de micro-cristaux.
Par le document US-A-2 902 839, on connait un dispositif de stockage et de régénération d'un fluide frigo-porteur, sous forme diphasique,
2 mais pas sous forme de coulis de glace, destiné à circuler uniquement sous forme liquide dans un circuit de transfert de chaleur. Ce dernier comporte un ou plusieurs échangeurs de chaleur entre le fluide frigo-porteur froid et sous forme liquide et l'extérieur.
Ledit dispositif comporte - un compartiment de stockage du fluide frigo-porteur à l'état diphasique, en équilibre de fusion ;
- au moins un moyen d'échange indirect de chaleur entre un fluide frigorigène et le fluide frigo-porteur, en phase liquide, associé audit compartiment, et plus précisément disposé au sein dudit compartiment ;
- un moyen de circulation, du type pompe, pour faire circuler le fluide frigo-porteur, prélevé à l'état liquide à l'état froid dans ledit compartiment, dans le circuit de transfert de chaleur, et le réinjecter dans ledit compartiment ;
- un circuit de recyclage diphasique et de refroidissement du fluide frigo-porteur au sein dudit compartiment, comportant un point de soutirage en partie inférieure dudit compartiment, ledit circuit de recyclage intégrant le moyen d'échange indirect de chaleur, et comportant un moyen d'aspiration/refoulement de fluide frigo-porteur.
Le moyen d'échange indirect de chaleur est un échangeur à
s«rface raclée, générant une prise en masse du fluide friao-porteur sur une surface de raclage. La séparation du fluide frigo-porteur sous forme solide de la surface de raclage nécessite des efforts importants, allant ainsi à l'encontre d'une diminution de consommation d'énergie de fonctionnement pour le dispositif.
Conformément au document EP-0 629 826, on connaît un dispositif de transfert de froid comportant un compartiment vertical destiné à stocker et à
alimenter un circuit de transfert de chaleur avec un fluide frigo-porteur du type coulis de glace. Le dispositif comprend un moyen d'échange indirect de chaleur entre un fluide frigorigène et le fluide frigo-porteur, placé à l'extérieur de l'enceinte de stockage. Ce dernier est puisé en phase liquide à un niveau inférieur du compartiment de stockage, pour être réinjecté à un niveau supérieur, une fois enrichi en micro-cristaux de phase solide.
Un moyen d'extraction est également prévu pour alimenter le circuit de transfert de chaleur en fluide frigo-porteur du type coulis de glace. Ce moyen d'extraction comprend un cône débouchant sur un conduit dans le
Ledit dispositif comporte - un compartiment de stockage du fluide frigo-porteur à l'état diphasique, en équilibre de fusion ;
- au moins un moyen d'échange indirect de chaleur entre un fluide frigorigène et le fluide frigo-porteur, en phase liquide, associé audit compartiment, et plus précisément disposé au sein dudit compartiment ;
- un moyen de circulation, du type pompe, pour faire circuler le fluide frigo-porteur, prélevé à l'état liquide à l'état froid dans ledit compartiment, dans le circuit de transfert de chaleur, et le réinjecter dans ledit compartiment ;
- un circuit de recyclage diphasique et de refroidissement du fluide frigo-porteur au sein dudit compartiment, comportant un point de soutirage en partie inférieure dudit compartiment, ledit circuit de recyclage intégrant le moyen d'échange indirect de chaleur, et comportant un moyen d'aspiration/refoulement de fluide frigo-porteur.
Le moyen d'échange indirect de chaleur est un échangeur à
s«rface raclée, générant une prise en masse du fluide friao-porteur sur une surface de raclage. La séparation du fluide frigo-porteur sous forme solide de la surface de raclage nécessite des efforts importants, allant ainsi à l'encontre d'une diminution de consommation d'énergie de fonctionnement pour le dispositif.
Conformément au document EP-0 629 826, on connaît un dispositif de transfert de froid comportant un compartiment vertical destiné à stocker et à
alimenter un circuit de transfert de chaleur avec un fluide frigo-porteur du type coulis de glace. Le dispositif comprend un moyen d'échange indirect de chaleur entre un fluide frigorigène et le fluide frigo-porteur, placé à l'extérieur de l'enceinte de stockage. Ce dernier est puisé en phase liquide à un niveau inférieur du compartiment de stockage, pour être réinjecté à un niveau supérieur, une fois enrichi en micro-cristaux de phase solide.
Un moyen d'extraction est également prévu pour alimenter le circuit de transfert de chaleur en fluide frigo-porteur du type coulis de glace. Ce moyen d'extraction comprend un cône débouchant sur un conduit dans le
3 compartiment de stockage. L'ouverture du cône se situe à un niveau supérieur et où le fluide frigo-porteur est riche en phase solide (micro-cristaux de glace).
Un moyen d'agitation est disposé dans le cône, de manière à créer une turbulence dans le fluide frigo-porteur extrait, régénérant le coulis de glace.
Un tel dispositif ne permet pas de contrôler avec précision la concentration en micro-cristaux dans le fluide frigo-porteur du type coulis de glace, extrait pour alimenter le circuit de transfert de chaleur. En outre, l'alimentation du moyen d'échange indirect de chaleur se fait sous la pression hydraulique du fluide frigo-porteur contenu dans le compartiment de stockage.
Ceci peut s'avérer gênant lors d'opérations de maintenance, a fortiori, lorsque le compartiment de stockage est très grand. Une hauteur importante de stockage du coulis de glace, peut, avec certains mélanges, amener à une stratification pouvant détériorer, de façon notoire, la qualité du coulis de glace qui sera injectée dans l'installation. Un dessèchement de la couche haute peut se produire, engendrant une température non optimale. Cet inconvénient est d'autant plus marquant lorsque le coulis de glace n'est pas utilisé en permanence.
On connat ainsi galement un procd de stockage et de rgnrati on d'un fluide frigo-porteur, sous forme diphasique, destin alimentersous forme liquide, un ou plusieurs changeurs de chaleur appartena nt un circuit de transfert de chaleur, consistant (a) disposer d'un fluide frigo-porteur comprenant une phase solide en quilibre de fusion avec une phase liquide ;
(b) faire circuler le fluide frigo-porteur, sous forme liquide, dans un circuit comprenant le ou les changeurs de chaleur, ainsi que dans un compartiment de stockage et rgnration associ un moyen d'change indirect de chaleur ;
(c) stocker le fluide frigo-porteur dans le compartiment, permettant une dcantation entre la phase liquide et la phase solide dudit fluide ;
(d) prlever dans le compartiment le fluide frigo-porteur, essentiellement en phase liquide, et le faire circuler dans le moyen d'change indirect de chaleur, de manire le transformer en phase solide, laquelle est dissocie aux micro-cristaux ;
(e) rinjecter le fluide frigo-porteur riche en micro-cristaux sortant du moyen d'change indirect de chaleur, dans le compartiment.
Un moyen d'agitation est disposé dans le cône, de manière à créer une turbulence dans le fluide frigo-porteur extrait, régénérant le coulis de glace.
Un tel dispositif ne permet pas de contrôler avec précision la concentration en micro-cristaux dans le fluide frigo-porteur du type coulis de glace, extrait pour alimenter le circuit de transfert de chaleur. En outre, l'alimentation du moyen d'échange indirect de chaleur se fait sous la pression hydraulique du fluide frigo-porteur contenu dans le compartiment de stockage.
Ceci peut s'avérer gênant lors d'opérations de maintenance, a fortiori, lorsque le compartiment de stockage est très grand. Une hauteur importante de stockage du coulis de glace, peut, avec certains mélanges, amener à une stratification pouvant détériorer, de façon notoire, la qualité du coulis de glace qui sera injectée dans l'installation. Un dessèchement de la couche haute peut se produire, engendrant une température non optimale. Cet inconvénient est d'autant plus marquant lorsque le coulis de glace n'est pas utilisé en permanence.
On connat ainsi galement un procd de stockage et de rgnrati on d'un fluide frigo-porteur, sous forme diphasique, destin alimentersous forme liquide, un ou plusieurs changeurs de chaleur appartena nt un circuit de transfert de chaleur, consistant (a) disposer d'un fluide frigo-porteur comprenant une phase solide en quilibre de fusion avec une phase liquide ;
(b) faire circuler le fluide frigo-porteur, sous forme liquide, dans un circuit comprenant le ou les changeurs de chaleur, ainsi que dans un compartiment de stockage et rgnration associ un moyen d'change indirect de chaleur ;
(c) stocker le fluide frigo-porteur dans le compartiment, permettant une dcantation entre la phase liquide et la phase solide dudit fluide ;
(d) prlever dans le compartiment le fluide frigo-porteur, essentiellement en phase liquide, et le faire circuler dans le moyen d'change indirect de chaleur, de manire le transformer en phase solide, laquelle est dissocie aux micro-cristaux ;
(e) rinjecter le fluide frigo-porteur riche en micro-cristaux sortant du moyen d'change indirect de chaleur, dans le compartiment.
4 Le but de la présente invention est de stocker et de régénérer, de façon permanente, un fluide frigo-porteur, type coulis de glace, pour qu'il soit opérationnel de façon permanente, même après de longs arrêts d'utilisation.
Un autre but de la présente invention vise à optimiser la consistance d'un fluide frigo-porteur du type coulis de glace, c'est-à-dire optimiser la concentration de micro-cristaux dans le fluide frigo-porteur et en particulier à contrôler cette concentration, pour obtenir un stockage maximum.
Un autre but de la présente invention vise à contrôler et à modifier, le cas échéant, cette concentration en micro-cristaux, en vue d'améliorer ou d'adapter les propriétés frigorifiques du fluide frigo-porteur du type coulis de glace, à l'utilisation.
Un but additionnel de la présente invention vise à simplifier les installations mettant en oeuvre un tel fluide frigo-porteur d'une part, et à
faciliter les opérations de maintenance d'autre part.
Selon l'invention, le dispositif comporte - un autre compartiment de conditionnement sous forme de coulis de glace, connecté au circuit de transfert de chaleur, lui-même alimenté en fluide frigo-porteur du type coulis de glace ;
- des moyens d'introduction d'une partie du fluide frigo-porteur, enrichie en phase solide, en dehors du moyen d'échange indirect de chaleur dans ledit autre compartiment, à un niveau supérieur ;
- un point de soutirage complémentaire sur le compartiment de stockage et régénération, en partie inférieure, et des moyens d'injection de fluide frigo-porteur en phase liquide, dans ledit autre compartiment ;
- et un organe mélangeur coopérant avec ledit autre compartiment, pour mélanger les phases liquide et solide du fluide frigo-porteur.
En outre, le procédé conforme à l'invention se différencie du procédé identifié précédemment par référence aux étapes dites (a) à (e), par le fait que (f) on sépare et stocke une partie du fluide frigo-porteur riche en phase solide dans un autre compartiment de conditionnement sous forme de coulis de glace ;
(g) on injecte dans ledit autre compartiment une partie de fluide frigo-porteur pauvre en phase solide, prélevée dans le compartiment de stockage et régénération ;
(h) on mélange les phases solide et liquide du fluide frigo-porteur dans ledit autre compartiment ;
(i) on utilise le fluide frigo-porteur obtenu sous (h) pour mettre en oeuvre l'étape (a), par prélèvement du fluide frigo-porteur
Un autre but de la présente invention vise à optimiser la consistance d'un fluide frigo-porteur du type coulis de glace, c'est-à-dire optimiser la concentration de micro-cristaux dans le fluide frigo-porteur et en particulier à contrôler cette concentration, pour obtenir un stockage maximum.
Un autre but de la présente invention vise à contrôler et à modifier, le cas échéant, cette concentration en micro-cristaux, en vue d'améliorer ou d'adapter les propriétés frigorifiques du fluide frigo-porteur du type coulis de glace, à l'utilisation.
Un but additionnel de la présente invention vise à simplifier les installations mettant en oeuvre un tel fluide frigo-porteur d'une part, et à
faciliter les opérations de maintenance d'autre part.
Selon l'invention, le dispositif comporte - un autre compartiment de conditionnement sous forme de coulis de glace, connecté au circuit de transfert de chaleur, lui-même alimenté en fluide frigo-porteur du type coulis de glace ;
- des moyens d'introduction d'une partie du fluide frigo-porteur, enrichie en phase solide, en dehors du moyen d'échange indirect de chaleur dans ledit autre compartiment, à un niveau supérieur ;
- un point de soutirage complémentaire sur le compartiment de stockage et régénération, en partie inférieure, et des moyens d'injection de fluide frigo-porteur en phase liquide, dans ledit autre compartiment ;
- et un organe mélangeur coopérant avec ledit autre compartiment, pour mélanger les phases liquide et solide du fluide frigo-porteur.
En outre, le procédé conforme à l'invention se différencie du procédé identifié précédemment par référence aux étapes dites (a) à (e), par le fait que (f) on sépare et stocke une partie du fluide frigo-porteur riche en phase solide dans un autre compartiment de conditionnement sous forme de coulis de glace ;
(g) on injecte dans ledit autre compartiment une partie de fluide frigo-porteur pauvre en phase solide, prélevée dans le compartiment de stockage et régénération ;
(h) on mélange les phases solide et liquide du fluide frigo-porteur dans ledit autre compartiment ;
(i) on utilise le fluide frigo-porteur obtenu sous (h) pour mettre en oeuvre l'étape (a), par prélèvement du fluide frigo-porteur
5 conditionné sous forme de coulis de glace dans ledit autre compartiment, et en le réinjectant, en aval du ou des échangeurs de chaleur du circuit de transfert de chaleur dans le compartiment de stockage et régénération, et/ou par exemple à l'entrée du moyen d'échange indirect de chaleur.
Selon un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, le moyen d'échange indirect de chaleur comprend une enceinte de cristallisation pourvue, d'une part d'au moins un orifice de prélèvement du fluide frigo-porteur appauvri en phase solide, communiquant avec le compartiment de stockage et régénération en partie inférieure, et d'autre part, d'une ouverture d'expulsion du fluide frigo-porteur (4) enrichi en phase solide ;
- au moins un disque creux monté fixe dans l'enceinte de cristallisation au contact du flux de circulation du fluide frigo-porteur de l'orifice de prélèvement à l'ouverture d'expulsion, ledit disque étant traversé
intérieurement par un fluide frigorigène en cours d'évaporation ou un frigo-porte..r à p!!~s basse température ;
- un ensemble de bras de balayage montés sur un axe, lequel est entraîné en rotation par un moto-réducteur, et disposés par rapport au(aux) disques) de manière à balayer sa surface au contact du fluide frigo-porteur, et expulser le fluide frigo-porteur enrichi en phase solide vers l'ouverture expulsion.
Selon un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, le moyen d'échange indirect de chaleur comprend un ensemble de disques creux, disposés parallèlement les uns aux autres et espacés entre eux, et en ce qu'au moins une partie des bras de balayage, montés fixes sur l'axe du moto-réducteur, sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, et en passant d'un disque au disque adjacent, ou en passant d'une face d'un disque à sa face adjacente, pour forcer la circulation du fluide frigo-porteur à
l'intérieur de l'enceinte de cristallisation, l'ensemble des bras de balayage constituant ainsi les moyens d'aspiration/refoulement pour le recyclage du fluide frigo-porteur au sein du compartiment de stockage et régénération.
Selon un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, le moyen d'échange indirect de chaleur comprend une enceinte de cristallisation pourvue, d'une part d'au moins un orifice de prélèvement du fluide frigo-porteur appauvri en phase solide, communiquant avec le compartiment de stockage et régénération en partie inférieure, et d'autre part, d'une ouverture d'expulsion du fluide frigo-porteur (4) enrichi en phase solide ;
- au moins un disque creux monté fixe dans l'enceinte de cristallisation au contact du flux de circulation du fluide frigo-porteur de l'orifice de prélèvement à l'ouverture d'expulsion, ledit disque étant traversé
intérieurement par un fluide frigorigène en cours d'évaporation ou un frigo-porte..r à p!!~s basse température ;
- un ensemble de bras de balayage montés sur un axe, lequel est entraîné en rotation par un moto-réducteur, et disposés par rapport au(aux) disques) de manière à balayer sa surface au contact du fluide frigo-porteur, et expulser le fluide frigo-porteur enrichi en phase solide vers l'ouverture expulsion.
Selon un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, le moyen d'échange indirect de chaleur comprend un ensemble de disques creux, disposés parallèlement les uns aux autres et espacés entre eux, et en ce qu'au moins une partie des bras de balayage, montés fixes sur l'axe du moto-réducteur, sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, et en passant d'un disque au disque adjacent, ou en passant d'une face d'un disque à sa face adjacente, pour forcer la circulation du fluide frigo-porteur à
l'intérieur de l'enceinte de cristallisation, l'ensemble des bras de balayage constituant ainsi les moyens d'aspiration/refoulement pour le recyclage du fluide frigo-porteur au sein du compartiment de stockage et régénération.
6 Selon un mode de réalisation, le dispositif conforme à l'invention comporte une pluralité de moyens d'échange indirect de chaleur, associés à un seul et même compartiment de stockage et régénération, et répartis autour dudit compartiment, lequel s'étend concentriquement autour de l'unique autre compartiment de conditionnement.
Le dispositif conforme à l'invention présente l'avantage de maintenir en mouvement le fluide frigo-porteur, tout au long de sa circulation dans les deux compartiments, respectivement de stockage et régénération, et de conditionnement, en particulier dans le moyen d'échange indirect de chaleur, évitant ainsi une prise en masse risquant de bloquer la circulation par le fluide congelé.
Un autre avantage est lié à la grande quantité de fluide frigo-porteur, qu'il est possible de stocker sous forme diphasique en équilibre de fusion, en prévision d'une alimentation de tout circuit de transfert de froid.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention également de la description détaillée ci-après, en référence aux dessins, sont donnés à
titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe d'un dispositif de stockage, régénération et conditionnement, conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique et partielle du dispositif de dessus de la figure 1 ;
- les figures 3 et 4 sont des vues en coupe du moyen d'échange indirect de chaleur, incorporé dans le dispositif conforme à l'invention, respectivement en coupe perpendiculaire à l'axe, et selon l'axe dudit moyen ;
- les figures 5 à 9 sont des détails des figures 3 et 4 ;
- la figure 10 est une vue en coupe d'un autre exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention ;
- la figure 11 est une vue selon la ligne A-A de la figure 10 ;
- la figure 12 représente un détail du moyen d'échange indirect de chaleur du dispositif conforme à l'invention ;
- la figure 13 représente une coupe éclatée selon la ligne XIII-XIII de la figure 12.
La figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de stockage, régénération et conditionnement conforme à l'invention. Ce dernier comprend un compartiment de stockage et de régénération 2 contenant un fluide frigo-porteur 4 à l'état diphasique en équilibre de fusion ou cristallisation.
Le
Le dispositif conforme à l'invention présente l'avantage de maintenir en mouvement le fluide frigo-porteur, tout au long de sa circulation dans les deux compartiments, respectivement de stockage et régénération, et de conditionnement, en particulier dans le moyen d'échange indirect de chaleur, évitant ainsi une prise en masse risquant de bloquer la circulation par le fluide congelé.
Un autre avantage est lié à la grande quantité de fluide frigo-porteur, qu'il est possible de stocker sous forme diphasique en équilibre de fusion, en prévision d'une alimentation de tout circuit de transfert de froid.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention également de la description détaillée ci-après, en référence aux dessins, sont donnés à
titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe d'un dispositif de stockage, régénération et conditionnement, conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique et partielle du dispositif de dessus de la figure 1 ;
- les figures 3 et 4 sont des vues en coupe du moyen d'échange indirect de chaleur, incorporé dans le dispositif conforme à l'invention, respectivement en coupe perpendiculaire à l'axe, et selon l'axe dudit moyen ;
- les figures 5 à 9 sont des détails des figures 3 et 4 ;
- la figure 10 est une vue en coupe d'un autre exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention ;
- la figure 11 est une vue selon la ligne A-A de la figure 10 ;
- la figure 12 représente un détail du moyen d'échange indirect de chaleur du dispositif conforme à l'invention ;
- la figure 13 représente une coupe éclatée selon la ligne XIII-XIII de la figure 12.
La figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de stockage, régénération et conditionnement conforme à l'invention. Ce dernier comprend un compartiment de stockage et de régénération 2 contenant un fluide frigo-porteur 4 à l'état diphasique en équilibre de fusion ou cristallisation.
Le
7 dispositif conforme à l'invention comprend également un moyen d'échange indirect de chaleur 6 entre un fluide frigorigène et le fluide frigo-porteur 4 essentiellement en phase liquide. Le moyen d'échange indirect de chaleur 6 est associé au compartiment de stockage et régénération 2.
Un moyen de circulation 8 du type pompe représenté par exemple à la figure 2 est prévu pour faire circuler le fluide frigo-porteur 4 prélevé
dans le compartiment de stockage et régénération 2, dans un circuit de transfert de chaleur 10 comportant un ou plusieurs échangeurs de chaleur 12. Le circuit de transfert de chaleur 10 débouche en aval des moyens d'échange de chaleur 12 dans le compartiment de stockage et de régénération 12.
A titre de variante non représentée aux figures, il est également possible de réinjecter le fluide frigo-porteur 4, en aval du ou des moyens d'échange de chaleur 12, directement dans le moyen d'échange indirect de chaleur 6 si le retour du fluide frigo-porteur 4 est à une température plus élevée que la température de cristallisation.
Le circuit de transfert de chaleur 10 débouche ainsi par exemple dans le compartiment de stockage et de régénération 2, par l'intermédiaire d'une ouverture 2a.
Le volume dans lequel débouche le circuit de transfert de chaleur 10 est de préférence partiellement séparé ou délimité par rapport au restant du compartiment de stnrkage et de régénération 2, et peut comprendre dans sa partie basse des grilles 14 susceptibles de confiner le fluide d'un frigo-porteur 4 en phase solide dans ledit compartiment de stockage et régénération 2. Les grilles 14, constituant ainsi un filtre peuvent être supprimées lorsque le compartiment de stockage et régénération 2 est suffisamment grand pour obtenir une bonne décantation du fluide frigo-porteur 4 en phase liquide, vers le bas.
Le compartiment de stockage et régénération 2 délimite une zone centrale de décantation 2b dont la partie inférieure disposée d'une part entre les grilles 14 et d'autre part entre deux parois de séparation 16 et 18. La première paroi de séparation 16 permet d'obtenir une séparation partielle entre la zone de stockage et régénération 2b et la zone comportant le moyen d'échange indirect de chaleur 6. La seconde paroi de séparation 18 permet d'obtenir une séparation partielle entre la zone de stockage et régénération 2b et un autre compartiment de conditionnement 20 sous forme d'un coulis de glace, dudit fluide frigo-porteur 4. Ce second compartiment 20 est connecté au g circuit de transfert de chaleur 10 par l'intermédiaire d'une ouverture 22 associée au moyen de circulation 8. L'autre compartiment de conditionnement 20 est également alimenté en fluide frigo-porteur 4 du type coulis de glace.
Le dispositif conforme à l'invention comprend également un circuit de recyclage diphasique et de refroidissement du fluide frigo-porteur 4 au sein du compartiment de stockage et régénération 2. Ce circuit de recyclage diphasique et de refroidissement comporte au moins un point de soutirage 24 en partie inférieure dudit compartiment de stockage et régénération 2. Les grilles 14 sont espacées des parois latérales 2e correspondantes pour constituer des couloirs de circulation débouchant sur le ou les points de soutirage 24, alimentant le moyen d'échange indirect de chaleur 6. Le circuit de recyclage et de refroidissement intègre également les moyens d'échange de chaleur indirect 6 et comporte en outre un moyen d'aspiration et de refoulement du fluide frigo-porteur 4. Le fluide frigo-porteur 4 est ainsi aspiré
dans le moyen d'échange indirect de chaleur 6, tel que cela est représenté par exemple à la figure 4 par les flèches "A".
L'autre compartiment de conditionnement 20 et le moyen d'échange indirect 6 sont par exemple disposés de part et d'autre de la zone centrale de stockage et régénération 2b, constituant principalement le compartiment de stockage et de régénération 2 du fluide frigo-porteur 4.
L'autre compartiment de conditionnement 20 est alimenté à un niveau supérieur par au moins une partie du fluide frigo-porteur 4 enrichi en phase solide en dehors du moyen d'échange indirect de chaleur lui-même, et ce à l'aide de moyens d'introduction 72.
Un point de soutirage complémentaire sur le compartiment de stockage et de régénération 2, et ce en partie inférieure, associé à des moyens d'injection 26 de fluide frigo-porteur 4 en phase liquide dans ledit autre compartiment de conditionnement 20, est également prévu.
Le fluide frigo-porteur 4 en phase liquide est ainsi apporté dans l'autre compartiment de conditionnement 20 par exemple à l'aide d'un tube de répartition 28 disposé sensiblement dans sa partie centrale.
Un organe mélangeur 30 est également prévu pour coopérer avec l'autre compartiment de conditionnement 20, de manière à mélanger les phases liquide et solide du fluide frigo-porteur 4 contenues dans ledit autre compartiment 20. Le dispositif conforme à l'invention comprend également un détecteur de niveau 32 permettant de déterminer le niveau de remplissage de l'autre compartiment de conditionnement 20 par le fluide frigo-porteur 4 sous forme de coulis de glace.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif comprend également un organe de mesure 34 pour déterminer la concentration en phase solide du fluide frigo-porteur 4 sous forme de coulis de glace dans l'autre compartiment de conditionnement 20. L'organe de mesure 34 est par exemple réalisé avec un capteur de température, ou de conductivité électrique ou capacitive, ou des moyens de mesure d'opacité, associé à des moyens d'analyse adéquats, du type électronique ou microprocesseur.
Le moyen de circulation 8 permet de réinjecter en aval du ou des échangeurs de chaleur 12 du circuit de transfert de chaleur 10, le fluide frigo-porteur 4, par exemple dans le compartiment de stockage et régénération 2, à l'aide d'un orifice 2a ménagé dans ce dernier à un niveau inférieur.
Selon une variante de réalisation du dispositif conforme à
l'invention, le moyen de circulation 8 et le circuit de transfert de chaleur 10 sont connectés également ou uniquement sur le moyen d'échange de chaleur indirect 6, afin d'y réinjecter directement le fluide frigo-porteur 4 en aval du ou des échangeurs de chaleur 12.
Le moyen d'échange de chaleur indirect 6 est schématisé plus précisément aux figures 2, 3 et 4.
Le moy°n d'bchangs indirect de chaleuf 6 comprend une enceinte 6a de cristallisation pourvue, d'une part d'au moins un orifice de prélèvement 6b du fluide frigo-porteur 4 appauvri en phase solide, communiquant via les orifices de prélèvement 24 avec le compartiment de stockage et régénération 2 en partie inférieure, et d'autre part une ouverture d'expulsion 6c du fluide frigo-porteur 4 enrichi en phase solide.
Le moyen d'échange indirect de chaleur 6 comprend également au moins un disque creux 40 monté fixe dans l'enceinte 6a, au contact du flux de circulation du fluide frigo-porteur 4 de l'orifice de prélèvement 6b à
l'ouverture d'expulsion 6c. Le disque creux 40 est traversé intérieurement par un fluide frigorigène en cours d'évaporation, par exemple NH3. Le ou les disques creux sont alimentés par ce fluide frigorigène par l'intermédiaire d'un groupe frigorifique 50 disposé par exemple à côté du moyen d'échange de chaleur 6. A
titre de variante conforme à l'invention, le fluide frigorigène peut être remplacé
35 par un autre fluide frigo-porteur, distinct de celui circulant dans le circuit de transfert de chaleur 10, mais plus froid.
Le moyen d'échange indirect de chaleur 6 comprend également un ensemble de bras de balayage 60 montés sur un axe 62, lequel est entraîné en rotation par un moteur-réducteur 64. Les bras de balayage 60 sont disposés par rapport aulx) disques) creux 40, de manière à balayer leur surface au 5 contact du fluide frigo-porteur 4 et à expulser le fluide frigo-porteur 4 enrichi, en cours de sur-refroidissement vers l'ouverture d'expulsion 6c de l'enceinte 6a.
La cristallisation du fluide frigo-porteur 4 se fait ainsi directement dans le flux refoulé et expulsé. L'expulsion du fluide frigo-porteur 4 et plus précisément le refoulement de ce fluide frigo-porteur 4 est schématisé par des flèches "R"
10 comme cela est représenté aux figures 4 et 3. Le retour du fluide frigo-porteur 4 ou du coulis de glace se fait en aval des échangeurs de chaleur 12. Le ou chaque disque creux 40 présente un passage central 41 traversé par l'axe 62.
Le fluide frigo-porteur 4 est ainsi aspiré au travers des ouvertures de prélèvement 6b, pour ensuite circuler à partir du ou des passages 41 vers la périphérie de chaque disque creux 40, et ce par centrifugation.
Un exemple de réalisation d'un disque creux 40 est représenté aux figures 12 et 13. Le disque creux 40 comprend par exemple deux plaques latérales 42, et une plaque intermédiaire 43, pourvue chacune d'un passage central 41.
La plaque intermédiaire 43, découpée en serpentins 43a est prise et enserrée de façon intime et étanche entre les plaques latérales 42. Les serpentins 43a réalisent ainsi le chemin de circulation pour un fluide frigorigène, dont la circulation est schématisée par exemple par les flèches Fe et Fs sur les figures 3 et 12. Les flèches Fe et Fs correspondent respectivement aux directions d'entrée et de sortie du fluide frigorigène circulant dans le disque creux 40.
Le moyen d'échange indirect de chaleur 6 comprend par exemple un ensemble de disques creux 40 disposés parallèlement les uns aux autres et espacés entre eux. Au moins une partie des bras de balayage 60 montés fixés sur l'axe 62 du moteur-réducteur 64 sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, en passant d'un disque au disque adjacent, ou en passant d'une face d'un disque à sa face adjacente, pour forcer la circulation du fluide frigo-porteur 4 à l'intérieur de l'enceinte de cristallisation 6a. L'ensemble des bras de balayage 60 constitue ainsi les moyens d'aspiration et de refoulement pour le recyclage du fluide frigo-porteur 4 au sein du compartiment de stockage et de régénération 2. La rotation des bras de balayage 60 est schématisée par la flèche "V" aux figures 3 et 4.
Avantageusement, l'ouverture d'expulsion 6c est conformée, positionnée et orientée de manière à expulser le fluide frigo-porteur 4 enrichi en phase solide vers l'autre compartiment de conditionnement 20,constituant ainsi des moyens d'introduction dans ce dernier. Les bras de balayage 60 peuvent présenter différentes formes représentées à titre d'exemple aux figures 5 à 9.
Les bras de balayage 60 peuvent ainsi être incurvés comme cela est représenté aux figures 6 et 8, ou coudés comme cela est représenté aux figures 5 et 7. Le nombre de bras de balayage 60 pour balayer une surface d'un disque creux peut également varier. En effet, il est possible comme cela est représenté aux figures 5 et 6, de balayer une surface d'un disque creux 40 à l'aide de deux bras de balayage 60, ou par exemple à l'aide de quatre bras de balayage 60, comme cela est représenté aux figures 7 et 8. Cette énumération n'est nullement limitative. II est également possible de rajouter davantage de bras de balayage 60, pour balayer une même surface. Le terme "balayage" doit être compris au sens large, c'est-à-dire englobant également des bras 60 favorisant une perturbation de la couche limite sur-refroidie au voisinage du disque creux 40. Par couche limite sur-refroidie, on entend le film qui se refroidit au contact avec le disque creux 40. Le terme "balayage" ne veut pas dire ohli~atnira"mont n~ ~~il y a contact mécanique entre les bras et la surface du disque creux 40, par exemple par l'intermédiaire de balais 41. Le terme "sur-refroidissement" doit être compris comme un refroidissement à une température plus basse que la température habituelle de congélation.
La figure 9 montre un exemple de réalisation où les bras de balayage 60 adjacents sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre.
Selon l'exemple de réalisation (cf. figure 1 ), l'ouverture d'expulsion 6c est positionnée et orientée de manière à expulser le fluide frigo-porteur 4 enrichi en phase solide dans le compartiment de stockage et régénération 2, et plus précisément dans la zone centrale 2b à un niveau supérieur. Les moyens d'introduction 72 s'étendent alors à un niveau supérieur dans ledit compartiment de stockage et de régénération 2. Ils comportent des pales mobiles 70 agencées pour pousser le fluide frigo-porteur 4 vers et dans le compartiment de conditionnement 20. Les pales mobiles 70 sont avantageusement montées sur une chaîne ou une bande entraînée par un moteur-réducteur 74.
Selon un autre exemple de réalisation du dispositif conforme à
l'invention, représenté aux figures 10 et 11, les pales mobiles 170 sont montées sur les bras horizontaux 172, eux-mêmes fixés sur un axe vertical 174 entraîné par un moto-réducteur 176. Les pales mobiles 170 sont par exemple orientables par rapport à leurs bras horizontaux de montage 172 comme cela est schématisé à la figure 11 par les flèches "W".
Dans cet exemple de réalisation, le dispositif conforme à l'invention comporte une pluralité de moyens d'échange indirect de chaleur 6 (dont un seul est représenté à la figure 11 ), associés à un seul et même compartiment de stockage et régénération 2. Les moyens d'échange de chaleur indirect 6 sont répartis autour du compartiment de stockage et de régénération, lequel s'étend lui-même concentriquement autour de l'unique autre compartiment de conditionnement 20.
La paroi 20a délimitant l'autre compartiment de conditionnement 20 présente une hauteur préférentielle n'altérant pas substantiellement l'alimentation en fluide frigo-porteur 4 en phase solide à partir des pales 170.
Un organe mélangeur 30 plongeant dans l'autre compartiment du conditionnement 20 est par exemple monté sur l'axe 174 et tourne avec ce dernier. Pour des installations de grande puissance frigorifique, c'est-à-dire des dispositifs présentant des dimensions importantes, il est possible de prévoir à
l'extrémité de chaque bras horizontal 172, une roue d'appui 200 roulant sur un rebord 201 ménagé en partie supérieure sur la paroi 2c délimitant le compartiment de stockage et régénération 2.
Le fonctionnement du dispositif représenté aux figures 10 et 11 est pour le restant identique à celui du dispositif représenté à la figure 1. La source frigorifique 50 peut être placée à côté, au-dessous, ou carrément indépendante du moyen d'échange indirect 6. L'admission du fluide frigo-porteur 4 en phase liquide dans le moyen d'échange indirect de chaleur 6 ou plus précisément dans l'enceinte 6a se fait par l'intermédiaire de conduites 6d débouchant dans le compartiment de stockage et régénération 2.
Le dispositif conforme à l'invention permet de mettre en oeuvre un procédé de stockage et de régénération d'un fluide frigo-porteur sous forme diphasique et destiné à alimenter un ou plusieurs échangeurs de chaleur 12.
Ce procédé permet d'illustrer le fonctionnement d'un tel dispositif conforme à
l'invention. On dispose ainsi d'un fluide frigo-porteur 4 comprenant une phase solide en équilibre de fusion ou cristallisation avec une phase liquide, et on fait circuler ledit fluide frigo-porteur 4 dans le circuit comprenant les échangeurs de chaleur 12 ainsi que dans un compartiment de stockage et de régénération 2 associé à un moyen d'échange indirect de chaleur 6. On stocke continuellement le fluide frigo-porteur 4 dans le compartiment de stockage et régénération, permettant ainsi une décantation entre la phase liquide et la phase solide dudit fluide. Le prélèvement dans ledit compartiment de stockage et régénération 2 du fluide frigo-porteur 4, essentiellement en phase liquide et la circulation dans le moyen d'échange indirect de chaleur 6, permettent de transformer ledit fluide en phase solide, laquelle est dissociée en micro-cristaux. Ce dernier riche en micro-cristaux est ensuite réinjecté dans le compartiment de stockage et régénération 2.
Conformément à l'invention, on sépare et on stocke une partie du fluide frigo-porteur 4 riche en micro-cristaux ou phase solide dans l'autre compartiment 20 de conditionnement, sous forme de coulis de glace. On injecte ensuite dans ledit autre compartiment de conditionnement 20, une partie de fluide frigo-porteur 4 en phase liquide, ou pauvre en phase solide, prélevée dans le compartiment de stockage et de régénération 2 et ce afin de mélanger les phases solide et liquide du fluide frigo-porteur 4 dans ledit autre compartiment de conditionnement 20. Le coulis de glace mélangé dans l'autre compartiment de conditionnement 20 est ainsi prét à étre aspiré ou pompé
dans le circuit de transfert dA chaleur 10. ~e retour du fluide frigo-porteur a nn du coulis de glace en aval des échangeurs de chaleur 12 se fait soit directement dans l'enceinte de cristallisation 6a, soit dans le compartiment de stockage et régénération 2 à un niveau inférieur.
Conformément à l'invention, le procédé consiste également à
moduler la quantité de fluide frigo-porteur 4 appauvri en phase solide qui est injectée dans l'autre compartiment de conditionnement 20. Le procédé
conforme à l'invention consiste également à déterminer dans le compartiment de conditionnement 20, la concentration en phase solide et à modifier, le cas échéant, cette concentration en agissant sur la quantité de fluide frigo-porteur 4 appauvri en phase solide injectée dans l'autre compartiment de conditionnement 20.
Selon le procédé conforme à l'invention, il est également possible de déterminer le niveau de remplissage de l'autre compartiment de conditionnement 20 par le fluide frigo-porteur du type coulis de glace, et à
utiliser le résultat de cette détermination pour agir sur l'incidence angulaire des pales 170 ou sur la vitesse de déplacement des pales, 70, 170. II est également possible d'accélérer, de ralentir ou d'interrompre le cas échéant, les différentes opérations dudit procédé et en particulier les opérations sous (f), (g) et (h). 11 est ainsi possible d'agir sur l'orientation des pales 170 pour moduler la quantité de fluide frigo-porteur 4 en phase solide réinjectée dans l'autre compartiment de conditionnement 20.
La quantité de fluide frigo-porteur 4 en phase liquide réinjectée dans l'autre compartiment de conditionnement 20 est gérée par l'organe de mesure 34 déterminant la concentration de micro-cristaux.
Selon ce procédé, et grâce au dispositif mettant en oeuvre ce procédé, il est ainsi possible de réaliser des sources frigorifiques permettant d'alimenter de grands ensembles ou de grandes unités, voire des quartiers urbains, à des fins de climatisation.
Le mouvement du fluide frigo-porteur 4 enrichi en micro-cristaux, et le cas échéant favorisé par les moyens d'introduction, du type pales 70, 170, génère un mouvement en sens inverse du fluide frigo-porteur 4 en phase liquide dans le bas du compartiment de stockage et régénération 2. Ce mouvement se fait avantageusement vers l'enceinte de cristallisation 6a. On favorise ainsi le mouvement du fluide frigo-porteur 4 en phase liquide vers l'enceinte de cristallisation 6a, simultanément au déplacement du fluide frigo-porteur riche en micro-cristaux vers l'autre compartiment de conditionnement 20. Les pales 70 et 170 maintiennent en permanence la partie supérieure riche en cristaux ou phase solide, à l'état pâteux, et empêchent la prise en masse des cristaux. Ce dispositif est nécessaire dans les ensembles de grande capacité par exemple utilisés de façon discontinue.
Un moyen de circulation 8 du type pompe représenté par exemple à la figure 2 est prévu pour faire circuler le fluide frigo-porteur 4 prélevé
dans le compartiment de stockage et régénération 2, dans un circuit de transfert de chaleur 10 comportant un ou plusieurs échangeurs de chaleur 12. Le circuit de transfert de chaleur 10 débouche en aval des moyens d'échange de chaleur 12 dans le compartiment de stockage et de régénération 12.
A titre de variante non représentée aux figures, il est également possible de réinjecter le fluide frigo-porteur 4, en aval du ou des moyens d'échange de chaleur 12, directement dans le moyen d'échange indirect de chaleur 6 si le retour du fluide frigo-porteur 4 est à une température plus élevée que la température de cristallisation.
Le circuit de transfert de chaleur 10 débouche ainsi par exemple dans le compartiment de stockage et de régénération 2, par l'intermédiaire d'une ouverture 2a.
Le volume dans lequel débouche le circuit de transfert de chaleur 10 est de préférence partiellement séparé ou délimité par rapport au restant du compartiment de stnrkage et de régénération 2, et peut comprendre dans sa partie basse des grilles 14 susceptibles de confiner le fluide d'un frigo-porteur 4 en phase solide dans ledit compartiment de stockage et régénération 2. Les grilles 14, constituant ainsi un filtre peuvent être supprimées lorsque le compartiment de stockage et régénération 2 est suffisamment grand pour obtenir une bonne décantation du fluide frigo-porteur 4 en phase liquide, vers le bas.
Le compartiment de stockage et régénération 2 délimite une zone centrale de décantation 2b dont la partie inférieure disposée d'une part entre les grilles 14 et d'autre part entre deux parois de séparation 16 et 18. La première paroi de séparation 16 permet d'obtenir une séparation partielle entre la zone de stockage et régénération 2b et la zone comportant le moyen d'échange indirect de chaleur 6. La seconde paroi de séparation 18 permet d'obtenir une séparation partielle entre la zone de stockage et régénération 2b et un autre compartiment de conditionnement 20 sous forme d'un coulis de glace, dudit fluide frigo-porteur 4. Ce second compartiment 20 est connecté au g circuit de transfert de chaleur 10 par l'intermédiaire d'une ouverture 22 associée au moyen de circulation 8. L'autre compartiment de conditionnement 20 est également alimenté en fluide frigo-porteur 4 du type coulis de glace.
Le dispositif conforme à l'invention comprend également un circuit de recyclage diphasique et de refroidissement du fluide frigo-porteur 4 au sein du compartiment de stockage et régénération 2. Ce circuit de recyclage diphasique et de refroidissement comporte au moins un point de soutirage 24 en partie inférieure dudit compartiment de stockage et régénération 2. Les grilles 14 sont espacées des parois latérales 2e correspondantes pour constituer des couloirs de circulation débouchant sur le ou les points de soutirage 24, alimentant le moyen d'échange indirect de chaleur 6. Le circuit de recyclage et de refroidissement intègre également les moyens d'échange de chaleur indirect 6 et comporte en outre un moyen d'aspiration et de refoulement du fluide frigo-porteur 4. Le fluide frigo-porteur 4 est ainsi aspiré
dans le moyen d'échange indirect de chaleur 6, tel que cela est représenté par exemple à la figure 4 par les flèches "A".
L'autre compartiment de conditionnement 20 et le moyen d'échange indirect 6 sont par exemple disposés de part et d'autre de la zone centrale de stockage et régénération 2b, constituant principalement le compartiment de stockage et de régénération 2 du fluide frigo-porteur 4.
L'autre compartiment de conditionnement 20 est alimenté à un niveau supérieur par au moins une partie du fluide frigo-porteur 4 enrichi en phase solide en dehors du moyen d'échange indirect de chaleur lui-même, et ce à l'aide de moyens d'introduction 72.
Un point de soutirage complémentaire sur le compartiment de stockage et de régénération 2, et ce en partie inférieure, associé à des moyens d'injection 26 de fluide frigo-porteur 4 en phase liquide dans ledit autre compartiment de conditionnement 20, est également prévu.
Le fluide frigo-porteur 4 en phase liquide est ainsi apporté dans l'autre compartiment de conditionnement 20 par exemple à l'aide d'un tube de répartition 28 disposé sensiblement dans sa partie centrale.
Un organe mélangeur 30 est également prévu pour coopérer avec l'autre compartiment de conditionnement 20, de manière à mélanger les phases liquide et solide du fluide frigo-porteur 4 contenues dans ledit autre compartiment 20. Le dispositif conforme à l'invention comprend également un détecteur de niveau 32 permettant de déterminer le niveau de remplissage de l'autre compartiment de conditionnement 20 par le fluide frigo-porteur 4 sous forme de coulis de glace.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif comprend également un organe de mesure 34 pour déterminer la concentration en phase solide du fluide frigo-porteur 4 sous forme de coulis de glace dans l'autre compartiment de conditionnement 20. L'organe de mesure 34 est par exemple réalisé avec un capteur de température, ou de conductivité électrique ou capacitive, ou des moyens de mesure d'opacité, associé à des moyens d'analyse adéquats, du type électronique ou microprocesseur.
Le moyen de circulation 8 permet de réinjecter en aval du ou des échangeurs de chaleur 12 du circuit de transfert de chaleur 10, le fluide frigo-porteur 4, par exemple dans le compartiment de stockage et régénération 2, à l'aide d'un orifice 2a ménagé dans ce dernier à un niveau inférieur.
Selon une variante de réalisation du dispositif conforme à
l'invention, le moyen de circulation 8 et le circuit de transfert de chaleur 10 sont connectés également ou uniquement sur le moyen d'échange de chaleur indirect 6, afin d'y réinjecter directement le fluide frigo-porteur 4 en aval du ou des échangeurs de chaleur 12.
Le moyen d'échange de chaleur indirect 6 est schématisé plus précisément aux figures 2, 3 et 4.
Le moy°n d'bchangs indirect de chaleuf 6 comprend une enceinte 6a de cristallisation pourvue, d'une part d'au moins un orifice de prélèvement 6b du fluide frigo-porteur 4 appauvri en phase solide, communiquant via les orifices de prélèvement 24 avec le compartiment de stockage et régénération 2 en partie inférieure, et d'autre part une ouverture d'expulsion 6c du fluide frigo-porteur 4 enrichi en phase solide.
Le moyen d'échange indirect de chaleur 6 comprend également au moins un disque creux 40 monté fixe dans l'enceinte 6a, au contact du flux de circulation du fluide frigo-porteur 4 de l'orifice de prélèvement 6b à
l'ouverture d'expulsion 6c. Le disque creux 40 est traversé intérieurement par un fluide frigorigène en cours d'évaporation, par exemple NH3. Le ou les disques creux sont alimentés par ce fluide frigorigène par l'intermédiaire d'un groupe frigorifique 50 disposé par exemple à côté du moyen d'échange de chaleur 6. A
titre de variante conforme à l'invention, le fluide frigorigène peut être remplacé
35 par un autre fluide frigo-porteur, distinct de celui circulant dans le circuit de transfert de chaleur 10, mais plus froid.
Le moyen d'échange indirect de chaleur 6 comprend également un ensemble de bras de balayage 60 montés sur un axe 62, lequel est entraîné en rotation par un moteur-réducteur 64. Les bras de balayage 60 sont disposés par rapport aulx) disques) creux 40, de manière à balayer leur surface au 5 contact du fluide frigo-porteur 4 et à expulser le fluide frigo-porteur 4 enrichi, en cours de sur-refroidissement vers l'ouverture d'expulsion 6c de l'enceinte 6a.
La cristallisation du fluide frigo-porteur 4 se fait ainsi directement dans le flux refoulé et expulsé. L'expulsion du fluide frigo-porteur 4 et plus précisément le refoulement de ce fluide frigo-porteur 4 est schématisé par des flèches "R"
10 comme cela est représenté aux figures 4 et 3. Le retour du fluide frigo-porteur 4 ou du coulis de glace se fait en aval des échangeurs de chaleur 12. Le ou chaque disque creux 40 présente un passage central 41 traversé par l'axe 62.
Le fluide frigo-porteur 4 est ainsi aspiré au travers des ouvertures de prélèvement 6b, pour ensuite circuler à partir du ou des passages 41 vers la périphérie de chaque disque creux 40, et ce par centrifugation.
Un exemple de réalisation d'un disque creux 40 est représenté aux figures 12 et 13. Le disque creux 40 comprend par exemple deux plaques latérales 42, et une plaque intermédiaire 43, pourvue chacune d'un passage central 41.
La plaque intermédiaire 43, découpée en serpentins 43a est prise et enserrée de façon intime et étanche entre les plaques latérales 42. Les serpentins 43a réalisent ainsi le chemin de circulation pour un fluide frigorigène, dont la circulation est schématisée par exemple par les flèches Fe et Fs sur les figures 3 et 12. Les flèches Fe et Fs correspondent respectivement aux directions d'entrée et de sortie du fluide frigorigène circulant dans le disque creux 40.
Le moyen d'échange indirect de chaleur 6 comprend par exemple un ensemble de disques creux 40 disposés parallèlement les uns aux autres et espacés entre eux. Au moins une partie des bras de balayage 60 montés fixés sur l'axe 62 du moteur-réducteur 64 sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, en passant d'un disque au disque adjacent, ou en passant d'une face d'un disque à sa face adjacente, pour forcer la circulation du fluide frigo-porteur 4 à l'intérieur de l'enceinte de cristallisation 6a. L'ensemble des bras de balayage 60 constitue ainsi les moyens d'aspiration et de refoulement pour le recyclage du fluide frigo-porteur 4 au sein du compartiment de stockage et de régénération 2. La rotation des bras de balayage 60 est schématisée par la flèche "V" aux figures 3 et 4.
Avantageusement, l'ouverture d'expulsion 6c est conformée, positionnée et orientée de manière à expulser le fluide frigo-porteur 4 enrichi en phase solide vers l'autre compartiment de conditionnement 20,constituant ainsi des moyens d'introduction dans ce dernier. Les bras de balayage 60 peuvent présenter différentes formes représentées à titre d'exemple aux figures 5 à 9.
Les bras de balayage 60 peuvent ainsi être incurvés comme cela est représenté aux figures 6 et 8, ou coudés comme cela est représenté aux figures 5 et 7. Le nombre de bras de balayage 60 pour balayer une surface d'un disque creux peut également varier. En effet, il est possible comme cela est représenté aux figures 5 et 6, de balayer une surface d'un disque creux 40 à l'aide de deux bras de balayage 60, ou par exemple à l'aide de quatre bras de balayage 60, comme cela est représenté aux figures 7 et 8. Cette énumération n'est nullement limitative. II est également possible de rajouter davantage de bras de balayage 60, pour balayer une même surface. Le terme "balayage" doit être compris au sens large, c'est-à-dire englobant également des bras 60 favorisant une perturbation de la couche limite sur-refroidie au voisinage du disque creux 40. Par couche limite sur-refroidie, on entend le film qui se refroidit au contact avec le disque creux 40. Le terme "balayage" ne veut pas dire ohli~atnira"mont n~ ~~il y a contact mécanique entre les bras et la surface du disque creux 40, par exemple par l'intermédiaire de balais 41. Le terme "sur-refroidissement" doit être compris comme un refroidissement à une température plus basse que la température habituelle de congélation.
La figure 9 montre un exemple de réalisation où les bras de balayage 60 adjacents sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre.
Selon l'exemple de réalisation (cf. figure 1 ), l'ouverture d'expulsion 6c est positionnée et orientée de manière à expulser le fluide frigo-porteur 4 enrichi en phase solide dans le compartiment de stockage et régénération 2, et plus précisément dans la zone centrale 2b à un niveau supérieur. Les moyens d'introduction 72 s'étendent alors à un niveau supérieur dans ledit compartiment de stockage et de régénération 2. Ils comportent des pales mobiles 70 agencées pour pousser le fluide frigo-porteur 4 vers et dans le compartiment de conditionnement 20. Les pales mobiles 70 sont avantageusement montées sur une chaîne ou une bande entraînée par un moteur-réducteur 74.
Selon un autre exemple de réalisation du dispositif conforme à
l'invention, représenté aux figures 10 et 11, les pales mobiles 170 sont montées sur les bras horizontaux 172, eux-mêmes fixés sur un axe vertical 174 entraîné par un moto-réducteur 176. Les pales mobiles 170 sont par exemple orientables par rapport à leurs bras horizontaux de montage 172 comme cela est schématisé à la figure 11 par les flèches "W".
Dans cet exemple de réalisation, le dispositif conforme à l'invention comporte une pluralité de moyens d'échange indirect de chaleur 6 (dont un seul est représenté à la figure 11 ), associés à un seul et même compartiment de stockage et régénération 2. Les moyens d'échange de chaleur indirect 6 sont répartis autour du compartiment de stockage et de régénération, lequel s'étend lui-même concentriquement autour de l'unique autre compartiment de conditionnement 20.
La paroi 20a délimitant l'autre compartiment de conditionnement 20 présente une hauteur préférentielle n'altérant pas substantiellement l'alimentation en fluide frigo-porteur 4 en phase solide à partir des pales 170.
Un organe mélangeur 30 plongeant dans l'autre compartiment du conditionnement 20 est par exemple monté sur l'axe 174 et tourne avec ce dernier. Pour des installations de grande puissance frigorifique, c'est-à-dire des dispositifs présentant des dimensions importantes, il est possible de prévoir à
l'extrémité de chaque bras horizontal 172, une roue d'appui 200 roulant sur un rebord 201 ménagé en partie supérieure sur la paroi 2c délimitant le compartiment de stockage et régénération 2.
Le fonctionnement du dispositif représenté aux figures 10 et 11 est pour le restant identique à celui du dispositif représenté à la figure 1. La source frigorifique 50 peut être placée à côté, au-dessous, ou carrément indépendante du moyen d'échange indirect 6. L'admission du fluide frigo-porteur 4 en phase liquide dans le moyen d'échange indirect de chaleur 6 ou plus précisément dans l'enceinte 6a se fait par l'intermédiaire de conduites 6d débouchant dans le compartiment de stockage et régénération 2.
Le dispositif conforme à l'invention permet de mettre en oeuvre un procédé de stockage et de régénération d'un fluide frigo-porteur sous forme diphasique et destiné à alimenter un ou plusieurs échangeurs de chaleur 12.
Ce procédé permet d'illustrer le fonctionnement d'un tel dispositif conforme à
l'invention. On dispose ainsi d'un fluide frigo-porteur 4 comprenant une phase solide en équilibre de fusion ou cristallisation avec une phase liquide, et on fait circuler ledit fluide frigo-porteur 4 dans le circuit comprenant les échangeurs de chaleur 12 ainsi que dans un compartiment de stockage et de régénération 2 associé à un moyen d'échange indirect de chaleur 6. On stocke continuellement le fluide frigo-porteur 4 dans le compartiment de stockage et régénération, permettant ainsi une décantation entre la phase liquide et la phase solide dudit fluide. Le prélèvement dans ledit compartiment de stockage et régénération 2 du fluide frigo-porteur 4, essentiellement en phase liquide et la circulation dans le moyen d'échange indirect de chaleur 6, permettent de transformer ledit fluide en phase solide, laquelle est dissociée en micro-cristaux. Ce dernier riche en micro-cristaux est ensuite réinjecté dans le compartiment de stockage et régénération 2.
Conformément à l'invention, on sépare et on stocke une partie du fluide frigo-porteur 4 riche en micro-cristaux ou phase solide dans l'autre compartiment 20 de conditionnement, sous forme de coulis de glace. On injecte ensuite dans ledit autre compartiment de conditionnement 20, une partie de fluide frigo-porteur 4 en phase liquide, ou pauvre en phase solide, prélevée dans le compartiment de stockage et de régénération 2 et ce afin de mélanger les phases solide et liquide du fluide frigo-porteur 4 dans ledit autre compartiment de conditionnement 20. Le coulis de glace mélangé dans l'autre compartiment de conditionnement 20 est ainsi prét à étre aspiré ou pompé
dans le circuit de transfert dA chaleur 10. ~e retour du fluide frigo-porteur a nn du coulis de glace en aval des échangeurs de chaleur 12 se fait soit directement dans l'enceinte de cristallisation 6a, soit dans le compartiment de stockage et régénération 2 à un niveau inférieur.
Conformément à l'invention, le procédé consiste également à
moduler la quantité de fluide frigo-porteur 4 appauvri en phase solide qui est injectée dans l'autre compartiment de conditionnement 20. Le procédé
conforme à l'invention consiste également à déterminer dans le compartiment de conditionnement 20, la concentration en phase solide et à modifier, le cas échéant, cette concentration en agissant sur la quantité de fluide frigo-porteur 4 appauvri en phase solide injectée dans l'autre compartiment de conditionnement 20.
Selon le procédé conforme à l'invention, il est également possible de déterminer le niveau de remplissage de l'autre compartiment de conditionnement 20 par le fluide frigo-porteur du type coulis de glace, et à
utiliser le résultat de cette détermination pour agir sur l'incidence angulaire des pales 170 ou sur la vitesse de déplacement des pales, 70, 170. II est également possible d'accélérer, de ralentir ou d'interrompre le cas échéant, les différentes opérations dudit procédé et en particulier les opérations sous (f), (g) et (h). 11 est ainsi possible d'agir sur l'orientation des pales 170 pour moduler la quantité de fluide frigo-porteur 4 en phase solide réinjectée dans l'autre compartiment de conditionnement 20.
La quantité de fluide frigo-porteur 4 en phase liquide réinjectée dans l'autre compartiment de conditionnement 20 est gérée par l'organe de mesure 34 déterminant la concentration de micro-cristaux.
Selon ce procédé, et grâce au dispositif mettant en oeuvre ce procédé, il est ainsi possible de réaliser des sources frigorifiques permettant d'alimenter de grands ensembles ou de grandes unités, voire des quartiers urbains, à des fins de climatisation.
Le mouvement du fluide frigo-porteur 4 enrichi en micro-cristaux, et le cas échéant favorisé par les moyens d'introduction, du type pales 70, 170, génère un mouvement en sens inverse du fluide frigo-porteur 4 en phase liquide dans le bas du compartiment de stockage et régénération 2. Ce mouvement se fait avantageusement vers l'enceinte de cristallisation 6a. On favorise ainsi le mouvement du fluide frigo-porteur 4 en phase liquide vers l'enceinte de cristallisation 6a, simultanément au déplacement du fluide frigo-porteur riche en micro-cristaux vers l'autre compartiment de conditionnement 20. Les pales 70 et 170 maintiennent en permanence la partie supérieure riche en cristaux ou phase solide, à l'état pâteux, et empêchent la prise en masse des cristaux. Ce dispositif est nécessaire dans les ensembles de grande capacité par exemple utilisés de façon discontinue.
Claims (17)
1. Dispositif de stockage et de régénération d'un fluide frigo-porteur (4), sous forme diphasique, destiné à circuler dans un circuit de transfert de chaleur (10) comportant un ou plusieurs échangeurs de chaleur (12), ledit dispositif comportant - un compartiment de stockage et de régénération (2) du fluide frigo-porteur (4) à l'état diphasique, en équilibre de fusion ;
- au moins un moyen d'échange indirect de chaleur (6) entre un fluide frigorigène ou un autre fluide frigo-porteur et le fluide frigo-porteur (4), en phase liquide, associé audit compartiment (2) ;
- un moyen de circulation (8), du type pompe, pour faire circuler le fluide frigo-porteur (4), prélevé dans ledit compartiment (2), dans le circuit de transfert de chaleur (10), et le réinjecter dans ledit compartiment ;
- un circuit de recyclage diphasique et de refroidissement du fluide frigo-porteur (4), au sein dudit compartiment, comportant un point de soutirage (24) en partie inférieure dudit compartiment, ledit circuit de recyclage intégrant le moyen d'échange indirect de chaleur, et comportant un moyen d'aspiration/refoulement du fluide frigo-porteur (4) ;
caractérisé en ce gu'il comporte _ un autre compartiment, de conditionnement sous forme de coulis de glace, connecté au circuit de transfert de chaleur (10), lui-même alimenté en fluide frigo-porteur (4) du type coulis de glace ;
- des moyens d'introduction d'une partie du fluide frigo-porteur (4), enrichie en phase solide, en dehors du moyen d'échange indirect de chaleur, lui-même dans ledit autre compartiment, à un niveau supérieur ;
- un point de soutirage (24) complémentaire sur le compartiment de stockage et régénération (2), en partie inférieure, et des moyens d'injection (26, 28) de fluide frigo-porteur (4) en phase liquide, dans ledit autre compartiment ;
- et un organe mélangeur, coopérant avec ledit autre compartiment, pour mélanger les phases liquides et solides du fluide frigo-porteur (4).
- au moins un moyen d'échange indirect de chaleur (6) entre un fluide frigorigène ou un autre fluide frigo-porteur et le fluide frigo-porteur (4), en phase liquide, associé audit compartiment (2) ;
- un moyen de circulation (8), du type pompe, pour faire circuler le fluide frigo-porteur (4), prélevé dans ledit compartiment (2), dans le circuit de transfert de chaleur (10), et le réinjecter dans ledit compartiment ;
- un circuit de recyclage diphasique et de refroidissement du fluide frigo-porteur (4), au sein dudit compartiment, comportant un point de soutirage (24) en partie inférieure dudit compartiment, ledit circuit de recyclage intégrant le moyen d'échange indirect de chaleur, et comportant un moyen d'aspiration/refoulement du fluide frigo-porteur (4) ;
caractérisé en ce gu'il comporte _ un autre compartiment, de conditionnement sous forme de coulis de glace, connecté au circuit de transfert de chaleur (10), lui-même alimenté en fluide frigo-porteur (4) du type coulis de glace ;
- des moyens d'introduction d'une partie du fluide frigo-porteur (4), enrichie en phase solide, en dehors du moyen d'échange indirect de chaleur, lui-même dans ledit autre compartiment, à un niveau supérieur ;
- un point de soutirage (24) complémentaire sur le compartiment de stockage et régénération (2), en partie inférieure, et des moyens d'injection (26, 28) de fluide frigo-porteur (4) en phase liquide, dans ledit autre compartiment ;
- et un organe mélangeur, coopérant avec ledit autre compartiment, pour mélanger les phases liquides et solides du fluide frigo-porteur (4).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur de niveau (32) permettant de déterminer le niveau de remplissage du compartiment de conditionnement (20) par le fluide frigo-porteur (4) sous forme de coulis de glace.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de mesure (34) pour déterminer la concentration en phase solide du fluide frigo-porteur (4), sous forme de coulis de glace, dans le compartiment de conditionnement (20).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de circulation (8) est agencé pour réinjecter, en aval du ou des échangeurs de chaleur (12) du circuit de transfert et de chaleur (10), le fluide frigo-porteur (4), dans le compartiment de stockage et régénération (2), à l'aide d'un orifice (2a) ménagé dans ce dernier à un niveau inférieur.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de circulation (8) est connecté sur le moyen d'échange de chaleur indirect (6) afin d'y réinjecter directement le fluide frigo-porteur (4), en aval du ou des échangeurs de chaleur (12) du circuit de transfert de chaleur (10).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen d'échange indirect de chaleur (6) comprend:
- une enceinte de cristallisation (6a) pourvue, d'une part d'au moins un orifice de prélèvement (6b) du fluide frigo-porteur (4) appauvri en phase solide, communiquant avec le compartiment de stockage et régénération (2) en partie inférieure, et d'autre part, d'une ouverture d'expulsion (6c) du fluide frigo-porteur (4) enrichi en phase solide ;
- au moins un disque creux (40) monté fixe dans l'enceinte de cristallisation (6a) au contact du flux de circulation du fluide frigo-porteur (4) de l'orifice de prélèvement (6b) à l'ouverture d'expulsion (6c), ledit disque étant traversé
intérieurement par un fluide frigorigène en cours d'évaporation ou un autre fluide frigo-porteur à plus basse température ;
- un ensemble de bras de balayage (60) montés sur un axe (62), lequel est entraîné en rotation par un moto-réducteur (64), et disposés par rapport au(aux) disques) (40) de manière à balayer sa surface au contact du fluide frigo-porteur (4), et expulser le fluide frigo-porteur (4) enrichi en phase solide vers l'ouverture expulsion (6c).
- une enceinte de cristallisation (6a) pourvue, d'une part d'au moins un orifice de prélèvement (6b) du fluide frigo-porteur (4) appauvri en phase solide, communiquant avec le compartiment de stockage et régénération (2) en partie inférieure, et d'autre part, d'une ouverture d'expulsion (6c) du fluide frigo-porteur (4) enrichi en phase solide ;
- au moins un disque creux (40) monté fixe dans l'enceinte de cristallisation (6a) au contact du flux de circulation du fluide frigo-porteur (4) de l'orifice de prélèvement (6b) à l'ouverture d'expulsion (6c), ledit disque étant traversé
intérieurement par un fluide frigorigène en cours d'évaporation ou un autre fluide frigo-porteur à plus basse température ;
- un ensemble de bras de balayage (60) montés sur un axe (62), lequel est entraîné en rotation par un moto-réducteur (64), et disposés par rapport au(aux) disques) (40) de manière à balayer sa surface au contact du fluide frigo-porteur (4), et expulser le fluide frigo-porteur (4) enrichi en phase solide vers l'ouverture expulsion (6c).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen d'échange indirect de chaleur (6) comprend un ensemble de disques creux (40), disposés parallèlement les uns aux autres et espacés entre eux, et en ce qu'au moins une partie des bras de balayage (60), montés fixes sur l'axe (62) du moto-réducteur (64), sont décalés angulairement l'un par rapport à
l'autre, et en passant d'un disque (40) au disque adjacent, ou en passant d'une face d'un disque (40) à sa face adjacente, pour forcer la circulation du fluide frigo-porteur (4) à l'intérieur de l'enceinte de cristallisation (6a), l'ensemble des bras de balayage (60) constituant ainsi les moyens d'aspiration/refoulement pour le recyclage du fluide frigo-porteur (4) au sein du compartiment de stockage et régénération (2).
l'autre, et en passant d'un disque (40) au disque adjacent, ou en passant d'une face d'un disque (40) à sa face adjacente, pour forcer la circulation du fluide frigo-porteur (4) à l'intérieur de l'enceinte de cristallisation (6a), l'ensemble des bras de balayage (60) constituant ainsi les moyens d'aspiration/refoulement pour le recyclage du fluide frigo-porteur (4) au sein du compartiment de stockage et régénération (2).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ouverture d'expulsion (6c) est conformée positionnée et orientée de manière à
expulser le fluide frigo-porteur (4) enrichi en phase solide, vers l'autre compartiment de conditionnement (20), constituant ainsi les moyens d'introduction dans ce dernier.
expulser le fluide frigo-porteur (4) enrichi en phase solide, vers l'autre compartiment de conditionnement (20), constituant ainsi les moyens d'introduction dans ce dernier.
9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ouverture d'expulsion (6c) est positionnée et orientée de manière à expulser le fluide frigo-porteur (4) enrichi en phase solide dans le compartiment de stockage et régénération (2), à un niveau supérieur, et en ce que les moyens d'introduction s'étendent à un niveau supérieur dans ledit compartiment de stockage et régénération (2), et comportent des pales (70, 170) mobiles agencées pour pousser le fluide frigo-porteur (4) vers et dans l'autre compartiment de conditionnement (20).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les pales (170) sont montées sur une chaîne ou une bande (72), entraînée par un moto-réducteur (74).
11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les pales (170) sont montées sur des bras horizontaux (172), eux-mêmes fixés sur un axe vertical (174) entraîné par un moto-réducteur (176).
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les pales (170) sont orientables par rapport à leurs bras horizontaux (172) les supportant.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de moyens d'échange indirect de chaleur (6), associés à un seul et même compartiment de stockage et régénération (2), et répartis autour dudit compartiment, lequel s'étend concentriquement autour de l'unique autre compartiment de conditionnement (20).
14. Procédé de stockage et de régénération d'un fluide frigo-porteur (4), sous forme diphasique, destiné à alimenter un ou plusieurs échangeurs de chaleur (12), consistant à:
(a) disposer d'un fluide frigo-porteur (4) comprenant une phase solide en équilibre de fusion avec une phase liquide;
(b) faire circuler le fluide frigo-porteur (4) dans un circuit comprenant le ou les échangeurs de chaleur (12), ainsi que dans un compartiment de stockage et régénération (2), associé à un moyen d'échange indirect de chaleur (6);
(c) stocker, le fluide frigo-porteur (4) dans le compartiment (2), permettant une décantation entre la phase liquide et la phase solide dudit fluide;
(d) prélever dans ledit compartiment (2) le fluide frigo-porteur (4), essentiellement en phase liquide, et le faire circuler dans le moyen d'échange indirect de chaleur (6) de manière à le transformer en phase solide, laquelle est dissociée en micro-cristaux;
(e) réinjecter le fluide frigo-porteur (4) riche en micro-cristaux sortant du moyen d'échange indirect de chaleur (6), dans ledit compartiment (2);
caractérisé en ce qu'il consiste à:
(f) séparer et stocker une partie du fluide frigo-porteur (4) riche en phase solide dans un autre compartiment de conditionnement (20) sous forme de coulis de glace;
(g) injecter dans ledit autre compartiment une partie de fluide frigo-porteur (4) en phase liquide ou pauvre en phase solide, prélevée dans le compartiment de stockage et régénération (2);
(h) mélanger les phases solide et liquide du fluide frigo-porteur (4) dans ledit autre compartiment (20);
(i) utiliser le fluide frigo-porteur (4) obtenu sous (h) pour mettre en oeuvre l'étape (a), par prélèvement du fluide frigo-porteur (4) conditionné sous forme de coulis de glace dans ledit autre compartiment (20) et en le réinjectant, en aval du ou des échangeurs de chaleur (12) du circuit de transfert de chaleur (10) dans le compartiment de stockage et régénération (2), et ou/par exemple à l'entrée du moyen d'échange indirect de chaleur.
(a) disposer d'un fluide frigo-porteur (4) comprenant une phase solide en équilibre de fusion avec une phase liquide;
(b) faire circuler le fluide frigo-porteur (4) dans un circuit comprenant le ou les échangeurs de chaleur (12), ainsi que dans un compartiment de stockage et régénération (2), associé à un moyen d'échange indirect de chaleur (6);
(c) stocker, le fluide frigo-porteur (4) dans le compartiment (2), permettant une décantation entre la phase liquide et la phase solide dudit fluide;
(d) prélever dans ledit compartiment (2) le fluide frigo-porteur (4), essentiellement en phase liquide, et le faire circuler dans le moyen d'échange indirect de chaleur (6) de manière à le transformer en phase solide, laquelle est dissociée en micro-cristaux;
(e) réinjecter le fluide frigo-porteur (4) riche en micro-cristaux sortant du moyen d'échange indirect de chaleur (6), dans ledit compartiment (2);
caractérisé en ce qu'il consiste à:
(f) séparer et stocker une partie du fluide frigo-porteur (4) riche en phase solide dans un autre compartiment de conditionnement (20) sous forme de coulis de glace;
(g) injecter dans ledit autre compartiment une partie de fluide frigo-porteur (4) en phase liquide ou pauvre en phase solide, prélevée dans le compartiment de stockage et régénération (2);
(h) mélanger les phases solide et liquide du fluide frigo-porteur (4) dans ledit autre compartiment (20);
(i) utiliser le fluide frigo-porteur (4) obtenu sous (h) pour mettre en oeuvre l'étape (a), par prélèvement du fluide frigo-porteur (4) conditionné sous forme de coulis de glace dans ledit autre compartiment (20) et en le réinjectant, en aval du ou des échangeurs de chaleur (12) du circuit de transfert de chaleur (10) dans le compartiment de stockage et régénération (2), et ou/par exemple à l'entrée du moyen d'échange indirect de chaleur.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en qu'il consiste à moduler la quantité de fluide frigo-porteur (4) appauvri en phase solide, injectée dans l'autre compartiment de conditionnement (20).
16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer dans l'autre compartiment de conditionnement (20), la concentration en phase solide, et à modifier le cas échéant cette concentration en agissant conformément à la revendication 15.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce qu'il consiste à:
- déterminer le niveau de remplissage du compartiment de conditionnement (20), par le fluide frigo-porteur (4) du type coulis de glace;
- et à utiliser le résultat de cette détermination pour accélérer, orienter, ralentir ou interrompre le cas échéant les opérations selon (f), (g) et (h);
- ou à modifier l'inclinaison des pales (70,170).
- déterminer le niveau de remplissage du compartiment de conditionnement (20), par le fluide frigo-porteur (4) du type coulis de glace;
- et à utiliser le résultat de cette détermination pour accélérer, orienter, ralentir ou interrompre le cas échéant les opérations selon (f), (g) et (h);
- ou à modifier l'inclinaison des pales (70,170).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FZDE | Discontinued |