EP4214454A1 - Échangeur de sorption - Google Patents

Échangeur de sorption

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Publication number
EP4214454A1
EP4214454A1 EP21773636.2A EP21773636A EP4214454A1 EP 4214454 A1 EP4214454 A1 EP 4214454A1 EP 21773636 A EP21773636 A EP 21773636A EP 4214454 A1 EP4214454 A1 EP 4214454A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exchanger
adiabatic
refrigerant
exchange zone
phase change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21773636.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nolwenn LE PIERRES
Amin ALTAMIRANO CUNDAPI
Benoît STUTZ
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Savoie Mont Blanc
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Savoie Mont Blanc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Savoie Mont Blanc filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4214454A1 publication Critical patent/EP4214454A1/fr
Pending 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
    • F25B37/00—Absorbers; Adsorbers
    • 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
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • 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
    • F25B2315/00—Sorption refrigeration cycles or details thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems

Definitions

  • This description generally relates to thermal machines.
  • the present description relates more particularly to absorption machines and the exchangers used in such machines.
  • thermal machines intended to produce cold or heat known in particular are so-called compression machines, implementing a compression/expansion cycle of a refrigerant, and so-called absorption machines, using implements a refrigerant absorption/desorption cycle.
  • compression machines implementing a compression/expansion cycle of a refrigerant
  • absorption machines using implements a refrigerant absorption/desorption cycle.
  • Absorption machines are generally preferred to compression machines in applications where the use of a thermal energy source proves to be economically more profitable than the use of an electrical energy source.
  • absorption machines for example in areas without an electrical power supply network, in places where a very low-cost heat source can be obtained, for example in regions benefiting from strong sunlight or near industrial installations producing a strong release of heat, and/or in regions of the world where gas is less expensive than electricity.
  • One embodiment overcomes all or part of the drawbacks of known absorption machines.
  • One embodiment provides an adiabatic sorption exchanger, comprising a cylindrical exchange zone with radially variable permeability.
  • the exchange zone also has axial symmetry.
  • the exchange zone is intended to receive a liquid dripping by gravity.
  • the exchange zone comprises a lattice with radial symmetry.
  • the lattice comprises vertical mesh planes arranged radially at regular intervals.
  • the exchanger further comprises a distributor located directly above the exchange zone.
  • the dispenser has a lower face comprising a porous wall.
  • the distributor has a lower face through which several pipes pass.
  • One embodiment provides a system comprising:
  • phase change exchanger an adiabatic sorption exchanger as described; and - A phase change exchanger, the phase change exchanger being separated from the adiabatic sorption exchanger by a droplet barrier.
  • the adiabatic sorption exchanger and the phase change exchanger are coaxial
  • the phase change exchanger is intended to contain a refrigerant fluid and the adiabatic sorption exchanger is intended to contain an absorbent solution.
  • the refrigerant and the absorbent solution are chosen from the H 2 O/LiBr and NH 3 /LiNO 3 pairs.
  • the phase change exchanger is a non-adiabatic exchanger having a helical structure surrounding the adiabatic sorption exchanger.
  • the phase change exchanger is an adiabatic exchanger having a structure similar to that of the cylindrical exchange zone of the adiabatic sorption exchanger.
  • One embodiment provides an absorption machine, comprising at least one exchanger as described.
  • One embodiment provides an absorption machine, comprising at least one system as described.
  • Figure 1 shows, schematically and in the form of blocks, an example of an absorption machine of the type to which the described embodiments apply;
  • Figure 2 shows, schematically and in the form of blocks, an absorption machine according to one embodiment
  • Figure 3 shows, schematically and in the form of blocks, a variant of the absorption machine of Figure 2;
  • Figure 4 is an exploded view of an exchanger according to one embodiment
  • FIG. 5 is a perspective view of the exchanger of Figure 4.
  • Figure 6 is a top view of the exchanger of Figure 4.
  • Figure 7 is a side view of the exchanger of Figure 4.
  • Figure 8 is a side view and in section of the exchanger of Figure 4.
  • Figure 9 is a detail view, side and in section, of the distributor of the exchanger of Figure 4.
  • Figure 10 is a top view and in section of the exchanger of Figure 4.
  • FIG 11 is a perspective view of an exchange zone of the exchanger of Figure 4.
  • FIG. 12 is a perspective view of a droplet guard of the exchanger of FIG. 4;
  • Figure 13 is a sectional view of the droplet shield of Figure 12;
  • Figure 14 is a top view and in section of a variant of the exchanger of Figure 4;
  • Figure 15 is a partial view, side and in section, of the exchanger of Figure 14;
  • Figure 16 is a perspective view of a system comprising the exchanger of Figure 4.
  • Figure 17 shows, schematically and in the form of blocks, another variant of the absorption machine of Figure 2;
  • Figure 18 is a perspective view of an example of layout of the elements of the variant of the absorption machine of Figure 17;
  • Figure 19 is a front view corresponding to the example layout of Figure 18.
  • the expressions “about”, “approximately”, “substantially”, and “of the order of” mean to within 10%, preferably within 5%.
  • upstream and downstream are understood to mean the direction of circulation of the fluids. This direction of circulation is indicated by arrows in figures 1 to 3.
  • concentrated solution refers to a solution concentrated in absorbent and “diluted solution” a solution rich in refrigerant fluid. A dilute solution thus has a lower absorbent content than a concentrated solution.
  • mass exchanger refers to an exchanger in which mass transfers occur under the effect, for example, of a chemical potential gradient.
  • phase change exchangers
  • sorption exchangers
  • FIG. 1 shows, schematically and in the form of blocks, an example of an absorption machine 100 of the type to which the described embodiments apply.
  • the FIG. 1 more precisely represents an example of a single-stage absorption machine.
  • the embodiments described also apply to multistage machines.
  • the absorption machine 100 comprises an evaporator block 101 (EVAPORATOR), an absorber block 103 (ABSORBER), a generator block 105 (GENERATOR) and a condenser block 107 (CONDENSER).
  • EVAPORATOR evaporator block 101
  • ABSORBER absorber block 103
  • GENEATOR generator block 105
  • CONDENSER condenser block 107
  • a refrigerant or refrigerant fluid is evaporated, for example in a low pressure environment.
  • heat is taken from a heat transfer fluid, for example water, flowing for example in a circuit (not shown) located at the inside the evaporator block 101.
  • a heat transfer fluid for example water
  • a circuit not shown
  • an air/water heat exchanger can be connected to the water circuit and placed in the medium to be cooled, so as to allow heat exchange between the water in the circuit and the air. environment of the medium to be cooled.
  • the refrigerant previously transformed into vapor by change of state in the evaporator block 101, is then received (arrow 109) by the absorber block 103 of the absorption machine 100.
  • the absorber block 103 contains for example a substance typically liquid, called absorbent solution, intended to absorb the refrigerant.
  • the absorbent solution is circulated inside the absorber block 103 where the vapor of the refrigerant fluid is absorbed by the absorbent solution.
  • the phenomenon of absorption of the vapor of the refrigerant by the absorbent solution tends to dilute this solution, and therefore to reduce its capacity for absorption of the refrigerant.
  • the absorbent solution diluted under the effect of the absorption of the refrigerant is therefore for example sent (arrow 111) to the desorber block 105, also called generator block, concentrator block or boiler block, in order to be regenerated there.
  • the solution contained in the absorber block 103 is pressurized and circulated by a pump 113, then passes through a solution heat exchanger 115 (SHX) before being received by the desorber block 105.
  • SHX solution heat exchanger 115
  • the solution heat exchanger 115 placed between the absorber block 103 and the desorber block 105, makes it possible, for example, to increase the performance of the machine 100 by recovering internal heat.
  • the dilute solution is then for example heated inside the desorber block 105, for example by an external heat source, which makes it possible to desorb, by vaporization, the refrigerant contained by this solution.
  • the desorber block 105 is in this case a non-adiabatic block because it performs both heat exchanges and mass exchanges, like the absorber block 103.
  • the initially diluted absorbent solution is then concentrated, or regenerated.
  • the regenerated solution is returned (arrow 117) to the absorber block 103 by via the solution heat exchanger 115 and an expansion valve 119.
  • the vapor of the refrigerant fluid is transmitted (arrow 121) to the condenser block 107.
  • a fluid coolant for example water
  • the refrigerant in the liquid state is then sent (arrow 123) to the evaporator block 101 via another expansion valve 125, thus completing an operating cycle of the absorption machine 100.
  • the evaporator unit 101 takes, in the medium to be cooled, a thermal power Qe.
  • the generator block 105 takes, from a thermal source (not shown), a thermal power Qg.
  • the absorber block 103 rejects a thermal power Qa.
  • the condenser block 107 rejects a thermal power Qc.
  • the pump 113 absorbs mechanical work W.
  • the coefficient of thermal performance COPth of the absorption machine 100 is typically of the order of 0.6 to 0.75.
  • the absorption machine 100 has the advantage of making it possible to exploit, in particular for heating the dilute solution in the desorber unit 105, heat sources available at very low cost.
  • the absorption machine 100 can use gas heat sources, so-called renewable sources, for example from the sun, or fatal, for example from residual heat release from an industrial process.
  • the electrical coefficient of performance COPel of the absorption machine 100 is typically of the order of a few tens, for example comprised between 15 and 30, against around 2 to 4 for a compression machine.
  • the electrical coefficient of performance COPel of the absorption machine 100 is therefore generally much higher than that of compression machines. This stems in particular from the fact that the pump 113 of the absorption machine 100 has a much lower electrical consumption than that of a compressor of a compression machine of equivalent capacity. The absorption machine 100 can therefore sometimes prove to be more advantageous than the compression machines, in particular because of its low electrical consumption.
  • the absorption machine 100 it would be desirable to use the absorption machine 100 to cool homes located in hot regions of the planet, often benefiting moreover from a high level of sunshine. This would allow, for example, to consume less fossil fuels, generally used to produce the electricity necessary for the operation of the machine, and to advantageously exploit the heat radiated "freely" by the sun. More generally, the use of an absorption machine proves to be advantageous as soon as the implementation of a thermal source is more profitable than the use of an electric source.
  • the absorption machine 100 currently remains, in most cases, uncompetitive against compression machines. This stems in particular from the fact that, in thermal power ranges suitable in particular for cooling a dwelling, typically of the order of a few kilowatts to a few tens of kilowatts, the absorption machine 100 is generally more expensive and bulkier than a compression machine of equivalent capacity.
  • FIG. 2 shows, schematically and in the form of blocks, an absorption machine 200 according to one embodiment.
  • the absorption machine 200 of FIG. 2 comprises common elements with the absorption machine 100 of FIG. 1. These common elements will not be detailed again below.
  • the absorption machine 200 of FIG. 2 differs from the absorption machine 100 of FIG. 1 mainly in that the absorption machine 200 comprises, in the absorber 103 and desorber 105 blocks, equipment making it possible to dissociate the heat transfers and mass transfers.
  • the desorber unit 105 of the absorption machine 200 comprises a heat exchanger 201 (HXg) and an adiabatic desorber 203 (MXg).
  • the heat exchanger 201 is located for example upstream of the adiabatic desorber 203, after the heat exchanger 115 of solution.
  • the heat exchanger 201 is for example intended to heat the dilute absorbent solution, coming from the absorber block 103, before this solution reaches the adiabatic desorber 203.
  • This allows, for example, the adiabatic desorber 203 to receive the dilute absorbent solution in a so-called overheated state, that is to say at a temperature above an equilibrium temperature depending on the pressure of the adiabatic desorber 203 and the concentration of the absorbent solution.
  • the desorption, in the adiabatic desorber 203, of the refrigerant contained in the dilute absorbent solution is thus facilitated.
  • the heat exchanger 201 uses, for example, an external heat source (not shown), for example a solar heating device or a gas supply, in order to heat the fluid.
  • the adiabatic desorber 203 is for example intended to cause adiabatic desorption of the refrigerant contained by the dilute and superheated absorbent solution coming from the heat exchanger 201.
  • the refrigerant thus desorbed is then sent, in the vapor phase, to the block condenser 107 then, in the liquid phase, to the evaporator block 101.
  • the absorber block 103 of the absorption machine 200 comprises another heat exchanger 205 (HXa) and an adiabatic absorber 207 (MXa).
  • the heat exchanger 205 is located for example upstream of the adiabatic absorber 207, after the expansion valve 119.
  • the heat exchanger 205 is for example intended to cool the concentrated absorbent solution, coming from the adiabatic desorber 203 of the desorber block 105, before this solution reaches the adiabatic absorber 207.
  • This allows, for example, the absorber adiabatic absorber 207 to receive the concentrated absorbent solution in a so-called sub-cooled state, that is to say at a temperature below an equilibrium temperature depending on the pressure of the adiabatic absorber 207 and the concentration of the absorbent solution.
  • the absorption, in the adiabatic absorber 207, of the refrigerant by the concentrated absorbent solution is thus facilitated.
  • the heat exchanger 205 is for example supplied at the secondary, that is to say on the cold heat transfer fluid side, by a cold source external (not shown), for example a cooling tower or ambient air.
  • the adiabatic absorber 207 is for example intended to cause adiabatic absorption of the vapor of the refrigerant, coming from the evaporator block 101, by the concentrated and sub-cooled absorbent solution coming from the heat exchanger 205.
  • the dilute solution that is to say having absorbed the refrigerant, is then sent to the desorber block 105.
  • the heat exchangers 201 and 205 are plate exchangers.
  • the person skilled in the art is able, to produce the exchangers 201 and 205, to implement a heat exchanger technology adapted to the constraints and the performance of the absorption machine 200.
  • the absorption machine 200 further comprises reservoirs 209 and 211, for example tanks, respectively forming part of the evaporator 101 and absorber 103 blocks.
  • the reservoir 209 is for example intended to contain the fluid refrigerant.
  • the reservoir 211 is for example intended to contain the dilute absorbent solution.
  • the absorption machine 200 comprises, in addition to the pump 113 previously described, another pump 213.
  • the pump 213 is for example part of the evaporator block 101.
  • the pump 213 is for example connected, suction side , to the reservoir 209 of refrigerant fluid and, on the discharge side, to a tapping 215 located downstream of the expansion valve 125.
  • the pump 213 makes it possible, for example, to cause a recirculation of refrigerant fluid inside the evaporator block 101.
  • the absorption machine 200 further comprises yet another pump 217.
  • the pump 217 is for example part of the absorber unit 103.
  • the pump 217 is for example connected, on the suction side, to the tank 211 of dilute absorbent solution and, on the discharge side, to another connection 219 located between the expansion valve 119 and the heat exchanger 205
  • the pump 217 makes it possible, for example, to cause a recirculation of absorbent solution inside the adiabatic absorber 207. This makes it possible to limit a flow rate of solution circulating between the absorber block 103 and the desorber block 105.
  • the coefficient of thermal performance COPth of the absorption machine 200 is for example part of the absorber unit 103.
  • the pump 217 is for example connected, on the suction side, to the tank 211 of dilute absorbent solution and, on the discharge side, to another connection 219 located between the expansion valve 119 and the heat exchanger 205
  • the pump 217 makes it possible, for example, to cause a recirculation
  • the absorption machine 200 further comprises yet another pump 221.
  • the pump 221 is for example part of the desorber block 105.
  • the pump 221 is for example connected, on the suction side, to yet another branch 223 located between the downstream of the adiabatic desorber 203 and the solution heat exchanger 115 and, on the discharge side, to yet another branch 225 located between the upstream of the heat exchanger 201 and the solution heat exchanger 115.
  • the pump 221 makes it possible, for example, to cause a recirculation of solution inside the adiabatic desorber 203. This makes it possible to limit a flow rate of solution circulating between the desorber block 105 and the absorber block 103. The thermal performance coefficient is thus further improved. COPth of the absorption machine 200.
  • the person skilled in the art is able, to produce the pumps 113, 213, 217 and 221, to implement a pump technology adapted to the constraints and the performance of the absorption machine 200.
  • gear or paddles can for example be used.
  • the absorption machine 200 may include other reservoirs, for example an intermediate solution reservoir located between the tapping 223 and the pump 221, this reservoir making it possible to supply the pump 221 with absorbent solution.
  • the condenser block 107 of the absorption machine 200 comprises a circuit 227 of heat transfer fluid, for example water.
  • the circuit 227 is for example intended to condense the vapor of the refrigerant fluid extracted by the adiabatic desorber 203.
  • the circuit 227 uses an external cold source (not shown), for example a cooling tower or the ambiant air. This source is for example the same as that which is implemented by the heat exchanger 205.
  • the absorption machine 200 further comprises another circuit 229 of heat transfer fluid, for example water, forming for example part of the evaporator block 101.
  • the circuit 229 is for example connected to a device (not shown) for heat exchange with the ambient air of the medium to be cooled.
  • the mass transfers that is to say the absorption and desorption phenomena, take place respectively in the adiabatic absorber 207 and the adiabatic desorber 203.
  • the adiabatic absorber 207 and the adiabatic desorber 203 constitute adiabatic sorption exchangers.
  • the heat transfers associated with absorption and desorption are externalized, and carried out respectively in the heat exchangers 205 and 201.
  • This separation of the heat transfers and the mass transfers, associated with the phenomena of absorption and desorption of the refrigerant by the absorbent solution, has the advantage of implementing the adiabatic sorption exchangers 203 and 207, which are compact sorption exchangers.
  • Heat exchangers 205 and 201 are also compact.
  • Figure 3 shows, schematically and in the form of blocks, a variant of the absorption machine 200 of Figure 2.
  • the variant of Figure 3 differs from the embodiment of the absorption machine 200 described above. above in relation to FIG. 2 mainly in that, in this variant, the absorption machine 200 comprises, in the evaporator 101 and condenser 107 blocks, equipment making it possible to separate the heat transfers and the mass transfers.
  • the condenser unit 107 of the absorption machine 200 comprises yet another heat exchanger 301 (HXc) and an adiabatic condenser 303 (MXc).
  • the heat exchanger 301 is located for example downstream of the adiabatic condenser 303, before the expansion valve 125.
  • the heat exchanger 301 is for example intended to cool the refrigerant in the liquid state, coming from the adiabatic condenser 303. This makes it possible to ensure that the refrigerant enters the adiabatic condenser 303 in a state called sub-ref stiff, that is to say at a temperature below an equilibrium temperature depending on the pressure of the adiabatic condenser 303. The condensation of the vapor coming from the adiabatic desorber 203 is thus facilitated.
  • the evaporator unit 101 of the absorption machine 200 further comprises yet another heat exchanger 305 (HXe) and an adiabatic evaporator 307 (MXe).
  • the heat exchanger 305 is located for example upstream of the adiabatic evaporator 307, after the expansion valve 125.
  • the heat exchanger 305 is for example intended to heat the refrigerant in the liquid state and close to saturation, from the heat exchanger 301, before this fluid reaches one adiabatic evaporator 307. This allows for example one adiabatic evaporator 307 to receive the refrigerant in the overheated state, that is to say at a temperature above an equilibrium temperature depending on the pressure of the adiabatic evaporator 307. The vaporization of the refrigerant in the evaporator block 101 is thus facilitated.
  • the heat exchangers 301 and 305 include, for example, coolant circuits respectively analogous to circuits 227 and 229 of the absorption machine 200 of Figure 2, these circuits 227 and 229 being omitted. of the variant of FIG. 3.
  • the heat exchanger 301 is for example connected, on the secondary side, to a cold source (not shown).
  • the heat exchanger 305 is for example connected, on the primary side, to a device (not shown) for heat exchange with the ambient air of the medium to be cooled.
  • heat exchangers 301 and 305 are plate heat exchangers, for example similar to heat exchangers 201 and 205. to implement a heat exchanger technology adapted to the constraints and performance of the variant of the absorption machine 200.
  • the adiabatic condenser 303 and one adiabatic evaporator 307 constitute for example adiabatic phase change exchangers.
  • the absorption machine 200 further comprises yet another pump 309.
  • the pump 309 is for example connected, on the suction side, to a connection 311 located between the heat exchanger 301 and the expansion valve 125 and, on the discharge side, to the adiabatic condenser 303.
  • the pump 309 makes it possible, for example, to cause recirculation of refrigerant inside the adiabatic condenser 303.
  • the person skilled in the art is able, to produce the pump 309, to implement a pump technology adapted to the constraints and the performance of the variant of the absorption machine 200.
  • the variant of Figure 3 allows the use, to achieve the heat transfers associated with the evaporator block 101 and the condenser block 107, commercial exchangers available at low cost. This further reduces the overall cost of the absorption machine 200, in particular compared to an absorption machine without heat exchangers 301 and 305.
  • the refrigerant and the absorbent solution used in the absorption machine 200 previously described in relation to FIGS. 2 and 3 are chosen from the following pairs:
  • the absorption machine 200 described above in relation to FIG. 3 may include other reservoirs, for example an intermediate refrigerant reservoir located between the tapping 311 and the pump 309, this reservoir allowing the pump 309 to be supplied with refrigerant.
  • an intermediate refrigerant reservoir located between the tapping 311 and the pump 309, this reservoir allowing the pump 309 to be supplied with refrigerant.
  • FIGS 4, 5, 6, 7 and 8 are respectively exploded views, in perspective, from above, from the side and in section of an exchanger 400 according to one embodiment.
  • the exchanger 400 is for example used to produce all or part of the adiabatic sorption exchangers 203 and 207 of the absorption machine 200 of Figures 2 and 3.
  • the exchanger 400 includes an exchange zone 401.
  • the exchange zone 401 is preferably surrounded by a droplet guard 403.
  • the exchange zone 401 is for example surmounted by a distributor 405.
  • an upper face 405T of the distributor 405 comprises openings 407, or openings.
  • the exchanger 400 comprises for example a collector or recuperator 409, located in the lower part directly above the exchange zone 401.
  • the exchanger 400 also comprises an upper flange 411T, for example secured to the upper face 405T of the distributor 405, and a lower flange 411B, for example secured to a lower face of the recuperator 409.
  • the exchanger 400 further comprises a fixing foot 413 ( Figures 7 and 8), for example intended to fix the exchanger 400 on a frame.
  • the fixing foot 413 is for example secured to the underside of the recuperator 409.
  • the fixing foot 413 can be omitted or replaced by any attachment means.
  • the exchanger 400 further comprises, for example, an external enclosure, or casing, surrounding the droplet barrier 403.
  • This enclosure is for example designed to be hermetic and is for example sized to withstand an internal pressure higher or lower than atmospheric pressure.
  • the exchanger 400 corresponds for example to the adiabatic sorption exchanger 203 of the desorber block 105 (FIGS. 2 and 3)
  • the diluted and superheated absorbent solution coming from the heat exchanger 201, between inside the exchanger 400 for example by the upper flange 411T (vertical arrow 415 in Figure 8).
  • This solution is then distributed or distributed at the entrance to the exchange zone 401 (that is to say in the upper part of the exchange zone 401, in the orientation of FIG. 4) by the distributor 405
  • the distributor 405 has a structure making it possible to ensure that the solution is distributed in a homogeneous or random manner, for example, at the entrance to the exchange zone 401. This structure is described in more detail below. in relation to figure 9.
  • the exchange zone 401 has a structure adapted in particular to increase the exchange surface of the solution, and to mix it by imposing on it, for example, numerous changes of direction .
  • the exchanger 400 corresponds by example to the adiabatic desorber 203 of the desorber block 105, this makes it possible in particular to promote the phenomenon of desorption of the refrigerant.
  • the structure of the exchange zone comprises, for example, vertical plane gratings. The structure of the exchange zone 401 is described in more detail below in relation to figures 10, 11, 14 and 15.
  • the concentrated or regenerated absorbent solution reaches the outlet of the exchange zone, this solution is then, for example, collected by the recuperator 409.
  • the concentrated absorbent solution is then, for example, evacuated from the exchanger 400 by the lower flange 411B (vertical arrow 419 in Figure 8), for example to be returned to the adiabatic absorber 207 ( Figures 2 and 3).
  • the concentrated and stiffened sub-ref absorbing solution coming from the heat exchanger 205, enters inside the exchanger 400 for example by the upper flange 411T (vertical arrow 415 in Figure 8) .
  • This solution is then distributed or distributed at the entrance to the exchange zone 401 by the distributor 405.
  • the structure of the exchange zone generally makes it possible to promote the phenomenon of absorption of the refrigerant by the solution.
  • the structure of the exchange zone 401 is for example in this case identical, except for manufacturing dispersions, to that of the structure used in the case where the exchanger 400 corresponds for example to the adiabatic desorber 203 of the desorber block 105.
  • the absorbent solution As the concentrated and sub-ref stiffened absorbent solution approaches the exit of the exchange zone 401 (that is to say the lower part of the exchange zone 401, in the orientation of Figure 4), the refrigerant is absorbed and the temperature of this solution increases. More precisely, the refrigerant, then in vapor form, penetrates radially (in a direction opposite to the horizontal arrows 417 in FIG. 8) towards the inside of the exchange zone 401 of the adiabatic mass exchanger 400. The absorbent solution is thus more dilute, that is to say it has a higher refrigerant content, at the outlet of the exchange zone 401 than at the inlet of this zone.
  • the dilute absorbent solution reaches the outlet of the exchange zone 401, this solution is then for example collected by the recuperator 409.
  • the dilute absorbent solution is then for example evacuated out of the exchanger 400 by the lower flange 411B (vertical arrow 419 in Figure 8), for example to be returned to the desorber block 105 ( Figures 2 and 3).
  • the droplet guard 403 makes it possible in particular to maintain the absorbent solution in the exchange zone 401. This avoids, for example, possible liquid exchanges, for example with other fluids likely to be outside the droplet guard 403.
  • the droplet guard 403 can be omitted, for example in a case where the adiabatic mass exchanger does not include an additional fluid circuit.
  • the droplets which reach the periphery of the exchange zone 401 run off, for example, along the internal wall of the casing of the exchanger 400 and are collected by the recuperator 409.
  • the openings 407 formed in the face 405T are for example used to evacuate the steam likely to penetrate inside the distributor 405, for example by the upper flange 411T. These openings 407 are particularly useful in the case where the exchanger 400 is intended to desorb the refrigerant. The openings 407 can for example be omitted in the case where the exchanger 400 is intended to absorb the refrigerant.
  • the exchanger 400 is designed for low-power cold applications, for example of the order of a few kilowatts.
  • the skilled person is able to adapt the dimensions of the exchanger 400 to increase the cooling capacity of the absorption machine 200.
  • Figure 9 is a detail view, from the side and in section, of the distributor 405 of the exchanger 400 of Figures 4 to 8.
  • the distributor 405 has a lower face 405B comprising for example a porous wall.
  • the lower face 405B is more precisely crossed by pipes 901, for example portions of tubes.
  • the pipes 901 are for example substantially perpendicular to the face 405B. All the pipes 901 have, for example, a shape and dimensions that are identical to each other, except for manufacturing variations. In addition, the pipes 901 are for example all aligned horizontally with respect to each other, so that all the pipes 901 have an upper end separated from the face 405B by the same distance, except for manufacturing variations. This notably allows the solution to be dispersed in substantially the same way in each of the pipes 901.
  • the pipes 901 are for example evenly distributed on the underside 405B.
  • part of the face 405B, located directly above the flange 411T is however devoid of pipes 901. This makes it possible, for example, to ensure, at the entrance to the exchange zone 401 under underlying, a homogeneous distribution of the solution entering the distributor 405, in particular avoiding that this solution is oritarily distributed towards a central part of the exchange zone 401.
  • the lower face 405B of the distributor 405 does not include pipes 901 but is made of a material, for example porous, making it possible to distribute the solution inside the exchange zone 401 of the mass exchanger 400.
  • the person skilled in the art is able to choose a porous wall adapted to the absorbent solution implemented by the exchanger 400.
  • the person in the profession is in particular able to choose a wall having a permeability adapted to the application.
  • Figure 10 is a top view and in section of the exchanger 400 according to the plane AA of Figure 7, and Figure 11 is a perspective view of the exchange zone 401 of the exchanger 400 of Figure 4.
  • the exchange zone 401 is intended to receive a liquid dripping by gravity, for example the absorbent solution of the absorption machine 200 of FIGS. 2 and 3.
  • the zone of exchange 401 of the exchanger 400 has a cylindrical shape, of substantially circular section.
  • the exchange zone 401 has for example an axial symmetry.
  • the exchange zone 401 comprises a mesh 1001 comprising vertical mesh planes 1003.
  • the mesh 1001 has for example radial symmetry, the vertical mesh planes 1003 being for example arranged radially and at regular intervals around a central cylinder 1005.
  • the central cylinder 1005 performs, for example, a function of mechanical support for the vertical mesh planes 1003, and is in particular not intended to contain the absorbent solution.
  • horizontal lines of the vertical mesh planes 1003 can be omitted, for example so that the vertical mesh planes 1003 of the mesh 1001 overlap each other, or overlap.
  • the trellis 1001 then forms, for example, a structure of the helical type.
  • the vertical mesh planes 1003 have regular meshes. These meshes are for example of polygonal shape, for example of rectangular or square shape, or of circular shape. By way of example, the vertical mesh planes 1003 present meshes of the order of a few square millimeters. The shape and the dimensions of the meshes of the vertical mesh planes 1003 are for example chosen according to physical properties and a flow regime of the absorbent solution used.
  • the exchange region 401 has a radially variable permeability.
  • the exchange region 401 is for example all the more permeable, for example to the absorbent solution, as one moves away radially from the central cylinder 1005.
  • the exchange region 401 has for example a density which decreases with the Ray. This makes it possible in particular to obtain a better balance of the pressure drops inside the exchange region 401.
  • the exchange region 401 has a radius of between 10 and 30 cm, for example equal to around 10 cm.
  • the exchange region 401 also has a height of between 15 and 30 cm, for example equal to approximately 22 cm.
  • the exchange region 401 is for example produced at least partially by additive manufacturing, for example by 3D printing. This in particular makes it possible to access more complex shapes than those that could be obtained, for example, by conventional injection or machining techniques.
  • supports used for the manufacture of the exchange region 401 may remain. These supports are for example located on the periphery of the trellis 1001.
  • At least part of the exchange region 401 is made of a plastic material.
  • An advantage of the exchange region 401 lies in the fact that it makes it possible to produce instabilities within the absorbent solution when the latter trickles by gravity inside the exchanger 400. More precisely, the lattice structure 1001 of the exchange region 401 makes it possible to disturb the flow inside the exchanger 400. This notably allows an improvement in the mass transfers during absorption or desorption.
  • Figure 12 is a perspective view of the droplet guard 403 of the exchanger 400 of Figure 4.
  • Figure 13 is a sectional view, along the plane BB of Figure 12, of the droplet guard 403.
  • the droplet guard 403 comprises fins 1201.
  • the fins 1201 have for example, seen from above, a substantially circular shape.
  • the fins 1201 have for example an inverted "V" shaped section.
  • the fins 1201 are separate from each other, in particular so as to allow free circulation of the vapor of the refrigerant.
  • the fins 1201 are separated at regular intervals and held mechanically by uprights 1203.
  • the droplet guard 403 is for example produced by 3D printing, for example at the same time as the exchange zone 401 so as to form a single piece. Analogously to what was previously described for the exchange zone 401, supports used for 3D printing may remain in the structure of the droplet guard 403 after manufacturing.
  • FIG. 14 is a top view and in section of a variant of the exchanger 400 of Figures 4 to 8.
  • Figure 15 is a partial view, from the side and in section according to the plane CC of Figure 14 , of the variant of the exchanger 400 of figure 14.
  • the lattice 1001 of the exchange zone 401 forms a three-dimensional network with cubic mesh. Although this is not shown in FIGS. be smaller near the center of the structure of the exchange zone 401 than in the vicinity of the droplet shield 403. This allows for example the exchange zone 401 to have a radially variable permeability.
  • the mesh of the lattice 1001 comprises, for example, bars of larger section near the center of the structure of the exchange zone 401 than in the vicinity of the droplet guard 403.
  • Figure 16 is a perspective view of a system 1600 comprising the exchanger 400 of Figure 4.
  • the upper face 405T of the distributor 405 of the exchanger 400 has not been shown.
  • the system 1600 comprises, in addition to the adiabatic mass exchanger 400, another exchanger 1601.
  • the exchanger 1601 is for example a heat exchanger, for example a phase change exchanger (evaporator or condenser).
  • the exchanger 1601 is located on the periphery of the adiabatic mass exchanger 400 and is laterally separated from this exchanger 400 by the droplet guard 403.
  • the exchanger 1601 has for example a helical or serpentine shape. , comprising for example several turns wound around the exchanger 400.
  • the exchangers 400 and 1601 are for example coaxial.
  • the phase change exchanger 1601 has a so-called single-turn structure.
  • an architecture with multiple towers for example double towers, can alternatively be provided in order to obtain a higher thermal power.
  • phase change exchanger 1601 of helical shape it is possible to replace the phase change exchanger 1601 of helical shape with a phase change exchanger 1601 having another geometry, for example an exchanger having a structure similar to that of the zone exchanger 401 of the exchanger 400 and forming a cylinder surrounding the droplet barrier 403.
  • adiabatic sorption exchanger 203 of the desorber block 105 (FIG. 3), or the adiabatic phase change exchanger 307 in the case where the exchanger 400 corresponds for example to the adiabatic sorption exchanger 207 of the absorber block 103.
  • the structures of the adiabatic sorption exchanger and of the phase change exchanger are for example produced during the same 3D printing step.
  • the structure of the adiabatic phase change exchanger is made separately, then attached around the structure of the adiabatic sorption exchanger.
  • the system 1600 can for example make it possible to produce, in a single piece of equipment, the adiabatic desorber 203 of the desorber block 105 and the circuit 227 of the non-adiabatic condenser block 107 previously exposed in relation to FIG. 2.
  • the vapor of the refrigerant produced by desorption and then extracted radially from the exchange zone 401, crosses for example the droplet guard 403 before being condensed in contact with the phase change exchanger 1601.
  • the refrigerant at the liquid state as well obtained can then be collected in the lower part of the system
  • the system 1600 can for example make it possible to produce, in a single piece of equipment, the adiabatic absorber 207 of the absorber block 103 and the circuit 229 of the non-adiabatic evaporator block 101 previously exposed in relation to FIG. 2.
  • the system 1600 may further comprise another distributor (not shown) located directly above the coil formed by the exchanger 1601.
  • This other distributor forming for example a ring around the distributor 405 of the exchanger 400 , is for example intended to drip the refrigerant in the liquid state on the turns of the coil of the exchanger 1601.
  • this other distributor has a lower face similar to the lower face 405B of the distributor 405 of the exchanger 400, that is to say comprising for example pipes or consisting at least partially of a porous material.
  • the refrigerant in the liquid state is distributed on the exchanger 1601 to be vaporized there.
  • the vapor thus produced can then pass through the droplet barrier 403 before penetrating radially towards the inside of the exchange zone 401 to be absorbed there.
  • the droplet guard 403 makes it possible to avoid any exchanges by liquid means between, on the one hand, the refrigerant located on the phase change exchanger side 1601 and, on the other hand, the absorbent solution located side exchange zone 401.
  • the openings 407 of the face 405T can for example communicate with the exchanger 1601 so as to allow the condensation of the vapor of the refrigerant fluid likely to s introduced inside the distributor 405 for example by the upper flange 411T.
  • An advantage of the exchanger 400 and the system 1600 previously described is that the exchanger and the system 1600 can be used either on the absorber block side 103 or on the desorber block side 105, for example with some minor adaptations. This makes it possible to manufacture components capable of fulfilling several functions alternately. Production and manufacturing costs are thus obtained that are lower than those which would be generated by specific developments.
  • Another advantage of the exchanger 400 is due to the fact that its operation implements runoff by gravity of the absorbent solution. This makes it possible to reduce the pressure drops and the size of the exchanger 400, in particular with respect to other types of adiabatic exchangers, for example adiabatic exchangers by jet or by membrane. It is thus possible to use the exchanger 400 to produce more compact and less energy-intensive absorption machines.
  • FIG. 17 represents, schematically and in the form of blocks, another variant of the absorption machine of FIG. 2.
  • the variant of Figure 17 differs from the embodiment of the absorption machine 200 described in relation to Figure 2 mainly in that, in this variant, the absorption machine 200 is devoid of pumps 213 and 217 and expansion valves 125 and 119.
  • the operating pressure difference (high and low pressure) can be obtained by columns of liquid. More specifically, in this example, high pressure steam is found in the sorption exchanger 203 and in the phase change exchanger 227, while steam at a lower pressure, called low pressure steam, is found. in the tanks 209 and 211, in the sorption exchanger 207 and in the phase change exchanger 229.
  • a column of liquid CL1 makes it possible to replace the expansion valve 125 on the refrigerant side
  • another column of liquid CL2 makes it possible to replace the expansion valve 119 on the absorbent solution side.
  • a recirculation line makes it possible, with respect to the absorption machine of FIG. 2, to compensate for the absence of the pump 217.
  • the recirculation line is connected between a tapping 231, located between the heat exchangers 115 and 205, and another tapping 233, located between the pump 113 and the heat exchanger 115.
  • Figures 18 and 19 are respectively perspective and front views of an example of layout of the elements of the variant of the absorption machine 200 of Figure 17.
  • the absorption machine 200 comprises, from top to bottom, the sorption exchangers 203 and 207, the phase change exchangers 227 and 229, the tanks 209 and 211, the heat exchanger 201, the heat exchanger 115, and the pumps 113 and 221 .
  • the liquid column CL1 (FIG. 19) makes it possible, for example, to guarantee a pressure difference greater than or equal to approximately 65 mbar (at which add an additional pressure related to a height of liquid inside the tank 209).
  • the absorption machine 200 contains, on the absorbent solution side, a solution of the H 2 O/LiBr type concentrated to about 50% by absorbing and having a temperature of about 30°C
  • the liquid column CL2 makes it possible, for example, to guarantee a pressure difference greater than or equal to about 80 mbar (at which can be added an additional pressure related to a height of liquid inside the tank 211).
  • liquid columns CL1 and CL2 have heights respectively equal to approximately 650 mm and 525 mm.
  • the lower parts of the exchanger 229 and of the refrigerant tank 209 are located approximately at the same height, these lower parts being connected to each other by a pipe. T1. Furthermore, in this example, the upper parts of the exchanger 229 and of the tank 209 are connected to each other by another pipe T2. In this example, the refrigerant reservoir 209 and the evaporator 229 are therefore at equal pressure. This makes it possible to maintain the same height of liquid inside these two elements. In other words, the regulation of the level of the refrigerant in the exchanger 229 is carried out, in the case of the variant illustrated in FIGS. 17 to 19, by the so-called principle of communicating vessels. A bubble evaporator 229 is thus obtained, the filling height of which is directly regulated by the level of liquid inside the reservoir 209 of refrigerant.

Landscapes

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Abstract

La présente description concerne un échangeur de sorption adiabatique (400), comportant une zone d'échange cylindrique (401) à perméabilité variable radialement.

Description

DESCRIPTION
Échangeur de sorption
La présente demande revendique la priorité de la demande de brevet français 20/09477 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine technique
[0001] La présente description concerne de façon générale les machines thermiques. La présente description concerne plus particulièrement les machines à absorption et les échangeurs utilisés dans de telles machines.
Technique antérieure
[0002] Parmi les machines thermiques destinées à produire du froid ou de la chaleur, on connaît notamment des machines dites à compression, mettant en œuvre un cycle de compression/détente d'un fluide frigorigène, et des machines dites à absorption, mettant en œuvre un cycle d' absorption/désorption du fluide frigorigène. Les machines à absorption sont généralement préférées aux machines à compression dans des applications où l'utilisation d'une source d'énergie thermique s'avère économiquement plus rentable que l'utilisation d'une source d'énergie électrique.
[0003] On trouve ainsi des machines à absorption par exemple dans des zones dépourvues d'un réseau d'alimentation électrique, dans des endroits où l'on peut disposer d'une source de chaleur à très faible coût, par exemple dans des régions bénéficiant d'un fort ensoleillement ou à proximité d' installations industrielles produisant un fort dégagement de chaleur, et/ou dans des régions du monde où le gaz coûte moins cher que l'électricité.
[0004] Toutefois, pour des applications requérant de faibles puissances thermiques, typiquement de l'ordre de quelques kilowatts à quelques dizaines de kilowatts, les machines à absorption actuelles sont souvent onéreuses et volumineuses. Ces inconvénients, auxquels s'ajoute un coût de l'électricité relativement bas, nuisent à l'adoption des machines à absorption pour des applications de refroidissement d'air, par exemple dans des habitations.
Résumé de l'invention
[0005] Il existe un besoin d'améliorer les machines à absorption connues.
[0006] Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des machines à absorption connues.
[0007] Un mode de réalisation prévoit un échangeur de sorption adiabatique, comportant une zone d'échange cylindrique à perméabilité variable radialement.
[0008] Selon un mode de réalisation, la zone d'échange présente en outre une symétrie axiale.
[0009] Selon un mode de réalisation, la zone d'échange est destinée à recevoir un liquide ruisselant par gravité.
[0010] Selon un mode de réalisation, la zone d'échange comporte un treillis à symétrie radiale.
[0011] Selon un mode de réalisation, le treillis comporte des plans grillagés verticaux disposés radialement à intervalles réguliers .
[0012] Selon un mode de réalisation, l'échangeur comporte en outre un distributeur situé à l'aplomb de la zone d'échange.
[0013] Selon un mode de réalisation, le distributeur présente une face inférieure comportant une paroi poreuse.
[0014] Selon un mode de réalisation, le distributeur présente une face inférieure traversée par plusieurs tuyaux.
[0015] Un mode de réalisation prévoit un système comportant :
- un échangeur de sorption adiabatique tel que décrit ; et - un échangeur à changement de phase, l'échangeur à changement de phase étant séparé de l'échangeur de sorption adiabatique par un pare-gouttelettes .
[0016] Selon un mode de réalisation, l'échangeur de sorption adiabatique et l'échangeur à changement de phase sont coaxiaux
[0017] Selon un mode de réalisation, l'échangeur à changement de phase est destiné à contenir un fluide frigorigène et l'échangeur de sorption adiabatique est destiné à contenir une solution absorbante.
[0018] Selon un mode de réalisation, le fluide frigorigène et la solution absorbante sont choisis parmi les couples H2O/LiBr et NH3/LiNO3.
[0019] Selon un mode de réalisation, l'échangeur à changement de phase est un échangeur non adiabatique présentant une structure hélicoïdale entourant l'échangeur de sorption adiabatique .
[0020] Selon un mode de réalisation, l'échangeur à changement de phase est un échangeur adiabatique présentant une structure semblable à celle de la zone d'échange cylindrique de l'échangeur de sorption adiabatique.
[0021] Un mode de réalisation prévoit une machine à absorption, comportant au moins un échangeur tel que décrit.
[0022] Un mode de réalisation prévoit une machine à absorption, comportant au moins un système tel que décrit.
Brève description des dessins
[0023] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : [0024] la figure 1 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, un exemple de machine à absorption du type auquel s'appliquent les modes de réalisation décrits ;
[0025] la figure 2 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, une machine à absorption selon un mode de réalisation ;
[0026] la figure 3 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, une variante de la machine à absorption de la figure 2 ;
[0027] la figure 4 est une vue en éclaté d'un échangeur selon un mode de réalisation ;
[0028] la figure 5 est une vue en perspective de l'échangeur de la figure 4 ;
[0029] la figure 6 est une vue de dessus de l'échangeur de la figure 4 ;
[0030] la figure 7 est une vue de côté de l'échangeur de la figure 4 ;
[0031] la figure 8 est une vue de côté et en coupe de l'échangeur de la figure 4 ;
[0032] la figure 9 est une vue de détail, de côté et en coupe, du distributeur de l'échangeur de la figure 4 ;
[0033] la figure 10 est une vue de dessus et en coupe de l'échangeur de la figure 4 ;
[0034] la figure 11 est une vue en perspective d'une zone d'échange de l'échangeur de la figure 4 ;
[0035] la figure 12 est une vue en perspective d'un pare- gouttelettes de l'échangeur de la figure 4 ;
[0036] la figure 13 est une vue en coupe du pare-gouttelettes de la figure 12 ; [0037] la figure 14 est une vue de dessus et en coupe d'une variante de l'échangeur de la figure 4 ;
[0038] la figure 15 est une vue partielle, de côté et en coupe, de l'échangeur de la figure 14 ;
[0039] la figure 16 est une vue en perspective d'un système comportant l'échangeur de la figure 4 ;
[0040] la figure 17 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, une autre variante de la machine à absorption de la figure 2 ;
[0041] la figure 18 est une vue en perspective d'un exemple d'implantation des éléments de la variante de la machine à absorption de la figure 17 ; et
[0042] la figure 19 est une vue de face correspondant à l'exemple d'implantation de la figure 18.
Description des modes de réalisation
[0043] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
[0044] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés.
[0045] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. [0046] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence, sauf précision contraire, à l'orientation des figures.
[0047] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
[0048] Dans la description qui suit, les termes « amont » et « aval » s'entendent par rapport au sens de circulation des fluides. Ce sens de circulation est indiqué par des flèches en figures 1 à 3.
[0049] Dans la présente description, sauf précision contraire, on appelle « solution concentrée » une solution concentrée en absorbant et « solution diluée » une solution riche en fluide réfrigérant. Une solution diluée présente ainsi une teneur en absorbant inférieure à celle d'une solution concentrée.
[0050] Dans la présente description, on appelle « échangeur de masse » un échangeur dans lequel se produisent des transferts de masse sous l'effet, par exemple, d'un gradient de potentiel chimique. Parmi les échangeurs de masse, on distingue les échangeurs dits « à changement de phase », dans lesquels se produisent des phénomènes d'évaporation ou de condensation, et les échangeurs dits « de sorption », dans lesquels se produisent des phénomènes d'absorption ou de désorption .
[0051] La figure 1 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, un exemple de machine à absorption 100 du type auquel s'appliquent les modes de réalisation décrits. La figure 1 représente plus précisément un exemple de machine à absorption simple étage. Toutefois, les modes de réalisation décrits s'appliquent également à des machines multiétages.
[0052] Dans l'exemple représenté, la machine à absorption 100 comporte un bloc évaporateur 101 (EVAPORATOR) , un bloc absorbeur 103 (ABSORBER) , un bloc générateur 105 (GENERATOR) et un bloc condenseur 107 (CONDENSER) .
[0053] Dans le bloc évaporateur 101 de la machine à absorption 100, un fluide frigorigène ou fluide réfrigérant est évaporé, par exemple dans une ambiance à faible pression. Sous l'effet de l'évaporation du fluide frigorigène, qui constitue une transformation endothermique, de la chaleur est prélevée à un fluide caloporteur, par exemple de l'eau, s'écoulant par exemple dans un circuit (non représenté) situé à l'intérieur du bloc évaporateur 101. Cela provoque ainsi une diminution de température du fluide caloporteur, dont il est possible de tirer profit pour abaisser la température d'un milieu à refroidir. À titre d'exemple, un échangeur de chaleur air/eau (non représenté) peut être raccordé au circuit d'eau et placé dans le milieu à refroidir, de sorte à permettre des échanges thermiques entre l'eau du circuit et l'air ambiant du milieu à refroidir.
[0054] Le fluide frigorigène, préalablement transformé en vapeur par changement d'état dans le bloc évaporateur 101, est ensuite reçu (flèche 109) par le bloc absorbeur 103 de la machine à absorption 100. Le bloc absorbeur 103 contient par exemple une substance typiquement liquide, appelée solution absorbante, destinée à absorber le fluide frigorigène. À titre d'exemple, la solution absorbante est mise en circulation à l'intérieur du bloc absorbeur 103 où la vapeur du fluide frigorigène est absorbée par la solution absorbante.
[0055] Lors de l'absorption du fluide frigorigène par la solution absorbante, la température de cette solution augmente. Afin de contrer cette augmentation de température et d' entretenir le phénomène d' absorption, une source de refroidissement externe est par exemple reliée au bloc absorbeur 103. Des phénomènes couplés de transfert de chaleur et de transfert de masse ont alors par exemple lieu dans le bloc absorbeur 103. Dans ce cas, le bloc absorbeur 103 est dit non adiabatique.
[0056] Toutefois, le phénomène d'absorption de la vapeur du fluide frigorigène par la solution absorbante tend à diluer cette solution, donc à diminuer sa capacité d' absorption du fluide frigorigène. La solution absorbante diluée sous l'effet de l'absorption du fluide frigorigène est donc par exemple envoyée (flèche 111) au bloc désorbeur 105, également appelé bloc générateur, bloc concentrateur ou bloc bouilleur, afin d'y être régénérée.
[0057] Dans l'exemple représenté, la solution contenue dans le bloc absorbeur 103 est pressurisée et mise en circulation par une pompe 113, puis traverse un échangeur thermique 115 (SHX) de solution avant d'être reçue par le bloc désorbeur 105. L'échangeur thermique 115 de solution, placé entre le bloc absorbeur 103 et le bloc désorbeur 105, permet par exemple d'augmenter les performances de la machine 100 en récupérant de la chaleur interne. La solution diluée est alors par exemple chauffée à l'intérieur du bloc désorbeur 105, par exemple par une source de chaleur externe, ce qui permet de désorber, par vaporisation, le fluide frigorigène contenu par cette solution. Le bloc désorbeur 105 est dans ce cas un bloc non adiabatique car il réalise à la fois des échanges thermiques et des échanges de masse, à l'instar du bloc absorbeur 103. La solution absorbante initialement diluée est alors concentrée, ou régénérée.
[0058] Dans l'exemple représenté, la solution régénérée est renvoyée (flèche 117) au bloc absorbeur 103 par l'intermédiaire de l'échangeur thermique 115 de solution et d'une vanne de détente 119. La vapeur du fluide frigorigène est quant à elle transmise (flèche 121) au bloc condenseur 107. À l'intérieur du bloc condenseur 107, un fluide caloporteur, par exemple de l'eau, s'écoule par exemple dans un autre circuit (non représenté) destiné à refroidir et à condenser la vapeur du fluide frigorigène provenant du bloc désorbeur 105. Le fluide frigorigène à l'état liquide est alors envoyé (flèche 123) au bloc évaporateur 101 par l'intermédiaire d'une autre vanne de détente 125, bouclant ainsi un cycle de fonctionnement de la machine à absorption 100.
[0059] Dans l'exemple représenté, le bloc évaporateur 101 prélève, au milieu à refroidir, une puissance thermique Qe . De façon analogue, le bloc générateur 105 prélève, à une source thermique non représentée, une puissance thermique Qg. En outre, le bloc absorbeur 103 rejette une puissance thermique Qa . De façon analogue, le bloc condenseur 107 rejette une puissance thermique Qc . En outre, la pompe 113 absorbe un travail mécanique W.
[0060] La machine à absorption 100 est notamment caractérisée par un coefficient de performance thermique, ou COPth (de l'anglais « Coefficient Of Performance ») , égal au quotient de la puissance thermique Qe par la puissance thermique Qg (COPth = Qe/Qg) . Le coefficient de performance thermique COPth de la machine à absorption 100 est typiquement de l'ordre de 0, 6 à 0,75.
[0061] La machine à absorption 100 a pour avantage de permettre d'exploiter, en particulier pour le chauffage de la solution diluée dans le bloc désorbeur 105, des sources de chaleur disponibles à très faible coût. À titre d'exemple, la machine à absorption 100 peut utiliser des sources de chaleur à gaz, des sources dites renouvelables, par exemple issues du soleil, ou fatales, par exemple provenant d'un dégagement thermique résiduel d'un procédé industriel.
[0062] En outre, la machine à absorption 100 peut être caractérisée par un coefficient de performance électrique, ou COPel, égal au quotient de la puissance thermique Qe par le travail mécanique W (COPel = Qe/W) . À titre d'exemple, le coefficient de performance électrique COPel de la machine à absorption 100 est typiquement de l'ordre de quelques dizaines, par exemple compris entre 15 et 30, contre environ 2 à 4 pour une machine à compression.
[0063] Le coefficient de performance électrique COPel de la machine à absorption 100 est donc généralement bien supérieur à celui des machines à compression. Cela provient notamment du fait que la pompe 113 de la machine à absorption 100 présente une consommation électrique très inférieure à celle d'un compresseur d'une machine à compression de capacité équivalente. La machine à absorption 100 peut donc parfois s'avérer plus avantageuse que les machines à compression, notamment en raison de sa faible consommation électrique.
[0064] À titre d'exemple, il serait souhaitable d'utiliser la machine à absorption 100 pour refroidir des habitations situées dans des régions chaudes de la planète, bénéficiant par ailleurs souvent d'un fort niveau d'ensoleillement. Cela permettrait par exemple de consommer moins d' énergies fossiles, généralement utilisées pour produire l'électricité nécessaire au fonctionnement de la machine, et d'exploiter avantageusement la chaleur rayonnée « gratuitement » par le soleil. Plus généralement, l'utilisation d'une machine à absorption s'avère avantageuse dès que la mise en œuvre d'une source thermique est plus rentable que l'utilisation d'une source électrique.
[0065] Toutefois, la machine à absorption 100 demeure actuellement, dans la plupart des cas, peu compétitive face aux machines à compression. Cela provient notamment du fait que, dans des gammes de puissances thermiques adaptées notamment au refroidissement d'une habitation, typiquement de l'ordre de quelques kilowatts à quelques dizaines de kilowatts, la machine à absorption 100 est généralement plus onéreuse et plus encombrante qu'une machine à compression de capacité équivalente .
[0066] La figure 2 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, une machine à absorption 200 selon un mode de réalisation. La machine à absorption 200 de la figure 2 comprend des éléments communs avec la machine à absorption 100 de la figure 1. Ces éléments communs ne seront pas détaillés à nouveau ci-après. La machine à absorption 200 de la figure 2 diffère de la machine à absorption 100 de la figure 1 principalement en ce que la machine à absorption 200 comporte, dans les blocs absorbeur 103 et désorbeur 105, des équipements permettant de dissocier les transferts de chaleur et les transferts de masse.
[0067] Dans l'exemple représenté, le bloc désorbeur 105 de la machine à absorption 200 comporte un échangeur thermique 201 (HXg) et un désorbeur adiabatique 203 (MXg) . L'échangeur thermique 201 est situé par exemple en amont du désorbeur adiabatique 203, après l'échangeur thermique 115 de solution.
[0068] L'échangeur thermique 201 est par exemple destiné à réchauffer la solution absorbante diluée, provenant du bloc absorbeur 103, avant que cette solution ne parvienne au désorbeur adiabatique 203. Cela permet par exemple au désorbeur adiabatique 203 de recevoir la solution absorbante diluée dans un état dit surchauffé, c'est-à-dire à une température supérieure à une température d'équilibre dépendant de la pression du désorbeur adiabatique 203 et de la concentration de la solution absorbante. La désorption, dans le désorbeur adiabatique 203, du fluide frigorigène contenu dans la solution absorbante diluée en est ainsi facilitée. Au primaire, c'est-à-dire côté fluide caloporteur chaud, l'échangeur thermique 201 exploite par exemple une source de chaleur externe (non représentée) , par exemple un dispositif de chauffage solaire ou une alimentation à gaz, afin de réchauffer le fluide.
[0069] Le désorbeur adiabatique 203 est par exemple destiné à provoquer une désorption adiabatique du fluide frigorigène contenu par la solution absorbante diluée et surchauffée provenant de l'échangeur thermique 201. Le fluide frigorigène ainsi désorbé est ensuite envoyé, en phase vapeur, au bloc condenseur 107 puis, en phase liquide, au bloc évaporateur 101.
[0070] Dans l'exemple représenté, le bloc absorbeur 103 de la machine à absorption 200 comporte un autre échangeur thermique 205 (HXa) et un absorbeur adiabatique 207 (MXa) . L'échangeur thermique 205 est situé par exemple en amont de l' absorbeur adiabatique 207, après la vanne de détente 119.
[0071] L'échangeur thermique 205 est par exemple destiné à refroidir la solution absorbante concentrée, provenant du désorbeur adiabatique 203 du bloc désorbeur 105, avant que cette solution ne parvienne à l' absorbeur adiabatique 207. Cela permet par exemple à l' absorbeur adiabatique 207 de recevoir la solution absorbante concentrée dans un état dit sous-ref roidi , c'est-à-dire à une température inférieure à une température d'équilibre dépendant de la pression de l' absorbeur adiabatique 207 et de la concentration de la solution absorbante. L'absorption, dans l' absorbeur adiabatique 207, du fluide frigorigène par la solution absorbante concentrée en est ainsi facilitée. L'échangeur thermique 205 est par exemple alimenté au secondaire, c'est- à-dire côté fluide caloporteur froid, par une source de froid externe (non représentée) , par exemple une tour de refroidissement ou l'air ambiant.
[0072] L'absorbeur adiabatique 207 est par exemple destiné à provoquer une absorption adiabatique de la vapeur du fluide frigorigène, provenant du bloc évaporateur 101, par la solution absorbante concentrée et sous-ref roidie en provenance de l'échangeur thermique 205. La solution diluée, c'est-à-dire ayant absorbé le fluide frigorigène, est ensuite envoyée au bloc désorbeur 105.
[0073] À titre d'exemple, les échangeurs thermiques 201 et 205 sont des échangeurs à plaques. De manière générale, la personne du métier est capable, pour réaliser les échangeurs 201 et 205, de mettre en œuvre une technologie d'échangeur thermique adaptée aux contraintes et aux performances de la machine à absorption 200.
[0074] Dans l'exemple représenté, la machine à absorption 200 comporte en outre des réservoirs 209 et 211, par exemple des cuves, faisant respectivement partie des blocs évaporateur 101 et absorbeur 103. Le réservoir 209 est par exemple destiné à contenir le fluide frigorigène. Le réservoir 211 est par exemple destiné à contenir la solution absorbante diluée.
[0075] Dans l'exemple représenté, la machine à absorption 200 comporte, outre la pompe 113 précédemment décrite, une autre pompe 213. La pompe 213 fait par exemple partie du bloc évaporateur 101. La pompe 213 est par exemple raccordée, côté aspiration, au réservoir 209 de fluide frigorigène et, côté refoulement, à un piquage 215 situé en aval de la vanne de détente 125. La pompe 213 permet par exemple de provoquer une recirculation de fluide frigorigène à l'intérieur du bloc évaporateur 101.
[0076] Dans l'exemple représenté, la machine à absorption 200 comporte en outre encore une autre pompe 217. La pompe 217 fait par exemple partie du bloc absorbeur 103. La pompe 217 est par exemple raccordée, côté aspiration, au réservoir 211 de solution absorbante diluée et, côté refoulement, à un autre piquage 219 situé entre la vanne de détente 119 et l'échangeur thermique 205. La pompe 217 permet par exemple de provoquer une recirculation de solution absorbante à l'intérieur de l' absorbeur adiabatique 207. Cela permet de limiter un débit de solution circulant entre le bloc absorbeur 103 et le bloc désorbeur 105. On améliore ainsi le coefficient de performance thermique COPth de la machine à absorption 200.
[0077] Dans l'exemple représenté, la machine à absorption 200 comporte en outre encore une autre pompe 221. La pompe 221 fait par exemple partie du bloc désorbeur 105. La pompe 221 est par exemple raccordée, côté aspiration, à encore un autre piquage 223 situé entre l'aval du désorbeur adiabatique 203 et l'échangeur thermique 115 de solution et, côté refoulement, à encore un autre piquage 225 situé entre l'amont de l'échangeur thermique 201 et l'échangeur thermique 115 de solution. La pompe 221 permet par exemple de provoquer une recirculation de solution à l'intérieur du désorbeur adiabatique 203. Cela permet de limiter un débit de solution circulant entre le bloc désorbeur 105 et le bloc absorbeur 103. On améliore ainsi davantage le coefficient de performance thermique COPth de la machine à absorption 200.
[0078] De manière générale, la personne du métier est capable, pour réaliser les pompes 113, 213, 217 et 221, de mettre en œuvre une technologie de pompe adaptée aux contraintes et aux performances de la machine à absorption 200. Des pompes à engrenage ou à palettes peuvent par exemple être utilisées.
[0079] À titre d'exemple, la machine à absorption 200 peut comporter d'autres réservoirs, par exemple un réservoir de solution intermédiaire situé entre le piquage 223 et la pompe 221, ce réservoir permettant d'alimenter la pompe 221 en solution absorbante.
[0080] Dans l'exemple représenté, le bloc condenseur 107 de la machine à absorption 200 comporte un circuit 227 de fluide caloporteur, par exemple de l'eau. Le circuit 227 est par exemple destiné à condenser la vapeur du fluide frigorigène extraite par le désorbeur adiabatique 203. À titre d'exemple, le circuit 227 utilise une source de froid externe (non représentée) , par exemple une tour de refroidissement ou l'air ambiant. Cette source est par exemple la même que celle qui est mise en œuvre par l'échangeur thermique 205.
[0081] Dans l'exemple représenté, la machine à absorption 200 comporte en outre un autre circuit 229 de fluide caloporteur, par exemple de l'eau, faisant par exemple partie du bloc évaporateur 101. Le circuit 229 est par exemple raccordé à un dispositif (non représenté) d'échange thermique avec l'air ambiant du milieu à refroidir.
[0082] Dans l'exemple représenté, les transferts de masse, c'est-à-dire les phénomènes d'absorption et de désorption, ont lieu respectivement dans l'absorbeur adiabatique 207 et le désorbeur adiabatique 203. L'absorbeur adiabatique 207 et le désorbeur adiabatique 203 constituent des échangeurs de sorption adiabatiques. Les transferts thermiques liés à l'absorption et à la désorption sont quant à eux externalisés , et réalisés respectivement dans les échangeurs thermiques 205 et 201. Cette séparation des transferts thermiques et des transferts de masse, associée aux phénomènes d'absorption et de désorption du fluide frigorigène par la solution absorbante, présente l'avantage de mettre en œuvre les échangeurs de sorption adiabatiques 203 et 207, qui sont des échangeurs de sorption compacts. Les échangeurs thermiques 205 et 201 sont également compacts. On limite ainsi le volume global occupé par la machine à absorption 200. [0083] Le fait d' externaliser les transferts thermiques liés notamment à l'absorption et à la désorption du fluide frigorigène présente en outre l'avantage de permettre l'utilisation, pour réaliser les transferts thermiques, d'échangeurs du commerce qui sont disponibles à faible coût. On réduit ainsi le coût global de la machine à absorption 200, notamment par rapport à une machine à absorption dépourvue des échangeurs thermiques 201 et 205.
[0084] La figure 3 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, une variante de la machine à absorption 200 de la figure 2. La variante de la figure 3 diffère du mode de réalisation de la machine à absorption 200 exposé ci-dessus en relation avec la figure 2 principalement en ce que, dans cette variante, la machine à absorption 200 comporte, dans les blocs évaporateur 101 et condenseur 107, des équipements permettant de dissocier les transferts de chaleur et les transferts de masse.
[0085] Plus précisément, dans la variante illustrée en figure 3, le bloc condenseur 107 de la machine à absorption 200 comporte encore un autre échangeur thermique 301 (HXc) et un condenseur adiabatique 303 (MXc) . L'échangeur thermique 301 est situé par exemple en aval du condenseur adiabatique 303, avant la vanne de détente 125. L'échangeur thermique 301 est par exemple destiné à refroidir le fluide frigorigène à l'état liquide, provenant du condenseur adiabatique 303. Cela permet de faire en sorte que le fluide frigorigène pénètre dans le condenseur adiabatique 303 dans un état dit sous-ref roidi , c'est-à-dire à une température inférieure à une température d'équilibre dépendant de la pression du condenseur adiabatique 303. La condensation de la vapeur en provenance du désorbeur adiabatique 203 en est ainsi facilitée.
[0086] Dans l'exemple représenté, le bloc évaporateur 101 de la machine à absorption 200 comporte en outre encore un autre échangeur thermique 305 (HXe) et un évaporateur adiabatique 307 (MXe) . L'échangeur thermique 305 est situé par exemple en amont de 1 ' évaporateur adiabatique 307, après la vanne de détente 125. L'échangeur thermique 305 est par exemple destiné à réchauffer le fluide frigorigène à l'état liquide et proche de la saturation, provenant de l'échangeur thermique 301, avant que ce fluide ne parvienne à 1 ' évaporateur adiabatique 307. Cela permet par exemple à 1 ' évaporateur adiabatique 307 de recevoir le fluide frigorigène à l'état surchauffé, c'est- à-dire à une température supérieure à une température d'équilibre dépendant de la pression de 1 ' évaporateur adiabatique 307. La vaporisation du fluide frigorigène dans le bloc évaporateur 101 en est ainsi facilitée.
[0087] Dans la variante illustrée en figure 3, les échangeurs thermiques 301 et 305 comportent par exemple des circuits de fluide caloporteur respectivement analogues aux circuits 227 et 229 de la machine à absorption 200 de la figure 2, ces circuits 227 et 229 étant omis de la variante de la figure 3. L'échangeur thermique 301 est par exemple raccordé, côté secondaire, à une source de froid (non représentée) . L'échangeur thermique 305 est par exemple raccordé, côté primaire, à un dispositif (non représenté) d'échange thermique avec l'air ambiant du milieu à refroidir.
[0088] À titre d'exemple, les échangeurs thermiques 301 et 305 sont des échangeurs à plaques, par exemple semblables aux échangeurs thermiques 201 et 205. De manière générale, la personne du métier est capable, pour réaliser les échangeurs 301 et 305, de mettre en œuvre une technologie d'échangeur thermique adaptée aux contraintes et aux performances de la variante de la machine à absorption 200.
[0089] Le condenseur adiabatique 303 et 1 ' évaporateur adiabatique 307 constituent par exemple des échangeurs à changement de phase adiabatiques. [0090] Dans l'exemple représenté, la machine à absorption 200 comporte en outre encore une autre pompe 309. La pompe 309 est par exemple raccordée, côté aspiration, à un piquage 311 situé entre l'échangeur thermique 301 et la vanne de détente 125 et, côté refoulement, au condenseur adiabatique 303. La pompe 309 permet par exemple de provoquer une recirculation de fluide frigorigène à l'intérieur du condenseur adiabatique 303.
[0091] De manière générale, la personne du métier est capable, pour réaliser la pompe 309, de mettre en œuvre une technologie de pompe adaptée aux contraintes et aux performances de la variante de la machine à absorption 200.
[0092] Par rapport au mode de réalisation précédemment exposé en relation avec la figure 2, la variante de la figure 3 permet l'utilisation, pour réaliser les transferts thermiques associés au bloc évaporateur 101 et au bloc condenseur 107, d'échangeurs du commerce disponibles à faible coût. On réduit ainsi encore davantage le coût global de la machine à absorption 200, notamment par rapport à une machine à absorption dépourvue des échangeurs thermiques 301 et 305.
[0093] À titre d'exemple, le fluide frigorigène et la solution absorbante mis en œuvre dans la machine à absorption 200 précédemment décrite en relation avec les figures 2 et 3 sont choisis parmi les couples suivants :
- eau et bromure de lithium (H2O/LiBr) , l'eau étant utilisée comme fluide frigorigène et le bromure de lithium comme solution absorbante, par exemple pour des applications dites « à froid positif » ; et
- ammoniac et nitrate de lithium (NHs/LiNOs) , l'ammoniac étant utilisé comme fluide frigorigène et le nitrate de lithium comme solution absorbante, par exemple pour des applications dites « à froid négatif ». [0094] De manière générale, la personne du métier est capable de mettre en œuvre un couple adapté à l'application visée.
[0095] À titre d'exemple, la machine à absorption 200 décrite ci-dessus en relation avec la figure 3 peut comporter d'autres réservoirs, par exemple un réservoir de réfrigérant intermédiaire situé entre le piquage 311 et la pompe 309, ce réservoir permettant d'alimenter la pompe 309 en fluide f rigorigène .
[0096] Les figures 4, 5, 6, 7 et 8 sont des vues respectivement en éclaté, en perspective, de dessus, de côté et en coupe d'un échangeur 400 selon un mode de réalisation.
[0097] L'échangeur 400 est par exemple utilisé pour réaliser tout ou partie des échangeurs de sorption adiabatiques 203 et 207 de la machine à absorption 200 des figures 2 et 3.
[0098] Dans l'exemple représenté, l'échangeur 400 comporte une zone d'échange 401. La zone d'échange 401 est préférentiellement entourée d'un pare-gouttelettes 403. En outre, la zone d'échange 401 est par exemple surmontée d'un distributeur 405. Dans l'exemple représenté, une face supérieure 405T du distributeur 405 comporte des ouvertures 407, ou ouïes. Par ailleurs, l'échangeur 400 comporte par exemple un collecteur ou récupérateur 409, situé en partie basse à l'aplomb de la zone d'échange 401. Dans l'exemple représenté, l'échangeur 400 comporte en outre une bride supérieure 411T, par exemple solidaire de la face supérieure 405T du distributeur 405, et une bride inférieure 411B, par exemple solidaire d'une face inférieure du récupérateur 409.
[0099] Dans l'exemple représenté, l'échangeur 400 comporte en outre un pied de fixation 413 (figures 7 et 8) , par exemple destiné à fixer l'échangeur 400 sur un châssis. Le pied de fixation 413 est par exemple solidaire de la face inférieure du récupérateur 409. À titre de variante, le pied de fixation 413 peut être omis ou remplacé par un moyen de fixation quelconque .
[0100] Bien que cela n'ait pas été représenté afin de ne pas surcharger les figures, l'échangeur 400 comporte en outre par exemple une enceinte externe, ou enveloppe, entourant le pare- gouttelettes 403. Cette enceinte est par exemple conçue pour être hermétique et est par exemple dimensionnée pour supporter une pression interne supérieure ou inférieure à la pression atmosphérique .
[0101] Dans un cas où l'échangeur 400 correspond par exemple à l'échangeur de sorption adiabatique 203 du bloc désorbeur 105 (figures 2 et 3) , la solution absorbante diluée et surchauffée, en provenance de l'échangeur thermique 201, entre à l'intérieur de l'échangeur 400 par exemple par la bride supérieure 411T (flèche verticale 415 en figure 8) . Cette solution est ensuite répartie ou distribuée à l'entrée de la zone d'échange 401 (c'est-à-dire en partie supérieure de la zone d'échange 401, dans l'orientation de la figure 4) par le distributeur 405. De façon générale, le distributeur 405 présente une structure permettant de faire en sorte que la solution soit répartie de façon par exemple homogène ou aléatoire à l'entrée de la zone d'échange 401. Cette structure est décrite plus en détail ci-dessous en relation avec la figure 9.
[0102] Une fois la solution absorbante diluée et surchauffée répartie à l'entrée de la zone d'échange 401, cette solution traverse ensuite la zone d'échange 401. La solution absorbante diluée et surchauffée ruisselle, par exemple par gravité, à l'intérieur de la zone d'échange 401. De façon générale, la zone d'échange 401 présente une structure adaptée notamment à augmenter la surface d' échange de la solution, et à la mélanger en lui imposant par exemple de nombreux changements de direction. Dans le cas où l'échangeur 400 correspond par exemple au désorbeur adiabatique 203 du bloc désorbeur 105, cela permet notamment de favoriser le phénomène de désorption du fluide frigorigène. Comme illustré dans la vue de côté et en coupe de la figure 8, la structure de la zone d'échange comporte par exemple des grillages plans verticaux. La structure de la zone d'échange 401 est décrite plus en détail ci-dessous en relation avec les figures 10, 11, 14 et 15.
[0103] Au fur et à mesure que la solution absorbante diluée et surchauffée se rapproche de la sortie de la zone d'échange 401 (c'est-à-dire de la partie inférieure de la zone d'échange 401, dans l'orientation de la figure 4) , le fluide frigorigène qu'elle contient est désorbé et la température de la solution absorbante diminue. Le fluide frigorigène, alors sous forme de vapeur, est extrait de façon radiale (flèches horizontales 417 en figure 8) hors de la zone d'échange 401 de l'échangeur de masse adiabatique 400. La solution absorbante est ainsi plus concentrée, c'est-à-dire qu'elle présente une teneur en fluide frigorigène moindre, à la sortie de la zone d'échange 401 qu'à l'entrée de cette zone.
[0104] Une fois que la solution absorbante concentrée ou régénérée parvient à la sortie de la zone d'échange, cette solution est alors par exemple recueillie par le récupérateur 409. La solution absorbante concentrée est ensuite par exemple évacuée hors de l'échangeur 400 par la bride inférieure 411B (flèche verticale 419 en figure 8) , par exemple pour être renvoyée vers l'absorbeur adiabatique 207 (figures 2 et 3) .
[0105] De façon analogue, dans un cas où l'échangeur 400 correspond par exemple à l'absorbeur adiabatique 207 du bloc absorbeur 103 (figures 2 et 3) , la solution absorbante concentrée et sous-ref roidie, en provenance de l'échangeur thermique 205, entre à l'intérieur de l'échangeur 400 par exemple par la bride supérieure 411T (flèche verticale 415 en figure 8) . Cette solution est ensuite répartie ou distribuée à l'entrée de la zone d'échange 401 par le distributeur 405.
[0106] Une fois la solution absorbante concentrée et sous- refroidie répartie à l'entrée de la zone d'échange 401, cette solution traverse ensuite la zone d'échange 401. La solution absorbante concentrée et sous-ref roidie ruisselle, par exemple par gravité, à l'intérieur de la zone d'échange 401. Dans le cas où l'échangeur 400 correspond par exemple à l'absorbeur adiabatique 207 du bloc absorbeur 103, la structure de la zone d' échange permet de façon générale de favoriser le phénomène d'absorption du fluide frigorigène par la solution. La structure de la zone d'échange 401 est par exemple dans ce cas identique, aux dispersions de fabrication près, à celle de la structure utilisée dans le cas où l'échangeur 400 correspond par exemple au désorbeur adiabatique 203 du bloc désorbeur 105.
[0107] Au fur et à mesure que la solution absorbante concentrée et sous-ref roidie se rapproche de la sortie de la zone d'échange 401 (c'est-à-dire de la partie inférieure de la zone d'échange 401, dans l'orientation de la figure 4) , le fluide frigorigène est absorbé et la température de cette solution augmente. Plus précisément, le fluide frigorigène, alors sous forme de vapeur, pénètre de façon radiale (dans un sens opposé aux flèches horizontales 417 en figure 8) vers l'intérieur de la zone d'échange 401 de l'échangeur de masse adiabatique 400. La solution absorbante est ainsi plus diluée, c'est-à-dire qu'elle présente une teneur en fluide frigorigène supérieure, à la sortie de la zone d'échange 401 qu'à l'entrée de cette zone.
[0108] Une fois que la solution absorbante diluée parvient à la sortie de la zone d'échange 401, cette solution est alors par exemple recueillie par le récupérateur 409. La solution absorbante diluée est ensuite par exemple évacuée hors de l'échangeur 400 par la bride inférieure 411B (flèche verticale 419 en figure 8) , par exemple pour être renvoyée vers le bloc désorbeur 105 (figures 2 et 3) .
[0109] Pendant l'absorption ou la désorption du fluide frigorigène à l'intérieur de l'échangeur 400, le pare- gouttelettes 403 permet notamment de maintenir la solution absorbante dans la zone d'échange 401. Cela évite par exemple d'éventuels échanges par voie liquide, par exemple avec d'autres fluides susceptibles de se trouver à l'extérieur du pare-gouttelettes 403.
[0110] À titre de variante, le pare-gouttelettes 403 peut être omis, par exemple dans un cas où l'échangeur de masse adiabatique ne comporte pas de circuit fluide supplémentaire. Dans ce cas, les gouttelettes qui parviennent à la périphérie de la zone d'échange 401 ruissellent par exemple le long de la paroi interne de l'enveloppe de l'échangeur 400 et sont recueillies par le récupérateur 409.
[0111] Les ouvertures 407 formées dans la face 405T sont par exemple utilisées pour évacuer de la vapeur susceptible de pénétrer à l'intérieur du distributeur 405, par exemple par la bride supérieure 411T. Ces ouvertures 407 sont en particulier utiles dans le cas où l'échangeur 400 est destiné à désorber le fluide frigorigène. Les ouvertures 407 peuvent par exemple être omises dans le cas où l'échangeur 400 est destiné à absorber le fluide frigorigène.
[0112] À titre d'exemple, l'échangeur 400 est conçu pour des applications de froid de faible puissance, par exemple de l'ordre de quelques kilowatts. Toutefois, la personne du métier est capable d'adapter les dimensions de l'échangeur 400 pour augmenter la puissance frigorifique de la machine à absorption 200. [0113] La figure 9 est une vue de détail, de côté et en coupe, du distributeur 405 de l'échangeur 400 des figures 4 à 8.
[0114] Le distributeur 405 présente une face inférieure 405B comportant par exemple une paroi poreuse. Dans l'exemple représenté, la face inférieure 405B est plus précisément traversée par des tuyaux 901, par exemple des portions de tubes. Les tuyaux 901 sont par exemple sensiblement perpendiculaires à la face 405B. Tous les tuyaux 901 présentent par exemple une forme et des dimensions identiques entre eux, aux dispersions de fabrication près. En outre, les tuyaux 901 sont par exemple tous alignés horizontalement les uns par rapport aux autres, de sorte que tous les tuyaux 901 présentent une extrémité supérieure séparée de la face 405B par une même distance, aux dispersions de fabrication près. Cela permet notamment à la solution d'être dispersée sensiblement de la même façon dans chacun des tuyaux 901.
[0115] Les tuyaux 901 sont par exemple répartis de façon régulière sur la face inférieure 405B. Dans l'exemple représenté, une partie de la face 405B, située à l'aplomb de la bride 411T, est toutefois dépourvue de tuyaux 901. Cela permet par exemple d'assurer, à l'entrée de la zone d'échange 401 sous-jacente, une répartition homogène de la solution entrant dans le distributeur 405, en évitant notamment que cette solution ne soit ma oritairement distribuée vers une partie centrale de la zone d'échange 401.
[0116] À titre de variante, la face inférieure 405B du distributeur 405 ne comporte pas de tuyaux 901 mais est constituée d'un matériau, par exemple poreux, permettant de distribuer la solution à l'intérieur de la zone d'échange 401 de l'échangeur de masse 400.
[0117] De manière plus générale, la personne du métier est capable de choisir une paroi poreuse adaptée à la solution absorbante mise en œuvre par l'échangeur 400. La personne du métier est notamment capable de choisir une paroi présentant une perméabilité adaptée à l'application.
[0118] La figure 10 est une vue de dessus et en coupe de l'échangeur 400 selon le plan AA de la figure 7, et la figure 11 est une vue en perspective de la zone d'échange 401 de l'échangeur 400 de la figure 4.
[0119] De manière générale, la zone d'échange 401 est destinée à recevoir un liquide ruisselant par gravité, par exemple la solution absorbante de la machine à absorption 200 des figures 2 et 3. Dans l'exemple représenté, la zone d'échange 401 de l'échangeur 400 présente une forme cylindrique, de section sensiblement circulaire. La zone d'échange 401 présente par exemple une symétrie axiale. Plus précisément, dans l'exemple représenté, la zone d'échange 401 comporte un treillis 1001 comprenant des plans grillagés verticaux 1003. Le treillis 1001 présente par exemple une symétrie radiale, les plans grillagés verticaux 1003 étant par exemple disposés de façon radiale et à intervalles réguliers autour d'un cylindre central 1005. Le cylindre central 1005 assure par exemple une fonction de support mécanique des plans grillagés verticaux 1003, et n'est en particulier pas destiné à contenir la solution absorbante.
[0120] À titre de variante, des lignes horizontales des plans grillagés verticaux 1003 peuvent être omises, par exemple de sorte à ce que les plans grillagés verticaux 1003 du treillis 1001 se chevauchent les uns les autres, ou s'enchevêtrent. Le treillis 1001 forme alors par exemple une structure de type hélicoïdale .
[0121] Dans l'exemple représenté, les plans grillagés verticaux 1003 présentent des mailles régulières. Ces mailles sont par exemple de forme polygonale, par exemple de forme rectangulaire ou carrée, ou de forme circulaire. À titre d'exemple, les plans grillagés verticaux 1003 présentent des mailles de l'ordre de quelques millimètres carrés. La forme et les dimensions des mailles des plans grillagés verticaux 1003 sont par exemple choisies en fonction de propriétés physiques et d'un régime d'écoulement de la solution absorbante utilisée.
[0122] Dans l'exemple représenté, la région d'échange 401 présente une perméabilité variable radialement. La région d'échange 401 est par exemple d'autant plus perméable, par exemple à la solution absorbante, que l'on s'éloigne radialement du cylindre central 1005. La région d'échange 401 présente par exemple une densité qui diminue avec le rayon. Cela permet notamment d'obtenir un meilleur équilibre des pertes de charges à l'intérieur de la région d'échange 401.
[0123] À titre d'exemple, la région d'échange 401 présente un rayon compris entre 10 et 30 cm, par exemple égal à environ 10 cm. À titre d'exemple, la région d'échange 401 présente en outre une hauteur comprise entre 15 et 30 cm, par exemple égale à environ 22 cm.
[0124] La région d'échange 401 est par exemple réalisée au moins partiellement par fabrication additive, par exemple par impression 3D. Cela permet notamment d'accéder à des formes plus complexes que celles que l'on pourrait obtenir par exemple par des techniques d'injection ou d'usinage conventionnelles. Dans le cas où la région d'échange 401 est réalisée par impression 3D, des supports utilisés pour la fabrication de la région d'échange 401, mais non destinés à assurer une fonction vis-à-vis de l'absorption ou de la désorption du fluide frigorigène, peuvent subsister. Ces supports sont par exemple situés en périphérie du treillis 1001.
[0125] À titre d'exemple, au moins une partie de la région d'échange 401, par exemple le treillis 1001, est en un matériau plastique. [0126] Un avantage de la région d'échange 401 tient au fait qu'elle permet de produire des instabilités au sein de la solution absorbante lorsque celle-ci ruisselle par gravité à l'intérieur de l'échangeur 400. Plus précisément, la structure en treillis 1001 de la région d'échange 401 permet de perturber l'écoulement à l'intérieur de l'échangeur 400. Cela permet notamment une amélioration des transferts de masse lors de l'absorption ou de la désorption.
[0127] La figure 12 est une vue en perspective du pare- gouttelettes 403 de l'échangeur 400 de la figure 4. La figure 13 est une vue en coupe, selon le plan BB de la figure 12, du pare-gouttelettes 403.
[0128] Dans l'exemple représenté, le pare-gouttelettes 403 comporte des ailettes 1201. Les ailettes 1201 présentent par exemple, vues de dessus, une forme sensiblement circulaire. Les ailettes 1201 présentent par exemple une section en forme de « V » renversé. Les ailettes 1201 sont disjointes les unes des autres, de manière notamment à permettre une libre circulation de la vapeur du fluide frigorigène. Dans l'exemple représenté, les ailettes 1201 sont séparées à intervalles réguliers et maintenues mécaniquement par des montants 1203.
[0129] Le pare-gouttelettes 403 est par exemple réalisé par impression 3D, par exemple en même temps que la zone d'échange 401 de sorte à former une seule pièce. De façon analogue à ce qui a été précédemment décrit pour la zone d'échange 401, des supports utilisés pour l'impression 3D peuvent subsister dans la structure du pare-gouttelettes 403 à l'issue de la fabrication .
[0130] À titre de variante, le pare-gouttelettes 403 est remplacé par un grillage, par exemple en inox, destinée à entourer latéralement la zone d'échange 401. [0131] La figure 14 est une vue de dessus et en coupe d'une variante de l'échangeur 400 des figures 4 à 8. La figure 15 est une vue partielle, de côté et en coupe selon le plan CC de la figure 14, de la variante de l'échangeur 400 de la figure 14.
[0132] Dans l'exemple représenté, le treillis 1001 de la zone d'échange 401 forme un réseau tridimensionnel à maille cubique Bien que cela ne soit pas représenté en figures 14 et 15, le pas de la maille du treillis 1001 peut par exemple être plus petit près du centre de la structure de la zone d'échange 401 qu'au voisinage du pare-gouttelettes 403. Cela permet par exemple à la zone d'échange 401 de présenter une perméabilité variable radialement.
[0133] En variante, la maille du treillis 1001 comporte par exemple des barreaux de section plus importante près du centre de la structure de la zone d'échange 401 qu'au voisinage du pare-gouttelettes 403.
[0134] La figure 16 est une vue en perspective d'un système 1600 comportant l'échangeur 400 de la figure 4. En figure 16, la face supérieure 405T du distributeur 405 de l'échangeur 400 n'a pas été représentée.
[0135] Dans l'exemple représenté, le système 1600 comporte, outre l'échangeur de masse adiabatique 400, un autre échangeur 1601. L'échangeur 1601 est par exemple un échangeur thermique, par exemple un échangeur à changement de phase (évaporateur ou condenseur) . Dans l'exemple représenté, l'échangeur 1601 est situé en périphérie de l'échangeur de masse adiabatique 400 et est séparé latéralement de cet échangeur 400 par le pare-gouttelettes 403. L'échangeur 1601 présente par exemple une forme hélicoïdale ou en serpentin, comportant par exemple plusieurs spires enroulées autour de l'échangeur 400. Les échangeurs 400 et 1601 sont par exemple coaxiaux. [0136] Dans l'exemple représenté, l'échangeur à changement de phase 1601 présente une structure dite à simple tour. Toutefois, une architecture à multiples tours, par exemple à double tours, peut alternativement être prévue afin d'obtenir une puissance thermique plus importante.
[0137] À titre de variante, on peut prévoir de remplacer l'échangeur à changement de phase 1601 de forme hélicoïdale par un échangeur à changement de phase 1601 présentant une autre géométrie, par exemple un échangeur présentant une structure semblable à celle de la zone d'échange 401 de l'échangeur 400 et formant un cylindre entourant le pare- gouttelettes 403. Cela permettrait par exemple de réaliser l'échangeur à changement de phase adiabatique 303, dans le cas où l'échangeur 400 correspond par exemple à l'échangeur de sorption adiabatique 203 du bloc désorbeur 105 (figure 3) , ou l'échangeur à changement de phase adiabatique 307, dans le cas où l'échangeur 400 correspond par exemple à l'échangeur de sorption adiabatique 207 du bloc absorbeur 103. Dans ce cas, les structures de l'échangeur de sorption adiabatique et de l'échangeur à changement de phase sont par exemple réalisées au cours d'une même étape d'impression 3D. En variante, la structure de l'échangeur à changement de phase adiabatique est réalisée séparément, puis rapportée autour de la structure de l'échangeur de sorption adiabatique.
[0138] Le système 1600 peut par exemple permettre de réaliser, en un seul équipement, le désorbeur adiabatique 203 du bloc désorbeur 105 et le circuit 227 du bloc condenseur non adiabatique 107 précédemment exposés en relation avec la figure 2. Dans ce cas, la vapeur du fluide frigorigène, produite par désorption puis extraite radialement de la zone d'échange 401, franchit par exemple le pare-gouttelettes 403 avant d'être condensée au contact de l'échangeur à changement de phase 1601. Le fluide frigorigène à l'état liquide ainsi obtenu peut ensuite être collecté en partie basse du système
1600, par exemple par un récupérateur semblable au récupérateur 409 de l'échangeur 400.
[0139] De façon analogue, le système 1600 peut par exemple permettre de réaliser, en un seul équipement, l'absorbeur adiabatique 207 du bloc absorbeur 103 et le circuit 229 du bloc évaporateur non adiabatique 101 précédemment exposés en relation avec la figure 2. Dans ce cas, le système 1600 peut comporter en outre un autre distributeur (non représenté) situé à l'aplomb du serpentin formé par l'échangeur 1601. Cet autre distributeur, formant par exemple une couronne autour du distributeur 405 de l'échangeur 400, est par exemple destiné à faire goutter le fluide frigorigène à l'état liquide sur les spires du serpentin de l'échangeur 1601. À titre d'exemple, cet autre distributeur présente une face inférieure analogue à la face inférieure 405B du distributeur 405 de l'échangeur 400, c'est-à-dire comportant par exemple des tuyaux ou constituée au moins partiellement d'un matériau poreux .
[0140] Dans ce cas, le fluide frigorigène à l'état liquide est distribué sur l'échangeur 1601 pour y être vaporisé. La vapeur ainsi produite peut ensuite traverser le pare- gouttelettes 403 avant de pénétrer de façon radiale vers l'intérieur de la zone d'échange 401 pour y être absorbée. En partie basse du système 1600, on peut par exemple prévoir un récupérateur semblable au récupérateur 409 de l'échangeur 400 afin de collecter un excédent de fluide frigorigène à l'état liquide n'ayant pas été vaporisé au contact de l'échangeur
1601.
[0141] Dans le système 1600, le pare-gouttelettes 403 permet d'éviter d'éventuels échanges par voie liquide entre d'une part le fluide frigorigène situé côté échangeur à changement de phase 1601 et d'autre part la solution absorbante située côté zone d'échange 401. En outre, dans le système 1600, les ouvertures 407 de la face 405T (figure 4) peuvent par exemple communiquer avec l'échangeur 1601 de sorte à permettre la condensation de la vapeur du fluide frigorigène susceptible de s'introduire à l'intérieur du distributeur 405 par exemple par la bride supérieure 411T.
[0142] Un avantage de l'échangeur 400 et du système 1600 précédemment décrits tient au fait que l'échangeur et le système 1600 peuvent indifféremment être utilisés côté bloc absorbeur 103 ou côté bloc désorbeur 105, moyennant par exemple quelques adaptations mineures. Cela permet de fabriquer des composants capables de remplir alternativement plusieurs fonctions. On obtient ainsi des coûts de réalisation et de fabrication inférieurs à ceux qui seraient engendrés par des développements spécifiques.
[0143] Un autre avantage de l'échangeur 400 tient au fait que son fonctionnement met en œuvre un ruissellement par gravité de la solution absorbante. Cela permet de réduire les pertes de charge et l'encombrement de l'échangeur 400, par rapport notamment à d'autres types d'échangeurs adiabatiques, par exemple des échangeurs adiabatiques par jet ou par membrane. On peut ainsi utiliser l'échangeur 400 pour réaliser des machines à absorption plus compactes et moins gourmandes en énergie .
[0144] La figure 17 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, une autre variante de la machine à absorption de la figure 2.
[0145] La variante de la figure 17 diffère du mode de réalisation de la machine à absorption 200 exposé en relation avec la figure 2 principalement en ce que, dans cette variante, la machine à absorption 200 est dépourvue des pompes 213 et 217 et des vannes de détente 125 et 119. À titre d'exemple, la différence de pression de fonctionnement (haute et basse pression) peut être obtenue par des colonnes de liquide. Plus précisément, dans cet exemple, de la vapeur à haute pression se trouve dans l'échangeur de sorption 203 et dans l'échangeur à changement de phase 227, tandis que de la vapeur à une pression inférieure, dite vapeur basse pression, se trouve dans les réservoirs 209 et 211, dans l'échangeur de sorption 207 et dans l'échangeur à changement de phase 229. Dans l'exemple illustré en figure 17, une colonne de liquide CL1 permet de remplacer la vanne de détente 125 côté fluide frigorigène, et une autre colonne de liquide CL2 permet de remplacer la vanne de détente 119 côté solution absorbante.
[0146] En outre, dans l'exemple représenté, une ligne de recirculation permet, par rapport à la machine à absorption de la figure 2, de compenser l'absence de la pompe 217. Dans cet exemple, la ligne de recirculation est connectée entre un piquage 231, situé entre les échangeurs thermiques 115 et 205, et un autre piquage 233, situé entre la pompe 113 et l'échangeur thermique 115.
[0147] Les figures 18 et 19 sont des vues respectivement en perspective et de face d'un exemple d'implantation des éléments de la variante de la machine à absorption 200 de la figure 17. Dans l'exemple représenté, la machine à absorption 200 comporte, de haut en bas, les échangeurs de sorption 203 et 207, les échangeurs à changement de phase 227 et 229, les réservoirs 209 et 211, l'échangeur thermique 201, l'échangeur thermique 115, et les pompes 113 et 221.
[0148] Dans un cas où l'on utilise de l'eau comme fluide frigorigène, la colonne de liquide CL1 (figure 19) permet par exemple de garantir une différence de pression supérieure ou égale à environ 65 mbar (à laquelle peut s'ajouter une pression supplémentaire liée à une hauteur de liquide à l'intérieur du réservoir 209) . En outre, en supposant que la machine à absorption 200 contienne, côté solution absorbante, une solution de type H2O/LiBr concentrée à environ 50 % en absorbant et présentant une température d'environ 30 °C, la colonne de liquide CL2 permet par exemple de garantir une différence de pression supérieure ou égale à environ 80 mbar (à laquelle peut s'ajouter une pression supplémentaire liée à une hauteur de liquide à l'intérieur du réservoir 211) .
[0149] À titre d'exemple, les colonnes de liquide CL1 et CL2 présentent des hauteurs respectivement égales à environ 650 mm et 525 mm.
[0150] Dans l'exemple représenté où la vanne de détente 125 est omise, les parties inférieures de l'échangeur 229 et du réservoir 209 de fluide frigorigène sont situées environ à la même hauteur, ces parties inférieures étant connectées entre elles par une canalisation Tl. En outre, dans cet exemple, les parties supérieures de l'échangeur 229 et du réservoir 209 sont connectées entre elles par une autre canalisation T2. Dans cet exemple, le réservoir 209 de fluide frigorigène et 1 ' évaporateur 229 sont donc en équipression. Cela permet de maintenir une même hauteur de liquide à l'intérieur de ces deux éléments. En d'autres termes, la régulation du niveau du réfrigérant dans l'échangeur 229 s'effectue, dans le cas de la variante illustrée en figures 17 à 19, par le principe dit des vases communicants. On obtient ainsi un évaporateur 229 à bulles dont la hauteur de remplissage est directement régulée par le niveau de liquide à l'intérieur du réservoir 209 de fluide frigorigène.
[0151] Un avantage de la variante de la machine à absorption 200 décrite en relation avec les figures 17 à 19 tient au fait qu'elle est dépourvue de vannes de détente utilisant par exemple un ou plusieurs capteurs de pression, par exemple un capteur de pression situé en sortie de 1 ' évaporateur 229, et un système de contrôle-commande associé permettant par exemple d'ajuster un débit de fluide frigorigène depuis le réservoir 209 vers 1 ' évaporateur 229. Cela permet de réduire la complexité et le coût de la machine à absorption 200.
[0152] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, la personne du métier est capable d' adapter les modes de réalisation décrits à des machines à absorption comportant un nombre quelconque d'échangeurs de masse adiabatiques 400. En outre, la personne du métier est capable d'adapter les modes de réalisation décrits à d'autres géométries d'échangeur 400, par exemple des géométries cylindriques à section ovale, des géométries carrées, voire des géométries sphériques. Par ailleurs, bien que l'on ait pris ci-dessus pour exemple des applications de production de froid, les modes de réalisation décrits sont adaptables par la personne du métier à des applications de production de chaleur.
[0153] Enfin, la mise en œuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, la conception et le dimensionnement des circuits et des équipements de la machine à adsorption 200 sont à la portée de la personne du métier.
[0154] Bien que cela ne soit pas détaillé, la personne du métier est notamment capable de prévoir des tuyaux, raccords, vannes de purge, etc. pour la mise en œuvre de la machine à adsorption 200, du système 1600 et de l'échangeur 400. En outre, la personne du métier est capable de dimensionner l'échangeur 400 et le système 1600.

Claims

REVENDICATIONS Échangeur de sorption adiabatique (203, 207, 400) , comportant une zone d'échange cylindrique (401) à perméabilité variable radialement comportant un treillis (1001) à symétrie radiale. Échangeur selon la revendication 1, dans lequel la zone d'échange (401) présente en outre une symétrie axiale. Échangeur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la zone d'échange (401) est destinée à recevoir un liquide ruisselant par gravité. Échangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le treillis comporte des plans grillagés verticaux (1003) disposés radialement à intervalles réguliers . Échangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant en outre un distributeur (405) situé à l'aplomb de la zone d'échange (401) . Échangeur selon la revendication 5, dans lequel le distributeur (405) présente une face inférieure (405B) comportant une paroi poreuse. Échangeur selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le distributeur (405) présente une face inférieure (405B) traversée par plusieurs tuyaux (901) . Système (1600) comportant :
- un échangeur de sorption adiabatique (203, 207, 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ; et
- un échangeur à changement de phase (227, 229, 1601 ; 303, 307) , l'échangeur à changement de phase étant séparé de l'échangeur de sorption adiabatique par un pare- gouttelettes (403) . Système selon la revendication 8, dans lequel l'échangeur de sorption adiabatique (203, 207, 400) et l'échangeur à changement de phase (227, 229, 1601 ; 303, 307) sont coaxiaux . Système selon la revendication 9, dans lequel l'échangeur à changement de phase (227, 229, 1601 ; 303, 307) est destiné à contenir un fluide frigorigène et l'échangeur de sorption adiabatique (203, 207, 400) est destiné à contenir une solution absorbante. Système selon la revendication 10, dans lequel le fluide frigorigène et la solution absorbante sont choisis parmi les couples ïbO/LiBr et NHs/LiNOs. Système selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel l'échangeur à changement de phase (227, 229, 1601) est un échangeur non adiabatique présentant une structure hélicoïdale entourant l'échangeur de sorption adiabatique (203, 207, 400) . Système selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel l'échangeur à changement de phase (303, 307) est un échangeur adiabatique présentant une structure semblable à celle de la zone d'échange cylindrique (401) de l'échangeur de sorption adiabatique (203, 207, 400) . Machine à absorption (200) , comportant au moins un échangeur (203, 207, 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. Machine à absorption (200) , comportant au moins un système (1600) selon l'une quelconque des revendications 8 Machine à absorption selon la revendication 15 comportant en outre un réservoir (209) de fluide frigorigène, le réservoir étant en équipression avec 1 ' échangeur à changement de phase (229) . Machine à absorption selon la revendication 15 ou 16, dans laquelle:
- une partie inférieure du réservoir (209) de fluide frigorigène et une partie inférieure de l'échangeur à changement de phase (229) sont situées à une même hauteur et sont connectées entre elles par une canalisation (Tl) ; et
- une partie supérieure du réservoir (209) de fluide frigorigène est connectée à une partie supérieure de l'échangeur à changement de phase (229) par une autre canalisation (T2) .
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