EP2638335A1 - Installation comprenant un disupositif de condensation à effet peltier. - Google Patents

Installation comprenant un disupositif de condensation à effet peltier.

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Publication number
EP2638335A1
EP2638335A1 EP11794535.2A EP11794535A EP2638335A1 EP 2638335 A1 EP2638335 A1 EP 2638335A1 EP 11794535 A EP11794535 A EP 11794535A EP 2638335 A1 EP2638335 A1 EP 2638335A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermoelectric device
collection tube
thermoelectric
installation according
tube
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11794535.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Eric Favre
Alain Durand
Mathieu Weber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut National Polytechnique de Lorraine
Original Assignee
Institut National Polytechnique de Lorraine
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Filing date
Publication date
Application filed by Institut National Polytechnique de Lorraine filed Critical Institut National Polytechnique de Lorraine
Publication of EP2638335A1 publication Critical patent/EP2638335A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/023—Mounting details thereof

Definitions

  • the invention relates to an installation suitable for implementing a method comprising a vapor condensation step.
  • Such an installation comprises an evaporation device adapted to evaporate a fluid and a device for condensing vapors leaving the evaporation device; the condensing device comprises a vapor collection tube, one end of the tube being connected to a vapor outlet of the evaporation device.
  • Such an installation can in particular be used in the laboratory to condense vapors in reflux heating operations to accelerate or allow a chemical reaction without loss of reagents or products, and to limit solvent emissions. It can also be used for distillation operations to separate the components of a liquid. It can also be used for the implementation of a process for separating molecules in the gas phase by a pervaporation process, etc.
  • the so-called reflux heating operation is a great classic of laboratory manipulations in chemistry, biology or medical analysis both in the educational and professional fields.
  • the actual embodiment of a reflux heating operation requires a step of heating a liquid contained in a heating block and a step of condensation of the vapors produced by the heating block in order to avoid any effect of concentration of the molecules dissolved in heated liquid and to limit solvent emissions.
  • the condensation function is conventionally provided by a condensation device attached to an outlet of the heating block generally consisting of a reaction vessel (for example a glass-balloon) associated with a heating device.
  • the condensation device is generally a double-walled tube fed, usually in open loop, by water from the drinking water network (tap water).
  • the invention proposes a new installation, particularly well suited for the implementation of a method comprising a steam condensation step, and not having all or part of the disadvantages of known installations.
  • the invention proposes an installation comprising an evaporation device adapted to evaporate a fluid and a device for condensing vapors leaving the evaporation device, the condensation device comprising a vapor collection tube, one end of the tube being connected. on a vapor outlet of the evaporation device.
  • the installation according to the invention is characterized in that the condensation device also comprises: A thermoelectric device having a recess opening into which the collection tube is positioned, an inner surface of the recess forming a cold surface of the thermoelectric device, and
  • thermoelectric device for supplying the thermoelectric device with an electric current according to a condensing temperature of the vapors passing through the collection tube.
  • the thermoelectric device is a device adapted to produce from an electric current a temperature difference between a cold surface and a hot surface of the device.
  • the evaporation device is for example a heating block comprising a reaction vessel such as a glass-balloon, associated with a heating device such as a Bunsen burner or an electric resistance plate.
  • a heating device such as a Bunsen burner or an electric resistance plate.
  • Such an evaporation device is for example used in a reflux heating system.
  • Such an evaporation device can also be used in a pervaporation installation; in this case, a membrane is inserted into the collection tube and only the vapors passing through the membrane are condensed along the collection tube by the condensation device. When they exit the evaporation device, climb into the collection tube and arrive at the condensation device, the vapors condense.
  • the condensation device of the installation according to the invention does not consume water and consumes only a small amount of electrical energy.
  • thermoelectric device of small power, of the order of 10 to 30 Watt is sufficient. Since such a thermoelectric device is small, the system according to the invention is small and of reduced weight as well, so that the installation is portable and can very easily be moved from one place to another.
  • the thermoelectric device comprises a Peltier module in the form of a hollow tube, an inner surface of the hollow tube forming a cold surface of the Peltier module.
  • the particular shape of the Peltier module allows the condensation device to easily adapt to the vapor collection tube and makes it possible to obtain maximum efficiency from the condensation device.
  • the thermoelectric device comprises N Peltier modules each having a substantially flat cold face, the N Peltier modules being associated to form together a hollow tube having a recess with a cold internal surface.
  • the number of Peltier modules is chosen according to the shape of the section of the vapor collection tube, for example 4 modules for a square section tube, 6 or more modules for a circular section tube, etc. The realization of the thermoelectric device is thus optimized so that the shape of the recess matches at best the shape of the vapor collection tube.
  • thermoelectric device comprises:
  • a ring-shaped connecting member having a opening opening into which the collection tube is inserted
  • the connecting member makes it possible to interface the collection tube and the Peltier module (s).
  • the connecting member is made of a good thermal conductive material, for example aluminum.
  • the connecting member is in the form of a rigid cylinder with a polygonal outer surface and is pierced by a recess opening (hence its ring shape), an inner wall of which forms the internal surface of the device. thermoelectric.
  • the internal surface and the dimensions of the ring are adapted to those of the collection tube.
  • the connecting member allows for a rigid condensation device, perfectly adapted to the collection tube and inexpensive using Peltier planes modules that are widely available at lower cost in the trade.
  • the thermoelectric device is made in two parts which, associated by a hinge means, for example a hinge, and movable between a closed position where the two parts together have a general shape having a opening opening in which is positioned the collection tube, and an open position allowing the passage of the collection tube.
  • the thermoelectric device can thus be easily installed on the collection tube, even in difficult conditions, for example if the collection tube has larger end sections than the sections of the body of the tube to be cooled or if the ends on tube are difficult to access.
  • the installation according to the invention may also comprise a device for discharging heat in the vicinity of a hot surface of the thermoelectric device, for example a radiator, possibly ventilated.
  • the heat removal device may comprise N radiators each having a shape adapted to be in contact with the hot surface of a Peltier module.
  • the condensation device may comprise several thermoelectric devices, positioned next to each other and / or spaced apart from each other along the collection tube.
  • the control device is preferably adapted to provide each thermoelectric device with an electric current depending on a desired temperature on the inner surface of said thermoelectric device, the electric current being able to be different from one thermoelectric device to the other . It is thus possible to condense the vapors over a greater length of the collection tube. Also, by providing the thermoelectric devices with different currents, it is possible to obtain a temperature gradient on the outer wall and inside the collection tube; it is thus possible to separate the different gases contained in the vapors, depending on their condensation temperature.
  • the control device provides an electric current depending on the desired temperature and / or the number of thermoelectric devices and / or the number of Peltier modules per thermoelectric device, as will be seen better below.
  • thermoelectric device comprises N Peltier modules
  • the control module can be adapted to supply an electric current to a number of Peltier modules depending on a desired temperature on the internal surface of the thermoelectric device according to a condensation temperature. vapors circulating inside the collection tube.
  • the control module can thus supply current to only a portion of the Peltier modules.
  • the temperature is regulated here by regulating the number of Peltier modules supplied with current.
  • the same current is supplied to all Peltier modules of the same device thermoelectric, and this current is a function of the desired temperature.
  • the condensing device comprises a plurality of thermoelectric devices positioned along the collection tube, different currents are supplied to the thermoelectric devices, so as to obtain a temperature gradient along the tube.
  • control module and the thermoelectric device or devices are grouped together in one and the same housing or in two half-housings associated by means of articulation to form a housing, in which the housing comprises an open recess whose shape is adapted to the shape of the collection tube, and wherein the housing is adapted so that the inner surface of the thermoelectric device comes into contact with the outer wall of the collection tube when the condensation device is positioned on the collection tube.
  • the essential elements of the invention are Peltier modules that transform an electric current into a temperature difference.
  • Each module includes a cold surface and a hot surface, and transfers available energy in the vicinity of the cold surface to the hot surface. Under optimum performance conditions, such a Peltier module consumes a current of about 2 amperes at a voltage of 12 V, to evacuate an energy of the order of 0.5 to 1 Joule.
  • An installation according to the invention comprises an evaporation device and a device for condensing vapors.
  • the evaporation device is a heating block 1 conventionally comprising a heating container, for example a liquid heating flask 2, and a heating means such as a Bunsen burner or a plate.
  • the condensation device comprises a vapor collection tube 41, one end of which is connected to an outlet of the vapors of the evaporation device.
  • the condensation device of the installation according to the invention also comprises:
  • thermoelectric device 10, 11, 15 in the form of a hollow tube comprising a cold internal surface whose shape is adapted to a shape of the collection tube and
  • thermoelectric device for supplying the thermoelectric device with an electric current depending on a condensing temperature of the vapors passing through the collection tube.
  • FIGs 1 to 3 show different modes of association of Peltier modules to form the thermoelectric device of a condensation device according to the invention.
  • the thermoelectric device comprises a single Peltier module in the form of a hollow tube 10 whose inner surface corresponds to the cold face of the Peltier module.
  • the Peltier modules are associated to form together a hollow tube whose cold inner surface is adapted to a square section collection tube.
  • FIG. 1 shows different modes of association of Peltier modules to form the thermoelectric device of a condensation device according to the invention.
  • the thermoelectric device comprises a single Peltier module in the form of a hollow tube 10 whose inner surface corresponds to the cold face of the Peltier module.
  • the Peltier modules can be associated with each other by an adhesive tape for example, or by means of a more rigid structure such as a hollow metal cylinder.
  • the ring has a substantially parallelepipedal external shape and is pierced with an opening opening whose wall forms the inner surface of the thermoelectric device.
  • the N 2 Peltier modules are planar and are fixed on two opposite sides of the ring, sides parallel to a longitudinal axis of the recess corresponding to the axis of the collection tube.
  • two other Peltier modules can be added on the other two sides of the ring.
  • the outer sides of the ring not covered by a Peltier module are covered with a thermal insulating coating.
  • the Peltier modules only cool the ring and dissipate only the energy provided on the wall of the recess by the collection tube.
  • the ring may be in the form of a rigid cylinder with a polygonal outer surface, for example a four-sided polygon (FIG. 4), six, eight or more sides.
  • the flat outer faces of the ring allow the attachment of flat Peltier modules, widely available and inexpensive.
  • thermoelectric device is rigid, non-deformable.
  • Such an embodiment of the thermoelectric device according to the invention allows use on collection tubes of small or very small diameters, for example of the order of 1 to 3 cm or less.
  • the shape and dimensions of the inner recess of the ring are adapted to the shape and dimensions of the collection tube.
  • the ring may also be pierced with a plurality of recesses opening, parallel, to allow the use of a single thermoelectric device on several tubes simultaneously.
  • the ring is made of a rigid material good thermal conductor, for example a metal such as aluminum, copper, etc.
  • a ventilated radiator 45, 46 is fixed on the hot surface of each of the Peltier modules to evacuate heat to the outside.
  • the ventilated radiator (s) may be replaced by any other suitable means for evacuating the heat, for example by a simple radiator.
  • the control module 47 supplies a current to a number of Peltier modules according to the desired temperature.
  • the current supplied to each Peltier module is chosen so that said module operates at its maximum efficiency.
  • the two Peltier modules of 40 mm by 40 mm supplied in series by a current of 2 amperes at 12 volts, make it possible to obtain a temperature of the order of 0 ° C. on their cold side, when the module is at room temperature.
  • the small size of the Peltier modules makes it possible to produce a condensing device of small size, of dimensions of the order of ten centimeters, and of reduced weight, of the order of a few hundred grams.
  • the condensation device can thus be easily installed on any vapor collection tube, and be easily transportable from one tube to another and from one place to another.
  • the condensation device comprises two thermoelectric devices 51, 52 positioned relative to each other so as to form together a through recess adapted to the shape of a vapor collection tube.
  • the control device is here adapted to provide each thermoelectric device with a different current so that the cold surface of the thermoelectric devices is different. This makes it possible to obtain a temperature gradient on the internal face of the opening opening.
  • a condensation device comprises a housing in which are grouped together the control module and the thermoelectric device or devices.
  • the housing can be made in a single portion 61 ( Figure 6) or in two parts 71, 72 assembled by a hinge means such as a hinge 73 ( Figure 7).
  • the housing comprises a through recess whose shape is adapted to the shape of the collection tube.
  • the housing is adapted for the inner surface of the thermoelectric device (s) to come into contact with the outer wall of the collection tube when the condensation device is positioned on the collection tube.
  • the electrical energy necessary for the operation of the condensation device can be supplied to the control module either by a battery or by an electrical energy distribution network, via a current transformer if necessary.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne une installation de chauffage adaptée pour la mise en oeuvre d'un procédé comprenant une étape de condensation de vapeur, installation comprenant un dispositif d'évaporation adapté pour évaporer un fluide et un dispositif de condensation des vapeurs sortant du dispositif d'évaporation, le dispositif de condensation comprenant un tube de collecte de vapeurs, une extrémité du tube étant connectée sur une sortie de vapeur du dispositif d'évaporation, l'installation étant caractérisée en ce que le dispositif de condensation comprend également : - un dispositif thermoélectrique (10, 11, 15) présentant un évidement débouchant, à l'intérieur duquel le tube de collecte est positionné, une surface interne de l'évidement formant une surface froide du dispositif thermoélectrique et - un module de commande (47) pour fournir au dispositif thermoélectrique un courant électrique fonction d'une température de condensation des vapeurs traversant le tube de collecte. Application à la condensation de vapeurs.

Description

Installation comprenant un dispositif de condensation à effet Peltier
Domaine technique et état de l'art
L'invention concerne une installation adaptée pour la mise en oeuvre d'un procédé comprenant une étape de condensation de vapeur. Une telle installation comprend un dispositif d'évaporation adapté pour évaporer un fluide et un dispositif de condensation des vapeurs sortant du dispositif d'évaporation ; le dispositif de condensation comprend un tube de collecte de vapeurs, une extrémité du tube étant connectée sur une sortie de vapeurs du dispositif d'évaporation. Une telle installation peut notamment être utilisée en laboratoire pour condenser des vapeurs dans des opérations de chauffage à reflux pour accélérer ou permettre une réaction chimique sans perte de réactifs ou de produits, et pour limiter les émissions de solvants. Elle peut également être utilisée pour des opérations de distillation visant à séparer les composants d'un liquide. Elle peut encore être utilisée pour la mise en oeuvre d'un procédé de séparation de molécules en phase gazeuse par un procédé de pervaporation, etc.
L'opération dite de chauffage à reflux est un grand classique des manipulations de laboratoire de chimie, biologie ou d'analyses médicales tant dans le domaine éducatif que professionnel. La réalisation concrète d'une opération de chauffage à reflux nécessite une étape de chauffage d'un liquide contenu dans un bloc de chauffage et une étape de condensation des vapeurs produites par le bloc chauffant afin d'éviter tout effet de concentration des molécules dissoutes dans le liquide chauffé et pour limiter les émissions de solvant. La fonction de condensation est classiquement assurée par un dispositif de condensation fixé sur une sortie du bloc chauffant constitué généralement d'un vase de réaction (par exemple un verre -ballon) associé à un dispositif de chauffage. Le dispositif de condensation est généralement un tube à double paroi alimenté, le plus souvent en boucle ouverte, par de l'eau provenant du réseau d'eau potable (eau du robinet). Pour les composés volatils, la température de l'eau du robinet est souvent trop élevée pour assurer une condensation efficace et un cryostat est nécessaire pour assurer une température de l'eau circulant dans la double paroi plus basse. Ces deux options (circuit d'eau du robinet en circulation ouverte ou circuit d'eau en boucle fermée avec refroidissement par un cryostat) conduisent à des dispositifs de condensation soit fortement consommateurs d'eau pour le premier cas, soit complexes et onéreux en équipement pour le deuxième cas (nécessité d'investir dans un cryostat, une pompe de circulation...). Par ailleurs, ces deux options présentent les difficultés liées à l'utilisation d'un liquide en circulation (risque de fuites, développement d'algues ou contamination bactérienne, encrassement...).
Description de l'invention
L'invention propose une nouvelle installation, particulièrement bien adaptée pour la mise en oeuvre d'un procédé comprenant une étape de condensation de vapeur, et ne présentant pas tout ou partie des inconvénients des installations connues. Ainsi l'invention propose une installation comprenant un dispositif d'évaporation adapté pour évaporer un fluide et un dispositif de condensation des vapeurs sortant du dispositif d'évaporation, le dispositif de condensation comprenant un tube de collecte de vapeurs, une extrémité du tube étant connectée sur une sortie de vapeurs du dispositif d'évaporation. L'installation selon l'invention est caractérisée en ce que le dispositif de condensation comprend également : • un dispositif thermoélectrique présentant un évidement débouchant à l'intérieur duquel le tube de collecte est positionné, une surface interne de l'évidement formant une surface froide du dispositif thermoélectrique, et
• un module de commande pour fournir au dispositif thermoélectrique un courant électrique fonction d'une température de condensation des vapeurs traversant le tube de collecte. Le dispositif thermoélectrique est un dispositif adapté pour produire à partir d'un courant électrique une différence de température entre une surface froide et une surface chaude du dispositif. Ainsi, à partir du courant fourni, le système selon l'invention va refroidir la surface interne de l'évidement du dispositif thermoélectrique et donc le tube de collecte positionné à l'intérieur de l'évidement.
Le dispositif d'évaporation est par exemple un bloc chauffant comprenant un vase de réaction tel qu'un verre -ballon, associé à un dispositif de chauffage tel qu'un bec Bunsen ou une plaque à résistance électrique. Un tel dispositif d'évaporation est par exemple utilisé dans une installation de chauffage à reflux. Un tel dispositif d'évaporation peut également être utilisé dans une installation de pervaporation ; dans ce cas, une membrane est insérée dans le tube de collecte et seules les vapeurs traversant la membrane sont condensées le long du tube de collecte par le dispositif de condensation. Lorsqu'elles sortent du dispositif d'évaporation, montent dans le tube de collecte et arrivent au niveau du dispositif de condensation, les vapeurs se condensent. Le dispositif de condensation de l'installation selon l'invention ne consomme pas d'eau et consomme seulement une faible quantité d'énergie électrique. De plus, pour refroidir un tube de collecte, par exemple un tube en verre de diamètre 1 à 3 cm, un dispositif thermoélectrique de petite puissance, de l'ordre de 10 à 30 Watt suffit. Un tel dispositif thermoélectrique étant de petite taille, le système selon l'invention est de petite taille et de poids réduit également, de sorte que l'installation est portable et peut très facilement être déplacée d'un lieu à un autre.
Dans un mode de réalisation, le dispositif thermoélectrique comprend un module Peltier en forme de tube creux, une surface interne du tube creux formant une surface froide du module Peltier. Dans ce cas, la forme particulière du module Peltier permet au dispositif de condensation de s'adapter aisément sur le tube de collecte des vapeurs et permet d'obtenir une efficacité maximale du dispositif de condensation.
Dans un autre mode de réalisation, le dispositif thermoélectrique comprend N modules Peltier présentant chacun une face froide sensiblement plane, les N modules Peltier étant associés pour former ensemble un tube creux présentant un évidement à surface interne froide. Le nombre de modules Peltier est choisi en fonction de la forme de la section du tube de collecte des vapeurs, par exemple 4 modules pour un tube de section carrée, 6 modules ou plus pour un tube de section circulaire, etc. La réalisation du dispositif thermoélectrique est ainsi optimisée pour que la forme de l'évidement épouse au mieux la forme du tube de collecte des vapeurs.
Dans un autre mode de réalisation encore, le dispositif thermoélectrique comprend :
• un organe de liaison en forme de bague, présentant un évidement débouchant dans lequel est inséré le tube de collecte,
· N modules Peltier fixés sur une surface externe de la bague. L'organe de liaison permet de faire l'interface entre le tube de collecte et le ou les modules Peltier. L'organe de liaison est réalisé en un matériau bon conducteur thermique, par exemple de l'aluminium. Selon un mode de réalisation, l'organe de liaison a la forme d'un cylindre rigide à surface externe polygonale et est percé d'un évidement débouchant (d'où sa forme de bague) dont une paroi interne forme la surface interne du dispositif thermoélectrique. La surface interne et les dimensions de la bague sont adaptées à celles du tube de collecte. L'organe de liaison permet de réaliser un dispositif de condensation rigide, parfaitement adapté au tube de collecte et peu cher en utilisant des modules Peltier plans qui sont largement disponibles à moindre coût dans le commerce.
Dans un mode de réalisation, le dispositif thermoélectrique est réalisé en deux parties qui, associées par un moyen d'articulation, par exemple une charnière, et mobiles entre une position fermée où les deux parties ont ensemble une forme générale présentant un évidement débouchant dans lequel est positionné le tube de collecte, et une position ouverte permettant le passage du tube de collecte. Le dispositif thermoélectrique peut ainsi être facilement installé sur le tube de collecte, y compris dans des conditions difficiles, par exemple si le tube de collecte présente des sections d'extrémités plus importantes que les sections du corps du tube à refroidir ou si les extrémités sur tube sont difficilement accessibles. Si nécessaire, l'installation selon l'invention peut également comprendre un dispositif pour évacuer une chaleur au voisinage d'une surface chaude du dispositif thermoélectrique, par exemple un radiateur, éventuellement ventilé.
Si le dispositif thermoélectrique comprend N modules Peltier présentant chacun une surface froide, le dispositif d'évacuation de la chaleur peut comprendre N radiateurs ayant chacun une forme adaptée pour être en contact avec la surface chaude d'un module Peltier. Dans une variante également, le dispositif de condensation peut comprendre plusieurs dispositifs thermoélectriques, positionnés les uns à côté des autres et / ou espacés les uns des autres le long du tube de collecte. Le dispositif de commande est dans ce cas de préférence adapté pour fournir à chaque dispositif thermoélectrique un courant électrique fonction d'une température souhaitée sur la surface interne du dit dispositif thermoélectrique, le courant électrique pouvant être différent d'un dispositif thermoélectrique à l'autre. Il est ainsi possible de condenser les vapeurs sur une plus grande longueur du tube de collecte. Egalement, en fournissant aux dispositifs thermoélectriques des courants différents, il est possible d'obtenir un gradient de température sur la paroi externe et à l'intérieur du tube de collecte ; il est ainsi possible de séparer les différents gaz contenus dans les vapeurs, en fonction de leur température de condensation.
Le dispositif de commande fournit un courant électrique fonction de la température souhaitée et / ou du nombre de dispositifs thermoélectriques et / ou du nombre de modules Peltier par dispositif thermoélectrique, comme on le verra mieux plus loin.
Par exemple, si un dispositif thermoélectrique comprend N modules Peltier, le module de commande peut être adapté pour fournir un courant électrique à un nombre de modules Peltier fonction d'une température souhaitée sur la surface interne du dispositif thermoélectrique fonction d'une température de condensation des vapeurs circulant à l'intérieur du tube de collecte. Le module de commande peut ainsi alimenter en courant seulement une partie des modules Peltier. Dit autrement, la température est ici régulée en régulant le nombre de modules Peltier alimentés en courant. Dans un autre exemple, un même courant est fourni à tous les modules Peltier d'un même dispositif thermoélectrique, et ce courant est fonction de la température souhaitée. Dans un autre exemple encore, où le dispositif de condensation comprend plusieurs dispositifs thermoélectriques positionnés le long du tube de collecte, des courants différents sont fournis aux dispositifs thermoélectriques, de sorte à obtenir un gradient de température le long du tube.
Enfin, dans une version préférée de l'invention, le module de commande et le ou les dispositifs thermoélectriques sont regroupés dans un même boîtier ou dans deux demi-boîtiers associés par un moyen d'articulation pour former un boîtier, dans lequel le boîtier comprend un évidement débouchant dont une forme est adaptée à la forme du tube de collecte, et dans lequel le boîtier est adapté pour que la surface interne du dispositif thermoélectrique vienne en contact avec la paroi externe du tube de collecte lorsque le dispositif de condensation est positionné sur le tube de collecte.
Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'exemples de réalisation d'installation de chauffage selon l'invention. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels les figures 1 à 7 montrent des éléments susceptibles d'être utilisés pour la mise en œuvre d'une installation selon l'invention.
Description d'un mode de réalisation de l'invention
Les éléments essentiels de l'invention sont des modules Peltier qui transforment un courant électrique en une différence de température. Chaque module comprend une surface froide et une surface chaude, et transfère une énergie disponible au voisinage de la surface froide vers la surface chaude. Dans des conditions de rendement optimales, un tel module Peltier consomme un courant d'environ 2 Ampère sous une tension de 12 V, pour évacuer une énergie de l'ordre de 0.5 à 1 Joule.
Une installation selon l'invention comprend un dispositif d'évaporation et un dispositif de condensation des vapeurs. Dans l'exemple de la figure 4, le dispositif d'évaporation est un bloc chauffant 1 comprenant classiquement un récipient de chauffage, par exemple un ballon 2 de chauffage de liquide, et un moyen de chauffage tel qu'un bec Bunsen ou une plaque chauffante 3. Le dispositif de condensation comprend un tube de collecte 41 des vapeurs, dont une extrémité est connectée sur une sortie des vapeurs du dispositif d'évaporation.
Le dispositif de condensation de l'installation selon l'invention comprend également :
· un dispositif thermoélectrique 10, 1 1 , 15 en forme de tube creux comprenant une surface interne froide dont une forme est adaptée à une forme du tube de collecte et
• un module de commande 47 pour fournir au dispositif thermoélectrique un courant électrique fonction d'une température de condensation des vapeurs traversant le tube de collecte. Les figures 1 à 3 montrent différents modes d'association de modules Peltier pour former le dispositif thermoélectrique d'un dispositif de condensation selon l'invention. Dans l'exemple de la figure 1, le dispositif thermoélectrique comprend un unique module Peltier en forme de tube creux 10 dont la surface interne correspondant à la face froide du module Peltier. Dans l'exemple de la figure 2, le dispositif thermoélectrique 11 comprend N = 4 modules Peltier 12 présentant chacun une face froide et une face chaude. Les modules Peltier sont associés pour former ensemble un tube creux dont la surface interne froide est adaptée à un tube de collecte de section carrée. Dans l'exemple de la figure 3, le dispositif thermoélectrique 15 comprend N = 10 à 20 modules Peltier 16 associés pour former un tube creux dont une section comprend N côtés. Plus N est important, plus la section du tube creux se rapproche d'une forme circulaire. Les modules Peltier peuvent être associés les uns aux autres par un ruban adhésif par exemple, ou par l'intermédiaire d'une structure plus rigide telle qu'un cylindre métallique creux.
La figure 4 montre un dispositif thermoélectrique comprenant N=2 modules Peltier 43, 44 associés par l'intermédiaire d'un organe de liaison en forme de bague 42. La bague a dans l'exemple représenté une forme extérieure sensiblement parallélépipédique et est percée d'un évidement débouchant dont la paroi forme la surface interne du dispositif thermoélectrique. Les N = 2 modules Peltier sont plans et sont fixés sur deux côtés opposés de la bague, côtés parallèles à un axe longitudinal de l'évidement correspondant à l'axe du tube de collecte. Dans une variante, deux autres modules Peltier peuvent être ajoutés sur les deux autres côtés de la bague. Dans une variante également, les côtés externes de la bague non recouverts par un module Peltier sont recouverts d'un revêtement isolant thermique. Ainsi les modules Peltier refroidissent uniquement la bague et dissipent uniquement l'énergie apportée sur la paroi de l'évidement par le tube de collecte.
Plus généralement, la bague peut avoir la forme d'un cylindre rigide à surface externe polygonale, par exemple un polygone à quatre côtés (figure 4), six, huit côtés ou plus. Les faces extérieures planes de la bague permettent la fixation de modules Peltier plans, largement répandus et peu chers.
La bague est rigide, non déformable. Une telle réalisation du dispositif thermoélectrique selon l'invention permet une utilisation sur des tubes de collecte de petits ou très petits diamètres, par exemple de l'ordre de 1 à 3 cm ou moins.
La forme et les dimensions de l'évidement intérieur de la bague sont adaptées à la forme et aux dimensions du tube de collecte. Dans une variante, la bague peut également être percée de plusieurs évidements débouchant, parallèles, pour permettre d'utiliser un unique dispositif thermoélectrique sur plusieurs tubes simultanément. La bague est réalisée dans un matériau rigide bon conducteur thermique, par exemple un métal tel que de l'aluminium, du cuivre, etc.
Dans l'exemple de la figure 4 également, un radiateur ventilé 45, 46 est fixé sur la surface chaude de chacun des modules Peltier pour évacuer la chaleur vers l'extérieur. En fonction de la chaleur à dissiper, le ou les radiateurs ventilés peuvent être remplacés par tout autre moyen approprié pour évacuer la chaleur, par exemple par un radiateur simple. Dans l'exemple de la figure 4 encore, le module de commande 47 fournit un courant à un nombre de modules Peltier fonction de la température souhaitée. Ainsi, plus le nombre de modules Peltier alimentés en courant est important, plus la température peut être abaissée sur la surface froide du ou des dispositifs thermoélectriques. De préférence, le courant fourni à chaque module Peltier est choisi de sorte que le dit module fonctionne à son rendement maximum. A titre indicatif, les deux modules Peltier de 40 mm par 40 mm, alimentés en série par un courant de 2 Ampère sous 12 Volt, permettent d'obtenir une température de l'ordre de 0°C sur leur face froide, lorsque le module est à température ambiante. Par railleurs, la petite taille des modules Peltier permet de réaliser un dispositif de condensation de petite taille, de dimensions de l'ordre d'une dizaine de centimètres, et de poids réduit, de l'ordre de quelques centaines de grammes. Le dispositif de condensation peut ainsi être facilement installé sur n'importe quel tube de collecte de vapeurs, et être facilement transportable d'un tube à l'autre et d'un lieu à un autre.
Dans l'exemple de la figure 5, le dispositif de condensation comprend deux dispositifs thermoélectriques 51, 52 positionnés l'un par rapport à l'autre de sorte à former ensemble un évidement débouchant adapté à la forme d'un tube de collecte de vapeurs. Le dispositif de commande est ici adapté pour fournir à chaque dispositif thermoélectrique un courant différent de sorte que la surface froide des dispositifs thermoélectriques est différente. Ceci permet d'obtenir un gradient de température sur la face interne de l'évidement débouchant.
Enfin, un dispositif de condensation selon l'invention comprend un boîtier dans lequel sont regroupés le module de commande et le ou les dispositifs thermoélectriques. Le boîtier peut être réalisé en une seule partie 61 (figure 6) ou en deux parties 71, 72 assemblées par un moyen d'articulation tel qu'une charnière 73 (figure 7). Le boîtier comprend un évidement débouchant dont une forme est adaptée à la forme du tube de collecte. Et le boîtier est adapté pour que la surface interne du ou des dispositifs thermoélectriques vienne en contact avec la paroi externe du tube de collecte lorsque le dispositif de condensation est positionné sur le tube de collecte.
L'énergie électrique nécessaire au fonctionnement du dispositif de condensation peut être fournie au module de commande soit par une batterie, soit par un réseau de distribution d'énergie électrique, par l'intermédiaire d'un transformateur de courant si nécessaire.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation adaptée pour la mise en oeuvre d'un procédé comprenant une étape de condensation de vapeur, installation comprenant un dispositif d'évaporation adapté pour évaporer un fluide et un dispositif de condensation de vapeurs sortant du dispositif d'évaporation, le dispositif de condensation comprenant un tube de collecte de vapeurs, une extrémité du tube étant connectée sur une sortie de vapeur du dispositif d'évaporation, l'installation étant caractérisée en ce que le dispositif de condensation comprend également :
• un dispositif thermoélectrique (10, 11, 15) comprenant un évidement débouchant, à l'intérieur duquel le tube de collecte est positionné, une surface interne de l'évidement formant une surface froide du dispositif thermoélectrique et
« un module de commande (47) pour fournir au dispositif thermoélectrique un courant électrique fonction d'une température de condensation des vapeurs traversant le tube de collecte.
2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif d'évaporation est un bloc chauffant comprenant un vase de réaction associé à un dispositif de chauffage.
3. Installation selon l'une des revendications 1 à 2 dans laquelle le dispositif thermoélectrique comprend un module Peltier en forme de tube creux (10), une surface interne du tube creux formant une surface froide du module Peltier.
4. Installation selon l'une des revendications 1 à 2 dans laquelle le dispositif thermoélectrique (11, 15) comprend N modules Peltier (12, 16) présentant une surface froide sensiblement plane, les N modules Peltier étant associés pour former ensemble un tube creux présentant un évidement à surface interne froide.
5. Installation selon l'une des revendications 1 à 2 dans laquelle le dispositif thermoélectrique comprend :
· un organe de liaison en forme de bague (42), présentant un évidement débouchant dans lequel est inséré le tube de collecte,
• N modules Peltier (43, 44) fixés sur une surface externe de la bague.
6. Installation selon la revendication 5, dans laquelle la bague a la forme d'un cylindre rigide à surface externe polygonale et percé d'un évidement débouchant dont une paroi interne forme la surface interne du dispositif thermoélectrique.
7. Installation selon 'une des revendications 5 ou 6, dans laquelle la bague est réalisée en un matériau rigide et bon conducteur thermique tel qu'un métal.
8. Installation selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif thermoélectrique est réalisé en deux parties associées par un moyen d'articulation, par exemple une charnière, les deux parties étant mobiles entre une position fermée où les deux parties ont ensemble une forme générale présentant un évidement débouchant dans lequel est positionné le tube de collecte, et une position ouverte permettant le passage du tube de collecte.
9. Installation selon l'une des revendications précédentes comprenant également un dispositif (45, 46) pour évacuer une chaleur au voisinage d'une surface chaude du dispositif thermoélectrique.
10. Installation selon la revendication 9, dans laquelle:
• le dispositif thermoélectrique comprend N modules Peltier présentant chacun une surface froide,
• le dispositif d'évacuation de la chaleur comprend N radiateurs (45, 46) ayant chacun une forme adaptée pour être en contact avec la surface chaude d'un module Peltier.
11. Installation selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif de condensation comprend plusieurs dispositifs thermoélectriques (51, 52) espacés le long du tube de collecte, et dans lequel le dispositif de commande est adapté pour fournir à chaque dispositif thermoélectrique un courant électrique fonction d'une température souhaitée sur la surface interne du dit dispositif thermoélectrique, le courant électrique fourni étant différent d'un dispositif thermoélectrique à l'autre de sorte à obtenir des températures différentes le long de la paroi du tube.
12. Installation selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le module de commande et le ou les dispositifs thermoélectriques sont regroupés dans un même boîtier, ou dans deux demi-boîtiers associés par un moyen d'articulation pour former un boîtier, dans lequel le boîtier comprend un évidement débouchant dont une forme est adaptée à la forme du tube de collecte, et dans lequel le boîtier est adapté pour que la surface interne du dispositif thermoélectrique vienne entourer le tube de collecte lorsque le dispositif de condensation est positionné sur le tube de collecte.
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