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Machine à froid La présente invention concerne une machine à froid à absorption comprenant un premier et un second bouilleur montés en série, et un échangeur de chaleur pour assurer l'échange de chaleur entre les solutions provenant de et allant à l'absorbeur.
Pendant le fonctionnement d'une telle machine, il existe un danger de formation de cristaux d'absorbant dans l'échangeur de chaleur dans le cas de températures et/ou de concentrations incorrectes de la solution.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient, et à cet effet la machine à froid selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un détecteur répondant au blocage du circuit du fait de la formation de cristaux d'absorbant dans le côté de l'échangeur de chaleur traversé par la solution allant à l'absor- beur, et un dispositif commandé par le détecteur pour mettre temporairement hors d'action le second bouilleur, le condenseur, l'évaporateur et l'absorbeur et faire passer de la solution chaude du premier bouilleur dans le côté de l'échangeur de chaleur traversé par la solution venant de l'absorbeur.
La figure unique du dessin représente schématiquement, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine selon l'invention. La machine représentée comprend un ballon cylindrique supérieur 10 constituant un premier bouilleur, un ballon cylindrique intermédiaire 12 contenant un second bouilleur 14 et un condenseur 16, un ballon cylindrique 18 contenant un évaporateur 20 et un absorbeur 22, et des échangeurs de chaleur 24 et 26 au-dessous du ballon 18. L'absorbant est du bromure de lithium et le réfrigérant de l'eau.
Le bouilleur 10 comporte un tube cylindrique 28 traversant le ballon pour la flamme provenant d'un brûleur à gaz ou à mazout 30. L'espace entourant le tube 12 est occupé par la solution ayant un niveau normal 32. La vapeur d'eau pure (réfrigérant) dégagée est envoyée à travers un séparateur 34 et un conduit de vapeur 36.
Le conduit de vapeur 36 débouche dans les tubes 38 du bouilleur 14. Un distributeur 40 fait ruisseler de la solution sur les surfaces extérieures des tubes 38. La solution enrichie dans le ballon 10 est envoyée à travers un piège 42 pour descendre à travers un conduit 44 dans l'enveloppe de l'échangeur de chaleur 24 entourant les tubes et remonter par un conduit 46 à travers un étranglement 48 vers le distributeur 40. Pendant son passage à travers l'échangeur de chaleur 24, la température de la solution est abaissée, par exemple d'environ 161C à 91o C.
La pression est maintenue dans le ballon 12 à une valeur inférieure à celle du ballon 10, et le débit de vapeur à haute température à travers les tubes 38 provoque par suite le dégagement d'une quantité supplémentaire de vapeur de réfrigérant par évaporation de la solution mouillant les surfaces extérieures des tubes 38. La solution riche en absorbant, tombant des surfaces des tubes, est recueillie dans la partie inférieure du ballon 12, et dans les conditions normales elle atteint approximativement le niveau indiqué en 49.
Les tubes 38 du bouilleur communiquent avec un collecteur qui décharge un mélange de réfrigérant liquide et de vapeur de réfrigérant à travers un étranglement 50 dans une chambre 52 communiquant librement avec l'intérieur du ballon 12. Le réfrigérant liquide échappe de la chambre 52 à travers un conduit 54, et la vapeur de réfrigérant Échappe à travers un passage 56 à l'intérieur du ballon 12. La vapeur de réfrigérant présente dans le ballon 12 est ensuite condensée sur les surfaces extérieures des tubes du condenseur 58. Le réfrigérant condensé est collecté dans une gouttière 59 à partir de laquelle il échappe dans un conduit 60.
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Le courant combiné de réfrigérant provenant des conduits 54 et 60 passe à travers un étranglement 62 et un second distributeur 40 situé au-dessous des tubes 64 de l'évaporateur 20.
Le conduit 66 alimente les tubes de l'évaporateur en eau à une température de, par exemple, 16 C. Pendant le processus d'évaporation, la température de l'eau est abaissée et elle sort à travers le conduit 68 à une température de, par exemple, 130 C. Après le passage à travers une charge pouvant être, par exemple, une série d'unités de réfrigération d'une chambre, l'eau est renvoyée aux tubes de l'évaporateur à travers le conduit 66.
La vapeur de réfrigérant est entraînée vers les surfaces extérieures des tubes 70 de l'absorbeur qui sont alimentés en eau froide par une pompe 72. L'eau est chauffée dans l'absorbeur et sort à travers un conduit 74 qui alimente les tubes 58 du condenseur 16 avant de passer dans une colonne de refroidissement 76. Après refroidissement, l'eau repasse à la pompe 72 à travers un conduit 78.
L'absorbeur est alimenté en solution riche en absorbant provenant du ballon intermédiaire 12. Le parcours d'alimentation comprend le bassin de liquide 49, le conduit 80, le côté extérieur de l'enveloppe de l'échangeur de chaleur 26, le conduit 82 et un troisième distributeur 40. Quand le réfrigérant évaporé passe dans la solution provenant du distributeur 40, la chaleur est absorbée par l'eau dans les tubes 70, et la solution diluée tombe par gravité des tubes inférieurs 70 pour former la charge liquide du bassin à un niveau normal 84. Le recyclage de cette solution diluée est effectué à travers un circuit comprenant le conduit 86, la pompe 88, les tubes de l'échangeur de chaleur 26, le conduit 90, les tubes de l'échangeur de chaleur 24 et le conduit 92.
Des cristaux d'absorbant peuvent accidentellement se former sur les surfaces de l'enveloppe de l'échangeur de chaleur 26. Ces cristaux peuvent, par exemple, se former quand la concentration en bromure de lithium dans l'échangeur de chaleur dépasse 66 % et quand la température est inférieure à 49o C. Les cristaux ont l'effet nuisible de retarder le débit de la solution à travers les conduits 80 et 82 et d'empêcher par suite le fonctionnement de la machine.
La machine représentée présente un dispositif de décristallisation qui comprend une paire de sondes de détection électrique 94 et 96 montées dans une chambre 98 raccordée au circuit de façon à contenir du liquide au même niveau que le niveau 49 du ballon 12. Si désiré, les sondes 94 et 96 pourraient être montées directement dans le ballon. Les sondes sont connectées de la façon représentée à une bobine de relais 100 à travers des conducteurs électriques 97 et 99. Par suite, l'élévation du niveau dans la chambre 98 (du fait de la formation de cristaux sur la surface de l'enveloppe de l'échangeur de chaleur 26) provoque le contact du liquide avec la sonde supérieure 96 et l'établissement d'un circuit d'excitation pour la bobine de relais 100.
L'inverseur 102 du relais passe par suite en position de travail à partir de la position représentée pour compléter un circuit à travers le conducteur 104 pour l'électro-aimant d'une électrovanne 106 normalement fermée et à travers le conducteur 108 et le conducteur 99. Pendant le fonctionnement normal (sans formation de cristaux), l'électro-vanne 106 est fermée et i1 n'y a aucune circulation de liquide à travers le conduit 110. Par contre, quand la sonde 96 détecte la présence de cristaux dans l'échangeur de chaleur 26, l'électro-vanne est ouverte pour permettre la circulation de la solution chaude du générateur 10 à travers le conduit 110 vers le ballon 18.
La pompe 88 continue à fonctionner pour refouler la solution chaude à travers les tubes de l'échangeur de chaleur 26 afin de provoquer la fusion des cristaux formés du côté de l'enveloppe. L'étranglement 48 coopère avec la position élevée du ballon 12 pour empêcher effectivement le passage de la solution à travers le conduit 46. Le générateur 14 est ainsi effectivement déconnecté du système.
Le processus de fusion des cristaux est facilité par le fait que, pendant la période de fusion, le commutateur 102, en même temps qu'il provoque l'ouverture de l'élec- tro-vanne 106, coupe aussi le moteur 112 de la pompe 72. L'arrêt de la pompe interrompt la circulation d'eau de refroidissement à travers les tubes absorbeurs 70 et les tubes condenseurs 58. Le condenseur cesse, par suite, de fournir du réfrigérant condensé au conduit 60 et l'ab- sorbeur cesse de faire passer le réfrigérant évaporé dans la solution sur les surfaces des tubes 70. Ainsi la température du liquide s'élève rapidement dans le conduit 86 vers la température régnant dans le bouilleur 10.
L'opération de décristallisation est ainsi considérablement facilitée par l'arrêt de la pompe 72 pendant la période de décristallisation.
Dès que la fusion des cristaux a été assurée, le niveau baisse dans la chambre 98 au-dessous de la sonde 96, de sorte que la bobine de relais 100 cesse d'être excitée. L'inverseur 102 revient, par suite, à la position représentée pour laquelle l'électro-vanne 106 est fermée et le moteur 112 de la pompe excité.
Sur la figure, dans la machine décrite, le système détecteur et la commande pour l'électro-vanne 106 et le moteur 112 de la pompe sont électriques. Cependant, l'agencement du détecteur et de la commande de la vanne pourraient être au moins partiellement pneumatiques si désiré. Le conduit 110 est représenté sur la figure débouchant dans le ballon 18, mais bien entendu ce conduit peut aussi déboucher directement dans le conduit 86. Si la pompe 88 est située en aval de l'échangeur de chaleur 26, le conduit 110 peut déboucher directement dans les tubes de l'échangeur de chaleur.
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Cold machine The present invention relates to an absorption cold machine comprising a first and a second boiler connected in series, and a heat exchanger for ensuring the exchange of heat between the solutions coming from and going to the absorber.
During the operation of such a machine, there is a danger of formation of absorbent crystals in the heat exchanger in the event of incorrect temperatures and / or concentrations of the solution.
The object of the present invention is to remedy this drawback, and for this purpose the cold machine according to the invention is characterized in that it comprises a detector responding to the blocking of the circuit due to the formation of absorbent crystals in the side of the heat exchanger through which the solution goes to the absorber, and a device controlled by the detector to temporarily disable the second boiler, condenser, evaporator and absorber and make pass the hot solution from the first boiler to the side of the heat exchanger through which the solution from the absorber passes.
The single figure of the drawing represents schematically, by way of example, an embodiment of the machine according to the invention. The machine shown comprises an upper cylindrical flask 10 constituting a first boiler, an intermediate cylindrical flask 12 containing a second boiler 14 and a condenser 16, a cylindrical flask 18 containing an evaporator 20 and an absorber 22, and heat exchangers 24 and 26 below flask 18. The absorbent is lithium bromide and the coolant is water.
The boiler 10 comprises a cylindrical tube 28 passing through the flask for the flame coming from a gas or oil burner 30. The space surrounding the tube 12 is occupied by the solution having a normal level 32. The pure water vapor (refrigerant) released is sent through a separator 34 and a vapor conduit 36.
The vapor conduit 36 opens into the tubes 38 of the boiler 14. A distributor 40 streams the solution onto the outer surfaces of the tubes 38. The enriched solution in the flask 10 is sent through a trap 42 to descend through a conduit. 44 in the casing of the heat exchanger 24 surrounding the tubes and up through a conduit 46 through a constriction 48 towards the distributor 40. During its passage through the heat exchanger 24, the temperature of the solution is lowered. , for example from about 161C to 91o C.
The pressure is maintained in the flask 12 at a value lower than that of the flask 10, and the flow of high temperature vapor through the tubes 38 consequently causes the release of an additional quantity of refrigerant vapor by evaporation of the solution. wetting the outer surfaces of the tubes 38. The absorbent-rich solution, falling from the surfaces of the tubes, is collected in the lower part of the flask 12, and under normal conditions it reaches approximately the level indicated at 49.
The tubes 38 of the boiler communicate with a manifold which discharges a mixture of liquid refrigerant and refrigerant vapor through a constriction 50 into a chamber 52 freely communicating with the interior of the flask 12. Liquid refrigerant escapes from chamber 52 through. a conduit 54, and the refrigerant vapor escapes through a passage 56 inside the balloon 12. The refrigerant vapor present in the balloon 12 is then condensed on the outer surfaces of the tubes of the condenser 58. The condensed refrigerant is collected. in a gutter 59 from which it escapes in a duct 60.
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The combined stream of refrigerant from conduits 54 and 60 passes through a constriction 62 and a second distributor 40 located below the tubes 64 of the evaporator 20.
Line 66 supplies the evaporator tubes with water at a temperature of, for example, 16 C. During the evaporation process, the temperature of the water is lowered and it exits through line 68 at a temperature of. , for example, 130 C. After passing through a load which could be, for example, a series of refrigeration units of a chamber, the water is returned to the tubes of the evaporator through the conduit 66.
The refrigerant vapor is entrained towards the outer surfaces of the tubes 70 of the absorber which are supplied with cold water by a pump 72. The water is heated in the absorber and exits through a conduit 74 which supplies the tubes 58 of the absorber. condenser 16 before passing through a cooling column 76. After cooling, the water passes back to the pump 72 through a duct 78.
The absorber is supplied with a solution rich in absorbent from the intermediate tank 12. The supply path comprises the liquid basin 49, the conduit 80, the outer side of the heat exchanger casing 26, the conduit 82. and a third distributor 40. As the evaporated refrigerant passes through the solution from the distributor 40, the heat is absorbed by the water in the tubes 70, and the dilute solution falls by gravity from the lower tubes 70 to form the liquid charge of the basin. at a normal level 84. The recycling of this dilute solution is carried out through a circuit comprising the conduit 86, the pump 88, the tubes of the heat exchanger 26, the conduit 90, the tubes of the heat exchanger 24 and conduit 92.
Absorbent crystals can accidentally form on the surfaces of the heat exchanger shell 26. These crystals can, for example, form when the lithium bromide concentration in the heat exchanger exceeds 66% and when the temperature is below 49o C. The crystals have the detrimental effect of retarding the flow of solution through conduits 80 and 82 and consequently preventing the operation of the machine.
The machine shown has a decrystallization device which comprises a pair of electrical detection probes 94 and 96 mounted in a chamber 98 connected to the circuit so as to contain liquid at the same level as the level 49 of the tank 12. If desired, the probes 94 and 96 could be mounted directly in the balloon. The probes are connected as shown to a relay coil 100 through electrical conductors 97 and 99. As a result, the level rise in chamber 98 (due to the formation of crystals on the surface of the casing of the heat exchanger 26) causes contact of the liquid with the upper probe 96 and the establishment of an excitation circuit for the relay coil 100.
The inverter 102 of the relay then goes into the working position from the position shown to complete a circuit through the conductor 104 for the solenoid of a normally closed solenoid valve 106 and through the conductor 108 and the conductor 99. During normal operation (without formation of crystals), the solenoid valve 106 is closed and there is no circulation of liquid through the pipe 110. On the other hand, when the probe 96 detects the presence of crystals in the pipe. the heat exchanger 26, the solenoid valve is open to allow circulation of the hot solution from the generator 10 through the duct 110 to the tank 18.
The pump 88 continues to operate to force the hot solution through the tubes of the heat exchanger 26 to cause the crystals formed on the shell side to melt. The constriction 48 cooperates with the elevated position of the balloon 12 to effectively prevent the passage of the solution through the conduit 46. The generator 14 is thus effectively disconnected from the system.
The process of melting the crystals is facilitated by the fact that, during the melting period, the switch 102, at the same time as it causes the opening of the solenoid valve 106, also cuts the motor 112 of the valve. pump 72. Stopping the pump interrupts the circulation of cooling water through the absorber tubes 70 and the condenser tubes 58. The condenser consequently stops supplying condensed refrigerant to the duct 60 and the absorber stops passing the refrigerant evaporated in the solution on the surfaces of the tubes 70. Thus the temperature of the liquid rises rapidly in the conduit 86 towards the temperature prevailing in the boiler 10.
The de-crystallization operation is thus considerably facilitated by stopping the pump 72 during the period of de-crystallization.
As soon as the crystals have melted, the level drops in chamber 98 below probe 96, so that relay coil 100 ceases to be energized. The inverter 102 therefore returns to the position shown for which the solenoid valve 106 is closed and the motor 112 of the pump energized.
In the figure, in the machine described, the detector system and the control for the solenoid valve 106 and the motor 112 of the pump are electric. However, the arrangement of the sensor and valve control could be at least partially pneumatic if desired. The duct 110 is shown in the figure opening into the balloon 18, but of course this duct can also open directly into the duct 86. If the pump 88 is located downstream of the heat exchanger 26, the duct 110 can open directly. in the heat exchanger tubes.