EP0052030B1 - Dispositif pour recueillir un liquide tombant librement et son application à une installation de mise en contact à contre-courant d'un liquide avec un gaz - Google Patents

Dispositif pour recueillir un liquide tombant librement et son application à une installation de mise en contact à contre-courant d'un liquide avec un gaz Download PDF

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EP0052030B1
EP0052030B1 EP81401609A EP81401609A EP0052030B1 EP 0052030 B1 EP0052030 B1 EP 0052030B1 EP 81401609 A EP81401609 A EP 81401609A EP 81401609 A EP81401609 A EP 81401609A EP 0052030 B1 EP0052030 B1 EP 0052030B1
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liquid
main trough
trough
flow
wall
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EP81401609A
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Jacques Georges Paul Eugène Bosne
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Hamon Sobelco SA
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Hamon Sobelco SA
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    • F28F25/02—Component parts of trickle coolers for distributing, circulating, and accumulating liquid
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    • Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/11—Cooling towers
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/85—Droplet catchers

Definitions

  • the present invention relates to installations for contacting a liquid against a current with a gas, in particular those used for cooling a liquid such as water with atmospheric air, and more particularly relates to a device for collecting a liquid falling freely in the form of rain or the like in such installations.
  • Installations for contacting a liquid with a gas against the current generally comprise a chamber provided at its lower part with at least one gas inlet opening and at its upper part with at least one outlet opening gas and, inside said chamber, a liquid distribution network, a body for bringing the liquid into direct contact with the gas disposed under the distribution network, and means for collecting the liquid which flows in free fall in the form of rain or the like of the contacting body.
  • These means can be constituted by a basin provided at the base of the chamber and into which the liquid falls directly.
  • a basin has the disadvantage of being of a relatively expensive construction, of generating a significant noise due to the impact of the liquid falling over a significant height of the contacting body on the liquid present in the basin.
  • the aim of the present invention is to improve the flow of liquid in the chutes and is based on the observation that this poor flow is due to the significant disturbances which are created by the fall of the liquid coming from the inclined walls and entering the flow of liquid flowing in the chutes.
  • the subject of the present invention is a device for collecting a liquid falling freely in the form of rain or the like, of the type comprising a wall inclined to the vertical and a chute, hereinafter called main chute, extending along from the lower edge of the wall, characterized in that it comprises, on the path of the liquid collected by the inclined wall, and before it enters the main chute, means for significantly reducing or canceling the vertical speed component of the liquid to its entry into the chute.
  • the means for appreciably reducing or canceling the vertical speed component of the liquid comprise deflecting surfaces which give the liquid as it enters the main chute a component of notable speed in the direction of flow of the liquid in the main chute.
  • deflecting surfaces can be, for example, constituted by small inclined troughs or intermediate buckets disposed at the inlet of the main trough, which give the liquid a direction close to that of the flow of the liquid in the main trough.
  • deflecting surfaces can also be constituted by ribs arranged on the inclined wall, along the line of greatest slope, and the lower part of which is curved in the direction of the flow of the liquid in the main chute or even by ribs arranged on the inclined wall and themselves inclined in the direction of the flow of the liquid in the main chute.
  • Such deflecting surfaces subject the liquid to a change of direction in the direction of flow in the main chute and give it a speed which may be greater than that of the liquid in the main chute. This decreases the disturbances in the flow, but also accelerates the flow of the liquid in the main chute.
  • the means for reducing or canceling the vertical speed component comprise one or more obstacles tending to cancel the speed of the liquid as it enters the main chute.
  • Obstacles can for example consist of pins arranged on the inclined wall, a rib parallel to the chute main and arranged at the entrance to the latter, or better by a fine mesh grid covering the main chute.
  • the invention also relates to an installation for contacting a liquid with a gas against the current, comprising a chamber provided at its lower part with at least one gas inlet opening and at its upper part with at least one gas outlet opening and, inside said chamber, a liquid distribution network, a body for bringing the liquid into direct contact with the gas placed under the distribution network, and liquid receiving devices as defined above arranged under said body to collect the liquid which flows therefrom.
  • the devices for collecting a freely falling liquid in the form of rain represented in FIGS. 1 to 9 comprise, in known manner, a wall 1 inclined to the vertical and a chute 2 called main chute extending along the lower edge of the inclined wall 1.
  • the inclined wall 1 which is planar is connected to the chute 2 by a rounded part 3 which extends downwards, towards the chute, by a short vertical part 4.
  • the chute 2 has a rounded bottom 5 and two vertical edges 6 and 7 on either side, the one, the edge 6, is in the extension of the vertical part 4.
  • the device shown in FIG. 1 comprises a horizontal succession of small inclined troughs 8 placed end to end on the vertical part 4.
  • Each small inclined trough 8 comprises a flat bottom 9 fixed on the vertical part 4 and strongly inclined relative to the vertical and a vertical edge 10 which is extended by a horizontal strip 11 inclined towards the outside of the small inclined chute 8.
  • the upper edge portions 10, as well as the bands 11 of the successive small inclined chutes are fixed between them.
  • each small inclined chute 8 parallel to this bottom. It leaves each small inclined chute 8 having a significantly reduced vertical speed component and enters the main chute 2 in the direction of the flow of the liquid in this chute.
  • each small inclined chute 12 consists of a half truncated cone whose small base 13 is closed and the large base is open.
  • Each small inclined chute is fixed to the part 4 by one of its upper edges 14 arranged horizontally.
  • the liquid is deflected by the bottom of each small inclined trough 12, parallel to this bottom and leaves each small inclined trough by the large base of the truncated cone, having a significantly reduced vertical speed component.
  • the device shown in FIG. 3 comprises a horizontal succession of cups 15 arranged on the vertical part 4 and which each consist of a quarter of a sphere.
  • Each bucket 15 deflects the liquid which flows on the wall 1 and sends it into the chute 2 with a component of vertical speed practically canceled.
  • the device shown in FIG. 4 comprises a succession of ribs 16 arranged on the inclined wall 1 along the line of greatest slope.
  • the lower part 17 of each of these ribs at the level of the rounded part 3 is curved in the direction of the flow of the liquid in the chute 2 and deflects the liquid flowing over the wall 1 in the direction of the flow of the liquid in this chute 2.
  • the device shown in FIG. 5 comprises a succession of ribs 18 arranged on the wall 1 up to the inlet of the chute 2 and inclined in the direction of the flow of the liquid in the chute 2. Thanks to these ribs, the liquid flowing on the wall 1 receives a speed component in the direction of flow of the fluid in the chute 2.
  • the device shown in FIG. 6 comprises a rib 19 parallel to the main chute 2 and disposed at the entrance of the latter on the vertical edge 6. This rib has the effect of "breaking" the flow of the liquid flowing on the inclined wall 1 when it arrives in the chute 2.
  • the device shown in FIG. 7 comprises, on the one hand, nipples 20 projecting from the inclined wall intended to slow down the liquid flowing on this wall and, on the other hand, a grid 21 with fine meshes constituted by a lattice of metal wires and covering the chute 2.
  • This grid 21 has, like the rib 19, the effect of "breaking" the flow of the liquid so as to practically cancel the speed of the liquid when it arrives in the chute 2.
  • the device shown in FIG. 8 is a variant of FIG. 7 and comprises, in place of the grid with metallic wires, a grid 22 constituted by a plate provided with vertical channels.
  • the device shown in FIG. 9 is a combination of the devices shown in FIGS. 2 and 7 and includes a succession of small inclined troughs 23 in the form of half truncated cones constituted by a lattice of metal wires which, at the same time, practically cancel the speed of the liquid passing through them and divert the excess of the liquid in the direction of the flow of the liquid in the chute 2.

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Description

  • La présente invention est relative aux installations de mise en contact à contre-courant d'un liquide avec un gaz, notamment celles utilisées pour assurer le refroidissement d'un liquide tel que de l'eau par l'air atmosphérique, et concerne plus spécialement un dispositif pour recueillir un liquide tombant librement sous forme de pluie ou analogue dans de telles installations.
  • Les installations de mise en contact à contre-courant d'un liquide avec un gaz comprennent généralement une chambre pourvue à sa partie inférieure d'au moins une ouverture d'entrée du gaz et à sa partie supérieure d'au moins une ouverture de sortie du gaz et, à l'intérieur de ladite chambre, un réseau de distribution de liquide, un corps de mise en contact direct du liquide avec le gaz disposé sous le réseau de distribution, et des moyens pour recueillir le liquide qui s'écoule en chute libre sous forme de pluie ou analogue du corps de mise en contact. Ces moyens peuvent être constitués par un bassin prévu à la base de la chambre et dans lequel le liquide tombe directement. Toutefois, un tel bassin a l'inconvénient d'être d'une construction relativement coûteuse, d'engendrer un bruit important dû à l'impact du liquide tombant sur une hauteur importante du corps de mise en contact sur le liquide présent dans le bassin, et de nécessiter une puissance de pompage importante pour recycler directement ou indirectement le liquide du bassin vers le réseau de distribution. Pour tenter de remédier à ces inconvénients, il est déjà connu, notamment par le brevet FR-A-876 525, d'utiliser des dispositifs récepteurs de liquide disposés immédiatement sous le corps d'échange et comprenant chacun une paroi réceptrice inclinée sur la verticale qui déverse le liquide recueilli dans une goulotte s'étendant le long du bord inférieur de la paroi, ces dispositifs qui sont disposés parallèlement les uns aux autres et se chevauchent pour empêcher toute chute directe du liquide du corps d'échange vers le bas de la tour, déversent à l'une de leurs extrémités le liquide recueilli dans un collecteur.
  • Cependant, avec ces dispositifs récepteurs de la technique antérieure, on observe un mauvais écoulement du liquide dans les goulottes. Ceci a conduit généralement à prévoir des collecteurs secondaires pour empêcher l'engorgement des goulottes. Ceci ne constitue pas toutefois une solution très satisfaisante.
  • La présente invention a pour but d'améliorer l'écoulement du liquide dans les goulottes et est basée sur la constatation du fait que ce mauvais écoulement est dû aux perturbations importantes qui sont créées par la chute du liquide provenant des parois inclinées et pénétrant dans le flot de liquide s'écoulant dans les goulottes.
  • A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif pour recueillir un liquide tombant librement sous forme de pluie ou analogue, du type comprenant une paroi inclinée sur la verticale et une goulotte, dite ci-après goulotte principale, s'étendant le long du bord inférieur de la paroi, caractérisé en ce qu'il comprend, sur le trajet du liquide recueilli par la paroi inclinée, et avant son entrée dans la goulotte principale, des moyens pour réduire notablement ou annuler la composante de vitesse verticale du liquide à son entrée dans la goulotte.
  • Selon un premier mode de réalisation, les moyens pour réduire notablement ou annuler la composante de vitesse verticale du liquide comprennent des surfaces déflectrices qui confèrent au liquide à son entrée dans la goulotte principale une composant de vitesse notable dans la direction d'écoulement du liquide dans la goulotte principale.
  • Ces surfaces déflectrices peuvent être, par exemple, constituées par des petites goulottes inclinées ou des godets intermédiaires disposés à l'entrée de la goulotte principale, qui confèrent au liquide une direction voisine de celle de l'écoulement du liquide dans la goulotte principale. Ces surface déflectrices peuvent également être constituées par des nervures disposées sur la paroi inclinée, selon la ligne de plus grande pente, et dont la partie inférieure est incurvée dans la direction de l'écoulement du liquide dans la goulotte principale ou encore par des nervures disposées sur la paroi inclinée et elles-mêmes inclinées dans la direction de l'écoulement du liquide dans la goulotte principale. De telles surfaces déflectrices font subir au liquide un changement de direction dans le sens de l'écoulement dans la goulotte principale et lui confèrent une vitesse qui peut être supérieure à celle du liquide dans la goulotte principale. On diminue ainsi les perturbations dans l'écoulement, mais on accélère également l'écoulement du liquide dans la goulotte principale.
  • Selon un autre mode de réalisation, les moyens pour réduire ou annuler la composante de vitesse verticale comprennent un ou des obstacles tendant à annuler la vitesse du liquide à son entrée dans la goulotte principale.
  • On a constaté, en effet, qu'il n'est pas nécessaire pour améliorer l'écoulement de conférer au liquide entrant dans la goulotte principale une composante de vitesse dans la direction de l'écoulement dans la goulotte principale mais qu'il suffit de réduire notablement ou d'annuler la composante de vitesse verticale et, à cet effet, la solution la plus simple consiste à réduire ou annuler purement et simplement la vitesse du liquide avant son entrée dans la goulotte principale.
  • Les obstacles peuvent être par exemple constitués par des tétons disposés sur la paroi inclinée, une nervure parallèle à la goulotte principale et disposée à l'entrée de cette dernière, ou mieux par une grille à mailles fines recouvrant la goulotte principale.
  • On peut également combiner les deux modes de réalisation et utiliser des petites goulottes inclinées constituées par des grilles à mailles fines.
  • L'invention a également pour objet une installation de mise en contact à contre-courant d'un liquide avec un gaz comprenant une chambre pourvue à sa partie inférieure d'au moins une ouverture d'entrée du gaz et à sa partie supérieure d'au moins une ouverture de sortie du gaz et, à l'intérieur de ladite chambre, un réseau de distribution de liquide, un corps de mise en contact direct du liquide avec le gaz disposé sous le réseau de distribution, et des dispositifs récepteurs de liquide tels que définis ci-dessus disposés sous ledit corps pour receuil- lir le liquide qui s'en écoule.
  • D'autres cartactéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels:
    • les Fig. 1 à 9 sont des vues en perspective de différents modes de réalisation de l'invention.
  • Les dispositifs pour recueillir un liquide tombant librement sous forme de pluie représentés sur les Fig. 1 à 9 comprennent, de manière connue, une paroi 1 inclinée sur la verticale et une goulotte 2 dite goulotte principale s'etendant le long du bord inférieur de la paroi inclinée 1. La paroi inclinée 1 qui est plane se raccorde à la goulotte 2 par une partie arrondie 3 qui se prolonge vers le bas, en direction de la goulotte, par une courte partie verticale 4. La goulotte 2 présente un fond arrondi 5 et deux bords verticaux 6 et 7 de part et d'autre, dont l'un, le bord 6, est dans le prolongement de la partie verticale 4.
  • Le dispositif représenté sur la Fig. 1 comprend une succession horizontale de petites goulottes inclinées 8 disposées bout à bout sur la partie verticale 4. Chaque petite goulotte inclinée 8 comprend un fond plat 9 fixé sur la partie verticale 4 et fortement incliné par rapport à la verticale et un bord vertical 10 qui est prolongé par une bande 11 horizontale inclinée vers l'extérieur de la petite goulotte inclinée 8. Les parties hautes de bords 10, ainsi que les bandes 11 des petites goulottes inclinées successives sont fixés entre elles.
  • Le liquide qui ruisselle sur la paroi inclinée 1 est dévié au niveau de la partie verticale 4 par le fond 9 de chaque petite goulotte inclinée 8 parallèlement à ce fond. Il sort de chaque petite goulotte inclinée 8 en ayant une composante de vitesse verticale nettement réduite et pénètre dans la goulotte principale 2 dans la direction de l'écoulement du liquide dans cette goulotte.
  • Le dispositif représenté sur la Fig. 2 est très semblable à celui de la Fig. 1 dont il ne diffère que par la forme des petites goulottes inclinées. Chaque petite goulotte inclinée 12 est constituée d'un demi tronc de cône dont la petite base 13 est fermée et la grande base est ouverte. Chaque petite goulotte inclinée est fixée à la partie 4 par l'un de ses bords supérieurs 14 disposés horizontalement. Comme pour le dispositif représenté sur la Fig. 1, le liquide est dévié par le fond de chaque petite goulotte inclinée 12, parallèlement à ce fond et sort de chaque petite goulotte inclinée par la grande base du tronc de cône, en ayant une composante de vitesse verticale nettement réduite.
  • Le dispositif représenté sur la Fig. 3 comprend une succession horizontale de godets 15 disposés sur la partie verticale 4 et qui sont constitués chacun par un quart de sphère. Chaque godet 15 dévie le liquide qui ruisselle sur la paroi 1 et l'envoie dans la goulotte 2 avec une composante de vitesse verticale pratiquement annulée.
  • Le dispositif représenté sur la Fig. 4 comprend une succession de nervures 16 disposées sur la paroi inclinée 1 selon la ligne de plus grande pente. La partie inférieure 17 de chacune de ces nervures au niveau de la partie arrondie 3 est incurvée dans la direction de l'écoulement du liquide dans la goulotte 2 et dévie le liquide ruisselant sur la paroi 1 dans la direction de l'écoulement du liquide dans cette goulotte 2.
  • Le dispositif représenté sur la Fig. 5 comprend une succession de nervures 18 disposées sur la paroi 1 jusqu'à l'entrée de la goulotte 2 et inclinées dans la direction de l'écoulement du liquide dans la goulotte 2. Grâce à ces nervures, le liquide ruisselant sur la paroi 1 reçoit une composante de vitesse dans la direction de l'écoulement du liauide dans la goulotte 2.
  • Le dispositif représenté sur la Fig. 6 comprend une nervure 19 parallèle à la goulotte principale 2 et disposée à l'entrée de cette dernière sur le bord vertical 6. Cette nervure a pour effet de "briser" l'écoulement du liquide ruisselant sur la paroi inclinée 1 quand il arrive dans la goulotte 2.
  • Le dispositif représenté sur la Fig. 7 comprend, d'une part, des tétons 20 faisant saillie sur la paroi inclinée destinés à ralentir le liquide ruisselant sur cette paroi et, d'autre part, une grille 21 à mailles fines constituées par un treillis de fils métalliques et recouvrant la goulotte 2. Cette grille 21 a, comme la nervure 19, pour effet de "briser" l'écoulement du liquide de façon à annuler pratiquement la vitesse du liquide quand il arrive dans la goulotte 2.
  • Le dispositif représenté sur la Fig. 8 est une variante de la Fig. 7 et comprend, à la place de la grille à fils métalliques une grille 22 constituée par une plaque pourvue de canaux verticaux.
  • Enfin, le dispositif représenté sur la Fig. 9 est une combinaison des dispositifs représentés aux Fig. 2 et 7 et comprend une succession de petites goulottes inclinées 23 en forme de demi troncs de cône constituées par un treillis de fils métalliques qui, à la fois, annulent pratiquement la vitesse du liquide qui les traverse et dévient l'excédent du liquide dans la direction de l'écoulement du liquide dans la goulotte 2.

Claims (11)

1. Dispositif pour recueillir un liquide tombant librement sous forme de pluie ou analogue, du type comprenant une paroi réceptrice (1) inclinée sur la verticale qui déverse le liquide recueilli dans une goulotte (2), dite goulotte principale, s'étendant le long du bord inférieur de la paroi, caractérisé en ce qu'il comprend sur le trajet du liquide recueilli par la paroi inclinée et avant son entrée dans la goulotte principale des moyens (8, 12, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23) pour réduire notablement ou annuler la composante de vitesse verticale du liquide à son entrée dans la goulotte principale.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour réduire notablement ou annuler la composante de vitesse verticale du liquide comprenent des surfaces déflectrices (8, 12, 1 5, 17, 18) qui confèrent au liquide à son entrée dans la goulotte principale une composante de vitesse notable dans la direction d'écoulement du liquide dans la goulotte principale.
3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces déflectrices sont constituées par des petites goulottes inclinées (8, 12) ou des godets (15) intermédiaires disposés à l'entrée de la goulotte principale, qui confèrent au liquide une direction voisine de celle de l'écoulement du liquide dans la goulotte principale.
4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces déflectrices sont constituées par des nervures (16) disposées sur la paroi inclinée selon la ligne de plus grande pente et dont la partie inférieure (17) est incurvée dans la direction de l'écoulement du liquide dans la goulotte principale.
5. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces déflectrices sont constituées par des nervures (18) disposées sur la paroi inclinée et elles-mêmes inclinées dans la direction de l'écoulement du liquide dans la goulotte principale.
6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour réduire ou annuler la composante de vitesse verticale comprennent un ou des obstacles (19, 20, 21, 22) tendant à annuler la vitesse du liquide à son entrée dans la goulotte principale.
7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'obstacle est constitué par une nervure (19) parallèle à la goulotte principale (2) et disposé à l'entrée de cette dernière.
8. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les obstacles sont constitués par des tétons (20) disposés sur la paroi inclinée.
9. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les obstacles sont constitués par une grille (21) à mailles fines recouvrant la goulotte principale.
10. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour réduire ou annuler la composante de vitesse verticale comprennent des petites goulottes inclinées (23) constituées par des grilles à mailles fines.
11. Installation de mise en contact d'un liquide avec un gaz comprenant une chambre pourvue à sa partie inférieure d'au moins une ouverture d'entrée du gaz et à sa partie supérieure d'au moins une ouverture de sortie du gaz et, à l'intérieure de ladite chambre, un réseau de distribution de liquide, un corps de mise en contact direct du liquide avec le gaz disposé sous le réseau de distribution, et des dispositifs récepteurs disposés sous ledit corps pour recueillir le liquide qui s'en écoule, caractérisé en ce que lesdits dispositifs sont conformes à l'une quelconque des revendications 1 à 10.
EP81401609A 1980-11-12 1981-10-15 Dispositif pour recueillir un liquide tombant librement et son application à une installation de mise en contact à contre-courant d'un liquide avec un gaz Expired EP0052030B1 (fr)

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