Appareil frigorifique à absorption. L'invention a pour objet un appareil fri gorifique à absorption .comportant une pompe élévatoire à gaz pour liquides, qui comprend deux tuyaux élévateurs à gaz, reliés l'un à l'autre en dessous de leurs entrées de gaz, de façon que du liquide puisse osciller d'un côté à l'autre entre les tuyaux,
et que par suite du liquide soit débité alternativement depuis les extrémités supérieures des deux tuyaux.
Les deux tuyaux élévateurs peuvent être reliés par un tuyau, l'entrée du liquide se fai sant parce tuyu, et le gaz peut être fourni aux deux tuyaux élévateurs à partir d'un tuyau d'alimentation commun.
La pompe peut -comporter un tuyau en<B>U,</B> dont les deux branches forment une paire de tuyaux élévateurs à gaz, un tuyau en<B>U</B> ren versé dont les branches sont- reliées Tespecti- vement à de tels tuyaux élévateurs à gaz, et un tuyau d'alimentation de -liquide relié au milieu du tuyau en U.
Avec une pompe dans laquelle du liquide est fourni alternativement par deux tuyaux élévateurs, le travail est plus régulier et plus puissant qu'avec une pompe élévatoire à gaz ordinaire du type à bulles, parce qu'un plus grand effet élévatoire peut être produit avec la même pression de gaz et parce qu'on ob tient une plus grande .régularité de .l'action. De plus, lorsque le débit de la pompe est faible, par exemple -dans un appareil frigoTi- fique à absorption utilisant de très petits cou rants de liquides,
de l'ordre de cinq à dix litres à l'heure tout au plus, il est excessive ment. difficile de partager un tel courant .de liquide en deux parties, par exemple poux alimenter une paire d'absorbeurs ou d'évapo- rateurs travaillant en parallèle.
La pompe élévatoire à gaz que comporte l'appareil selon l'invention peut agir co=e un diviseur de liquide, simple et efficace pour un tel but; elle peut servir à partager le liquide en deux parties égales ou dans toute autre proportion désirée.
Pendant le travail, du liquide se trouvant à-la partie inférieure des. tuyaux élévateurs, à gaz oscille d'un tuyau à l'autre, permettant ou obligeant ainsi une bulle de gaz à se for mer alternativement dans chaque tuyau et amenant ainsi du liquide à la suivre en mon tant dans le tuyau sans nécessiter une inter ruption du courant régulier de liquide dans l'appareil.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples; trois formes d'exécution de l'ap pareil faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique d'une première forme d'exécution de cet appareil frigorifique, comportant une pompe éléva toire à gaz jumelle débouchant dans une paire d'absorbeurs pour faire circuler du liquide d'absorption.
La fig. 2 est une vue schématique d'une seconde forme d'exécution de cet appareil, comportant un seul absorbeur et une pompe élévatoire à gaz jumelle pour fournir du ré frigérant liquide à une paire d'évapora teurs, et :la fig. 3 -est une vue schématique d'une troisième forme d'exécution de cet appareil, comportant une pompe élévatoire à gaz ju melle pour conduire du liquide d'absorption d'un bouilleur à un seul absorbeur.
Les figures du dessin sont schématiques et ne sont pas à l'échelle, mais les divers réci pients sont représentés à peu près à la hau teur correcte. Puisque le travail de l'appareil dépend des niveaux des liquides dans les di verses parties de l'appareil, les récipients doivent être mis en place d'une manière ap propriée, selon la pratique connue.
L'appareil frigorifique représenté par la fig. 1 comprend les parties principales usuelles, notamment une paire d'absorbeurs A, un bouilleur B, un condenseur C, un rectifi- cateur D et un évaporateur E.
Ces récipients communiquent par divers tuyaux, en vue de former trois cycles de fluide, soit celui du réfrigérant, qui peut être, par exemple, de l'ammoniaque, celui du li quide d'absorption, qui peut être, par exem ple, de l'eau, et celui du gaz inerte égalisa teur de pression, qui est un gaz relativement lourd, par exemple de l'air ou de l'azote.
Le gaz inerte est mis en circulation entre les dispositifs d'absorption A et l'évaporateur E, la, circulation étant maintenue par un ven tilateur ou pompe F, qui peut être de tout type convenable, par exemple un ventilateur centrifuge entraîné mécaniquement, par exem ple par un moteur électrique Fl dont la par tie rotative au moins est hermétiquement en close à. l'intérieur du système :sous pression.
Le ventilateur chasse le gaz, à travers un con duit F3, dans l'extrémité inférieure de l'éva porateur E qui est un :récipient tubulaire ver tical contenant des chicanes sur lesquelles le réfrigérant ruisselle.
Lorsque le gaz inerte atteint le haut de l'évaporateur, enrichi avec le réfrigérant, il sort par un conduit E' pré sentant un embranchement et débouchant aux extrémités inférieures des dispositifs :
d'ab sorption jumeaux. Ces derniers sont de la forme de récipients tubulaires inclinés com prenant des chicanes sur lesquelles le liquide d'absorption peut ruisseler et présentant des ailettes de refroidissement sur leurs surfaces extérieures, pour favoriser le refroidissement de l'air.
Le.s extrémités supérieures des, dis positifs d'absorption sont reliées au moyen d'un conduit A4 présentant un embranche ment et mettant ces extrémités en communi cation avec l'admission du ventilateur F. Les conduits Fg et E<B>'</B> sont en relation d'échange de chaleur ou passent à, travers un échangeur de chaleur à gaz.
Le liquide d'absorption se trouvant dans le bouilleur B est chauffé par taus moyens convenables, tels que, par exemple, un corps de chauffe électrique ou un brûleur à com bustible liquide, et les vapeurs expulsées passent vers le haut à.
travers un analyseur B' et un conduit dont une partie est pourvue d'ailettes de refroidissement pour constituer le rectificateur D, et pour aller ensuite dans le condenseur C qui consiste simplement en un conduit sinueux présentant des ailettes,de refroidissement. Lorsque la vapeur s'écoule à. travers le condenseur, elle est condensée et le liquide condensé s'écoule par gravité dans l'évaporateur E.
L'efficacité de l'appareil décrit repose dans une mesure considérable sur l'emploi d'un gaz inerte relativement lourd -comme moyen d'égalisation de pression.
On a trouvé qu'une différence de pression équivalente à une hauteur d'eau :de d'ordre de 10 cm ou da vantage peut être obtenue avec un ventila teur miniature agissant à relativement faible vitesse, lorsque le moyen d'égalisation de pression est un gaz présentant un poids molé culaire relativement élevé (par exemple l'azote) sous une pression telle que celle em ployée dans. un système frigorifique à trois fluides (peut-être de l'ordre de 20 atmo sphères).
Si un gaz inerte de faible poids mo léculaire, tel que l'hydrogène, est employé, il est nécessaire d'utiliser un ventilateur considérablement plus grand que cela est né cessaire pour l'azote, et un tel ventilateur de plus grandes dimensions exigera davantage de puissance que le ventilateur miniature et le moteur employés dans l'appareil décrit. Dans cet appareil, qui est, par exemple, un ap pareil domestique ordinaire,
le plus petit mo teur électrique que d'on. fabrique ordinaire ment en pratique est généralement suffisant. Ainsi, l'emploi d'un gaz inerte .dense rend possible une grande économie dans le coût de la construction et de l'emploi de l'appareil.
Puisqu'il estdésirable d'utiliser une circula tion forcée du gaz inerte dans le but de la réfrigération; et puisque le volume de gaz mis en circulation est beaucoup plus grand que le courant de liquide réfrigérant, il est possible de prélever une petite partie du gaz et de l'employer pour faire circuler la solution d'absorption entre le bouilleur et le disposi tif d'absarption,
sans affecter sensiblement les moyens assurant la circulation des gaz ou la puissance qu'ils exigent. .
Il est possible d'utiliser un simple bouilleur avec un analyseur efficace Ba, puis que le liquide :d'absorption peut être élevé et introduit dans l'analyseur :à un niveau rela tivement élevé et que la ,solution d'absorption pauvre peut être retirée du bouilleur à la partie inférieure de celui-ci.
La vapeur s'éle vant à travers la soilution :d'absorption, en sens inverse de l'écoulement de celle-ci, s'en- riehit en réfrigérant et perd du liquide-.d7at- sorption et, lorsqu'elle quitte finalement l'analyseur, elle est en :
contact avec de liquide le plus riche en réfrigérant, en sorte que la concentration du réfrigérant dans la vapeur s'écoulant dans le rectificateur est ufi maxi- mum:.
La solution :d'ab:sorption pauvre s'écoule du bas du bouilleur à travers, un conduit B3, qui se divise en une paire de conduits L et LZ cons tituant des pompes élévatoires à gaz condui sant dans les extrémités supérieures des dis positifs d'absorption. Un conduit M mène du conduit F$ :
constituant le passage de refoule ment du ventilateur, aux conduits L <I>et</I> L2, par l'intermédiaire d'une paire de branches 1I' et Mz débouchant dans ces. conduits- L et LZ pour y introduire le gaz et pour les faire agir comme :des pompes élévatoires. à gaz.
Ainsi, le liquide :d'absorption est élevé dans les extrémités supérieures des dispositifs d'ab- sorption et ruisselle vers le bas sur les,chi canes se trouvant à ,leur intérieur.
Des extré mités inférieures de ces dispositifs -d'absorp- tion, le :liquide d'ab somptiou passe, par l'inter médiaire de conduits A2,. dans:
un réservoir H à partir duquel il s'écoule dans un conduit HZ passant en relation d'échange de chaleur avec le conduit Bg et s'ouvrant dans l'analyseur B2, à une hauteur appréciable au-dessus de l'extrémité inférieur de celui-ci. Dans certains cas, le réservoir H peut être omis.
La principale différence entre d'appareil représenté par la fig. 2 et celui de la fi-g. 1 ré side dans le fait que dans la fig. 2 on n'utilise qu'un seul absorbeur et que le liquide d'ab sorption est mis en circulation par une pompe élévatoire à vapeur ordinaire associée avec le bouilleur;
tandis qu'an emploie une paire d'évaporateurs, entre lesquels le liquide ré frigérant venant du condenseur est partagé et dans lesquels il est élevé par une pompe élé vatoire à gaz jumelle.
Dans cet appareil, le ventilateur F est placé de façon à .refouler directement dans l'absorbeür A par l'intermédiaire-d'un tuyau FZ et le gaz inerte passe par un tuyau A' des l'absorbeur aux évaporateurs, et après être monté dans ceux-ci, revient au ventilateur,
qui .l'aspire par le tuyau E' se trouvant en relation d'échange de chaleur avec le tuyau A'.
Le bouilleur B est associé avec un petit tuyau B' agissant comme une pompe éléva toire à gaz ou à bulles et dans lequel alterna tivement d es 'bulles de vapeur de réfrigérant et des gouttes de liquide d'absorption mon tent vers un séparateur de gaz G. Dans cer taines formes d'exécution, celui-ci pourrait être une pompe élévatoire à gaz jumelle ayant deux tuyaux élévateurs à, gaz avec des entrées communes de gaz et de liquide.
Dans le sépa rateur de gaz, la. vapeur se sépare du liquide d'absorption et ce dernier descend par un tuyau G' et coule ensuite vers l'extrémité su périeure de l'absorbeur. Dans l'absorbeur, il descend en passant par-dessus des :chicanes et, à l'extrémité, il passe par le tuyau A' et va :dans le récepteur ou réservoir H, depuis lequel il coule dans un tuyau H' qui -est en relation :
d'échange de chaleur avec le tuyau G' et revient dans le bouilleur.
La vapeur de réfrigérant monte du sépa rateur de gaz G par un tuyau G', dont une partie est pourvue d'ailettes de refroidisse ment pour -constituer le rectificateur D, et va. dans le condenseur C, qui est constitué par un tuyau sinueux portant des. ailettes de refroi dissement. Pendant que la vapeur coule dans le condenseur, elle est condensée et le liquide condensé s'a-masse dans la partie inférieure C' du condenseur.
D'une manière générale, les parties de l'appareil décrites jusqu'ici sont conformes à la pratique connue et, si un seul évaporateur était employé, et le condenseur placé sensible ment plus haut que lui, le réfrigérant con densé pourrait couler simplement par gravité du bas du condenseur dans Mais, dans, l'appareil représenté,
le réfrigé rant condensé est partagé en deux parties et élevé du bas du condenseur à la partie supé rieure des évaporateurs par une pompe éléva toire à gaz jumelle, ce qui permet à la partie inférieure du condenseur de se trouver sensi blement en dessous de la partie supérieure de l'évaporateur et assure un partage convena ble du liquide réfrigérant entre les deux par ties de l'évaporateur.
Le condenseur, dans son ensemble, peut être de niveau avec l'évaporateur, considéré dans son ensemble, ou même, dans certains cas, le niveau général du condenseur peut être inférieur à .celui -de l'évaporateur.
Le tuyau C' partant du condenseur se di vise en une paire de tuyaux<I>J'</I> et J' consti tuant des pompes élévatoires à gaz. Celles-ci sont alimentées en gaz par un tuyau K dérivé du tuyau F=, d11 côté du refoulement du ven tilateur à gaz F. et se divisant en une paire de tuyaux<I>K' et</I> K= qui débouchent dans la par tie inférieure des tuyaux J' et J', en sorte que :
des gouttes de réfrigérant liquide seront élevées dans les tuyaux J1 <I>et</I> J' et amenées à la partie supérieure des évaporateurs E. Les tuyaux<I>J' et</I> J' forment .ensemble un tuyau en forme d'U, tandis que les: tuyaux TF et K' forment ensemble un tuyau en forme d'U renversé, disposé comme représenté, de façon à. empêcher du réfrigérant liquide de redescendre par le tuyau K.
Dans le con denseur et les pompes élévatoires à gaz, le ni veau du liquide doit être légèrement plus élevé que le point où les tuyaux K' et K' :dé bouchent dans les tuyaux J'<I>et</I> J'. Dans le but d'égaliser les niveaux et de donner issue à, tout gaz, qui pourrait s'accumuler dans le condenseur, un tuyau d'échappement C' relie un point intermédiaire du condenseur avec le haut des tuyaux K' et K', tandis que, pour empêcher le niveau du liquide condensé de s'élever trop haut, un tuyau de trop-plein C3 conduit,
d'un point du condenseur situé légè rement plus bas, au tuyau H'. La disposition du condenseur doit être telle que toute la va peur du réfrigérant se condense au-dessous du haut du tuyau C3.
On a trouvé que, dans certaines conditions, l'uniformité de la pression de gaz appliquée à une pompe élévatoire à gaz ordinaire tend à donner au liquide se trouvant dans la pompe une dépression exempte de fluctua tions. Ainsi, on a trouvé qu'en plus du fait de prévoir un moyen convenable pour partager le liquide, la pompe élévatoire à gaz jumelle que présente chaque appareil représenté -et décrit donne une plus grande régularité à la, vitesse d'écoulement, -de même qu'un plus grand effet élévatoire pour une pression de gaz donnée.
L'appareil représenté par la fig. 3 est semblable à celui de la fig. 1, mais. ne pos sède qu'un seul absorbeur A, bien que l'usage d'une pompa élévatoire à gaz jumelle soit conservé. Les signes de référence sont les mêmes que dans la fig. 1.
La pompe élévatoire à gaz jumelle peut servir simplement de pompe, comme à la fig. 3, mais elle peut aussi être utilisée comme un moyen commode -et sûr pour divi- ser le liquide en deux courants, comme dans les: fig. 1 et 2.
Pendant le travail de la pompe élévatoire à .gaz jumelle, la pression de gaz force le li quide à descendre dans les. branches du tuyau d'alimentation de gaz en forme d'U renversé, jusqu'à ce qu'une bulle de gaz se forme dans l'un ou l'autre des tuyaux élévateurs à gaz.
Le gaz ne s'écoule pas en deux courants du tuyau d'alimentation de gaz dans les tuyaux élévateurs, mais il forme des bulles alterna- tivement dans les :
deux tuyaux. Cela est dû probablement au fait que les bulles formées au débouché du tuyau d'alimentation de gaz dans le tuyau élévateur ne sont pas parfaite ment égales et que l'une des bulles se détache du tuyau d'alimentation de gaz avant l'autre et commence à monter dans le tuyau éléva teur, en réduisant dans celui-ci le poids de la colonne -de liquide @et en amenant du liquide à y pénétrer depuis l'autre tuyau. Si, par exem ple,
la bulle se forme. d'abord dans le tuyau élévateur de -droite, cela oblige le liquide à se déplacer vers la droite et à être entraîné au delà de l'ouverture de l'alimentation de gaz dans ce tuyau. De plus, la formation de cette bulle a pour effet dë réduire la pression au bas du tuyau de gauche et de faciliter le dé gagement d'une bulle de gaz .dans: ce tuyau.
Dès qu'une telle bulle s'est formée, la réduc tion du poids du tuyau -de gauche tend à faire entrer du liquide dans le tuyau de gauche. Ainsi, en fait, un .piston de liquide oscille d'un. côté à l'autre à da partie inférieure du tuyau en forme :d'U et du liquide est débité alternativement par les deux tuyaux éléva teurs à gaz. La pompe étant considérée dans son ensemble, un débit de liquide pratique ment continu est obtenu.
Pour la convenance de l'explication, ,les pompes, que comprennent les appareils repré sentés ont été dessinées symétriques. Si c'est nécessaire ou désirable, les tuyaux éléva teurs peuvent ne pas être identiques. On peut obtenir une répartition proportionnelle du li quide en donnant aux tuyaux élévateurs des diamètres différents. Les tuyaux élévateurs peuvent aussi débiter à des niveaux diffé rents, si c'est nécessaire ou désirable.
L'effet de pompage de chaque tuyau est une fonc tion de l'aire de la -section transversale, de sa longueur et de- la pression régnant dans la chambre où il débite. Ainsi, ces pompes sont susceptibles de diviser du liquide provenant d'une source unique en plusieurs courants de sections transversales .différentes, de débiter ces courants -dans des zones -de pression dif férentes et de débiter les courants à des ni veaux différents.