FR2526137A1

FR2526137A1 - Assemblage d'echangeur de chaleur pour un systeme de refrigeration

Info

Publication number: FR2526137A1
Application number: FR8307255A
Authority: FR
Inventors: Richard E Ertinger
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1982-05-03
Filing date: 1983-05-02
Publication date: 1983-11-04
Also published as: JPS58210468A; AU1415483A; IN158271B; NZ203935A; JPH0424376Y2; FR2526137B1; AU550617B2; IT1163290B; JPH0327570U; US4437322A; IT8320897A0; MX156508A; BR8302253A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ASSEMBLAGE D'ECHANGEUR DE CHALEUR POUR UN SYSTEME DE REFRIGERATION. CET ASSEMBLAGE EST UNE STRUCTURE A UN SEUL CORPS COMPORTANT UN EVAPORATEUR 16, UN CONDENSEUR 19 ET UN REFROIDISSEUR AUXILIAIRE A EVAPORATION RAPIDE 20. UNE PLAQUE 15 DISPOSEE A L'INTERIEUR DU CORPS 14 SEPARE L'EVAPORATEUR DU CONDENSATEUR ET DU REFROIDISSEUR AUXILIAIRE A EVAPORATION RAPIDE, TANDIS QU'UNE CLOISON 18 DISPOSEE A L'INTERIEUR DU CORPS SEPARE LE CONDENSEUR DU REFROIDISSEUR AUXILIAIRE A EVAPORATION RAPIDE. DES ELEMENTS A ORIFICE 21 ADAPTES DANS LA CLOISON 18 CONTROLENT L'ECOULEMENT DE REFRIGERANT DU CONDENSEUR DANS LE REFROIDISSEUR AUXILIAIRE. L'INVENTION EST UTILISEE DANS LES SYSTEMES DE REFRIGERATION POUR AMELIORER LE RENDEMENT DE CES DERNIERS ET PERMETTRE LEUR ADAPTION A DIFFERENTES CONDITIONS DE MISE EN SERVICE.

Description

Assemblage d'échangeur de chaleur pour un système

de réfrigération.

La présente invention concerne des systèmes

de réfrigération et, plus particulièrement, des assem-

blages d'échangeurs de chaleur pour des systèmes de réfrigération. Spécifiquement, les systèmes de réfrigération par compression de vapeur comprennent un compresseur, des dispositifs de réglage de débit de réfrigérant, ainsi qu'un assemblage d'échangeur de chaleur avec au moins un condenseur et un évaporateur Le réfrigérant liquide contenu dans l'évaporateur est évaporé en

absorbant la chaleur d'un milieu qui est ainsi refroidi.

L'évaporateur est relié au compresseur, de telle sorte que le réfrigérant gazeux provenant de l'évaporateur s'écoule vers le compresseur qui élève la température et la pression de ce réfrigérant gazeux Le condenseur

ru le Rérigérant gazeux chaud provenant du compres-

seur et il le refroidit, de telle sorte qu'il passe à l'état de réfrigérant liquide, lequel est alors renvoyé à l'évaporateur via un dispositif de réglage de débit

afin d'entamer un autre cycle de transfert de chaleur.

Afin d'améliorer le rendement d'un système de réfrigération à compression de vapeurle condenseur peut

comprendre un refroidisseur auxiliaire destiné à rédui-

re la température du réfrigérant liquide s'écoulant vers

l'évaporateur Par exemple, dans le brevet des Etats-

Unis d'Amérique 3 365 900 aux noms de Clark et al, on

décrit un "refroidisseur auxiliaire sensible" dans le-

quel la température du réfrigérant liquide y est réduite en dessous de la température de saturation du condenseur

en faisant circuler de l'eau de refroidissement à tra-

vers un faisceau de tubes montés dans le refroidisseur auxiliaire Il ne se produit aucune évaporation rapide de réfrigérant dans le refroidisseur auxiliaire, si bien

qu'un transfert de chaleur sensible plutot qu'un trans-

fert de chaleur latente se déroule dans ce dernier.

Comme illustré data le brevet de Clark et al, le re-

froidisseu au i -, 3 e est conçu de telle sorte que le

réfrigérant Liquide provenant du condenseur s'écoule.

dans le refroidisseur auxiliaire en passant par une

ouverture meagde dans une partie supérieure de ce der-

nier Le réfrigérant liquide sort du refroidisseur

auxiliaire via une ouverture ménagée dans une partie in-

férieure de ce dernier et il se dirige vers une boîte

de mesure de débit de réfrigérant pour l'évaporateur.

Il n'est pas toujours pratique d'améliorer le rendement d'un système de réfrigération à compression de

vapeur en utilisant un refroidisseur auxiliaire sensible.

Par exemple, si l'on utilise un réfrigérant à basse pression, par exemple, du type R 11, dans le système de réfrigération, un refroidisseur auxiliaire sensible

peut alors ne pas être pratique en raison de l'importan-

te perte de charge requise pour forcer le réfrigérant

liquide condensé à travers le refroidisseur auxiliaire.

D'autres types de refroidisseurs auxiliaires peuvent être utiles dans ce genre de situation Par exemple, le condenseur du système de réfrigération peut comprendre un'refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide" dans lequel le réfrigérant liquide provenant du condenseur s'écoule vers un refroidisseur auxiliaire dans lequel

il est en partie soumis à une évaporation rapide, absor-

bant ainsi la chaleur du réfrigérant liquide restant con-

tenu dans ce dernier Dans ce contexte et telle qu'elle

est généralement utilisée tout au long de la spécifica-

tion de ce brevet, l'expression "refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide" est une dénmoination quelque peu inappropriée, étant donné que le réfrigérant liquide n'est pas soumis à un refroidissemaent secondaire a une température se situant en dessous de la température de saturation du condenseur En revanche, il existe, dans le refroidisseur auxiliaire, une pression plus basse qui confère, au réfrigérant de ce dernier, une

température de saturation inférieure à celle du réfri-

S gérant du condenseur Toutefois, on obtient ainsi, dans le cycle de réfrigération, les mêmes avantages qu'avec un refroidisseur auxiliaire réel dans lequel le réfrigérant liquide est soumis à un refroidissement

secondaire à une température inférieure à la tempéra-

ture de saturation du condenseur.

Dans un refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide, il est nécessaire de recycler ou d'éliminer d'une autre manière le réfrigérant contenu dans ce

refroidisseur et ayant subi une évaporation rapide.

Un procédé d'élimination de ce réfrigérant ayant subi

une évaporation rapide consiste à le ramener du refroi-

disseur auxiliaire au compresseur en vue de son recycla-

ge à travers le condenseur Afin d'assurer cet écoule-

ment, le refroidisseur auxiliaire est relié à un second compresseur ou à un étage à pression intermédiaire d'un compresseur à plusieurs étages si l'on utilise un compresseur de ce type dans le système de réfrigération, de façon à créer une différence de pression permettant

d'extraire le réfrigérant gazeux du refroidisseur auxi-

liaire En variante, le réfrigérant soumis à une éva-

poration rapide dans un refroidisseur auxiliaire peut

être éliminé en le recondensant directement dans ce der-

nier Ce procédé est avantageux, car il rend superflu l'extraction du réfrigérant ayant subi une évaporation rapide, hors du refroidisseur auxiliaire De même, le refroidisseur auxiliaire peut être modifié pour pouvoir l'adapter à des systèmes de réfrigération à compression

de vapeur comportant un seul compresseur à un étage.

Dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 4 207 749 et 4 142 381, on décrit des systèmes de réfrigération à compression de vapeur utilisant des refroidisseurs

auxiliaires à évaporation rapide dans lesquels un ré-

frigérant ayant subi une évaporation rapide est recon-

densé directement dans le refroidisseur auxiliaire.

Les assemblages d'échangeurs de chaleur pour des systèmes de réfrigération comportant des condenseurs

avec des refroidisseurs auxiliaires du type décrit ci-

dessus, peuvent être constitués de tubes et de corps séparés, c'est-àdire des récipients séparés pour

l'évaporateur, le condenseur et le refroidisseur auxi-

liaire Toutefois, ce type de construction est relative-

ment complexe et coûteux en raison des raccordements par

soupapes et conduites devant être prévus entre les dif-

férents récipients, ainsi que du corps et des circuits d'écoulement de fluide séparés faisant partie de chaque récipient En conséquence, afin de réduire les coûts et

la complexité, l'évaporateur et le condenseur sont fré-

quemment constitués de sections d'un récipient unique à l'intérieur duquel est prévue une plaque séparant l'évaporateur du condenseur Parfois, un refroidisseur

auxiliaire fait partie intégrante de la section du ré-

cipient qui constitue le condenseur Par exemple, dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique 3 365 900 aux noms de Clark et al,on décrit une telle structure à un seul

récipient équipée d'un refroidisseur auxiliaire sensi-

ble En règle générale, une structure à un seul réci-

pient est plus fiable qu'une structure à plusieurs réci-

pients en raison de la moins grande complexité de l'as-

semblage d'échangeur de chaleur.

Une structure à un seul récipient pour un as-

semblage d'échangeur de chaleur renfermant un refroidis-

seur auxiliaire à évaporation rapide, dans laquelle un

réfrigérant soumis à une évaporation rapide est recon-

densé dans le refroidisseur auxiliaire, est particulière-

ment souhaitable en raison de la grande souplesse d'uti-

lisation d'un système de réfrigération dans lequel on utilise un tel assemblage d'échangeur de chaleur Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, même des systèmes de réfrigération ne comportant qu'un compresseur à un seul étage peuvent être utilisés avec un assemblage d'échan-

geur de chaleur de ce type De même, un système de ré-

frigération équipé de cet assemblage d'échangeur de cha-

leur à un seul récipient peut être utilisé dans une

plus large gamme d'applications si l'assemblage d'échan-

geur de chaleur peut être aisément adapté à diverses

conditions de fonctionnement projetées ou à pleine char-

ge.

En conséquence, un objet de la présente inven-

tion est de fournir un assemblage d'échangeur de cha-

leur relativement simple, économique et fiable pour un

système de réfrigération équipé d'un refroidisseur auxi-

liaire à évaporation rapide, dans lequel un réfrigérant soumis à lise évaporation rapide est recondensé dans le

refroidisseur auxiliaire.

Un autre objet de la présente invention est de fournir un assemblage d'échangeur de chaleur à un seul récipient pour un système de réfrigération équipé d'un

refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide, dans le-

quel un réfrigérant soumis à une évaporation rapide est

recondensé dans le refroidisseur auxiliaire.

Un autre objet encore de la présente inven-

tion est de fournir un assemblage d'échangeur de chaleur à un seul récipient pouvant être modifié d'une manière relativement aisée en vue d'une utilisation dans différentes conditions de fonctionnement projetées pour un

système de réfrigération équipé d'un refroidisseur auxi-

liaire à évaporation rapide dans lequel un réfrigérant soumis à une évaporation rapide est recondensé dans le

refroidisseur auxiliaire.

On réalise ces différents objets de la présen-

te invention, ainsi oue d'autres au moyen d'un assem-

blage d'échan Jeur de chaleur pour un système de réfri-

gération dans l quel un seul corps entoure un faisceau

de tubes de transfert de chaleur, une plaque étant mon-

tée à l'intérieur de ce corps pour diviser le faisceau de tubes en une partie supérieure formant condenseur

et une partie inférieure formant évaporateur Une cloi-

son disposée à l'intérieur du corps dans la partie for-

mant condenseur subdivise cette dernière en une section de condenseur et une section de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide Une entrée est ménagée dans la

section de condenseur pour recevoir le réfrigérant ga-

zeux provenant du compresseur du système de réfrigéra-

tion Plusieurs éléments à orifice montés dans la cloi-

son prévue entre la section de condenseur et la section

de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide défi-

nissent des passages pour l'écoulement du réfrigérant de la première section dans la seconde Ces éléments à orifice sont dimensionnés et localisés pour établir

une différence de pression sélectionnée entre les sec-

tions de condenseur et de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide lorsque le réfrigérant s'écoule à travers les éléments à orifice Un ou plusieurs des éléments à orifice montés dans la cloison est ou sont

S amovible(s) et l'on peut éventuellement démonter un élé-

ment à orifice particulier pour le remplacer par un élé-

ment à orifice d'une dimension différente Le corps prévu pour l'assemblage d'échangeur de chaleur comprend des bouchons pleins amovibles permettant d'avoir accès aux éléments à orifice afin de démonter et de remplacer

des éléments à orifice individuels.

Un milieu de refroidissement s'écoulant à tra-

vers les tubes de transfert de chaleur dans la partie supérieure de la section de refroidisseur auxiliaire à

évaporation rapide recondense dir-cterment, dans ce re-

froidisseur auxiliaire, le réfrigérant soumis à une

évaporation rapide Le réfrigérant liquide relative-

ment froid provenant de la section de refroidisseur

auxiliaire à évaporation rapide s'écoule, par une sor-

tie, en direction de la partie inférieure de l'assem-

blage d'échangeur de chaleur qui constitue l'évapora-

teur Ce réfrigérant liquide est évaporé en absorbant la chaleur d'un milieu s'écoulant à travers les tubes de la partie évaporateur, une sortie étant prévue pour décharger le réfrigérant gazeux de cette dernière et

le recycler au compresseur.

D'autres objets et avantages de la présente

invention apparaîtront à la lecture de la description

détaillée ci-après donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels les mêmes chiffres de référence désignent des éléments semblables; dans ces dessins:

la figure 1 illustre un système de réfrigéra-

tion comportant un assemblage d'échangeur de chaleur suivant la présente invention; la figure 2 est une coupe transversale de l'assemblage d'échangeur de chaleur illustré en figure 1, prise suivant l'axe II-II de cette dernière; la figure 3 illustre, par des vues en bout, différents éléments à orifice qui sont des exemples des éléments à orifice représentés dans les figures 1 et 2; et la figure 4 est une vue détaillée et agrandie en coupe transversale de l'élément à orifice illustré

en figure 2.

On se référera tout d'abord aux figures 1 et 2 qui illustrent un système de réfrigération comportant

un assemblage d'échangeur de chaleur 10 suivant la pré-

sente invention Cet assemblage d'échangeur de chaleur peut être utilisé soit avec un réfrigérant à haute

pression, soit avec un réfrigérant à basse pression.

De même, il est à noter que l'expression "réfrigérant" est utilisée ici dans un sens générique pour désigner n'importe quel type de milieu d'échange de chaleur se prêtant à une utilisation dans l'assemblage 10 ainsi

qu'on le décrira ci-après.

L'assemblage 10 est relié à un compresseur 12 comme indiqué en figure 1, afin de former un système de réfrigération Comme le montrent les figures 1 et 2, l'assemblage d'échangeur de chaleur 10 comprend un

corps cylindrique 14 à l'intérieur duquel sont dispo-

sés plusieurs tubes (comme indiqué en 11) généralement parallèles à l'axe longitudinal de ce dernier, formant ainsi un échangeur de chaleur du type à tubes et à

corps cylindrique Evidemment, le corps 14 peut éven-

tuellement être sphérique, rectangulaire ou avoir di-

verses autres configurations Une plaque 15 située à l'intérieur du corps 14 divise celui-ci en une partie

inférieure formant évaporateur 16 et une partie supé-

rieure formant condenseur 17 Une cloison 18 située à

l'intérieur du corps 14 dans la partie formant conden-

seur 17 subdivise cette dernière en une section supé-

rieure de condenseur 19 et une section inférieure de

refroi-disseur auxiliaire à évaporation rapide 20 Plu-

sieurs éléments à orifice tels que celui indiqué en 21,

sont montés dans la cloison 18 afin de définir un pas-

sage pour l'écoulement d'un réfrigérant de la section

de condenseur 19 dans la section de refroidisseur auxi-

liaire à évaporation rapide 20 Plusieurs trous fixes tels que celui indiqué en 9, sont également prévus pour établir une communication entre la section de condenseur

19 et la section de refroidisseur auxiliaire à évapora-

tion rapide 20.

Comme le montre la figure 1, une entrée 22 ménagée pour la section de condenseur dans le sommet

du corps cylindrique 14 définit un passage pour l'écou-

lement du réfrigérant du compresseur 12 dans la section

de condenseur 19 de l'assemblage d'échangeur de cha-

leur 10 On prévoit au moins une sortie telle que la sortie 25 de la section de refroidisseur auxiliaire,

définissant un passage pour l'écoulement du réfrigé-

rant de la section de refroidisseur auxiliaire 20 vers la partie formant évaporateur 16 De préférence, cette sortie débouche dans un dispositif de réglage de

débit (non représenté) pour la partie formant évapora-

teur 16 Une sortie 23 prévue pour la partie formant

évaporateur et assujettie au corps cylindrique 14 défi-

nit un passage pour l'écoulement du réfrigérant hors

de cette partie formant évaporateur 16.

De même, comme le montrent les figures 1 et 2, la plaque 15 et la cloison 18 sont localisées dans le corps 14 de telle sorte qu'un nombre sélectionné de tubes soient situés dans la partie inférieure formant évaporateur 16, la section supérieure de condenseur 19 e+t 1 ? netier inférieure de refroidisseur auxiliaire à

évaporation rapide 20 Les tubes situés dans la par-

tie inférieure formant évaporateur 16 constituent un circuit à travers lequel s'écoule un fluide devant être refroidi par le réfrigérant qui s'évapore Les

tubes situés dans la partie supérieure formant conden-

seur 17 constituent un circuit pour l'écoulement d'un fluide de refroidissement qui refroidit le réfrigérant

lors de son passage à travers la partie formant conden-

seur 17.

Les tubes situés dans la section supérieure

de condenseur 19 et la section inférieure de refroidisseur auxi-

liaire à évaporation rapide 20 de la partie supérieure formant condenseur 17 peuvent constituer un seul circuit

d'écoulement de fluide continu; en variante, chaque sec-

tion peut également comporter son propre circuit d'écou-

lement de fluide séparé Si la partie formant conden-

seur 17 comporte un seul circuit d'écoulement de-fluide continu, il est alors souhaitable de diriger le fluide

de refroidissement tout d'abord à travers les tubes si-

tués dans la section de refroidisseur auxiliaire à éva-

poration rapide 20, puis à travers les tubes situés dans la section de condenseur 19 De la sorte, le fluide de refroidissement s'écoulant vers la section de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide 20 est

plus froid que celui s'écoulant vers la section de con-

denseur 19 Si la partie formant condenseur 17 compor-

te des circuits d'écoulement de fluide séparés dans la section de condenseur 19 et la section de refroidisseur

auxiliaire à évaporation rapide 20, il est alors sou-

haitable que le fluide de refroidissement s'écoulant à

travers les tubes de la section de refroidisseur auxi-

liaire à évaporation rapide 20 ait une température in-

férieure à celle du fluide de refroidissement s'écou-

lant à travers les tubes de la section de condenseur 19 Le fluide de refroidissement plus froid s'écoulant à

travers les tubes de la section de refroidisseur auxi-

liaire à évaporation rapide 20 est souhaitable afin que cette dernière puisse remplir ses fonctions avec une

efficacité optimale, notamment une recondensation effi-

cace du réfrigérant soumis à une évaporation rapide

dans cette section 20.

Comme le montre la figure 1, plusieurs tôles supports de tubes planes telles que celle indiquée en 24, peuvent être disposées dans le corps 14 en vue de supporter les tubes à l'intérieur de l'assemblage d'échangeur de chaleur 10 Ces tôles supports de tubes

sont espacées l'une de l'autre et disposées en une ran-

gée le long de l'axe longitudinal du corps cylindrique 14, chacune d'elles étant généralement perpendiculaire

à la plaque 15 Evidemment, les tôles supports de tu-

bes peuvent être orientées de n'importe quelle manière pour autant qu'elles assurent le soutien requis des il tubes Trois t 8 les supports de tubes sont illustrées en figure 1 mais, bien entendu, le nombre de tôles supports de tubes éventuellement utilisées dépend des dimensions et de la construction d'un assemblage d'échangeur de chaleur particulier.

La plaque 15 divisant le corps 14 en une par-

tie inférieure formant évaporateur 16 et en une partie supérieure formant condenseur 17 peut être constituée

d'une seule pièce de métal ou de n'importe quelle au-

tre matière appropriée Comme le montrent les figures

1 et 2, cette plaque 15 est une barrière plane et incur-

vée généralement rectangulaire disposée entre la par-

tie formant évaporateur 16 et la partie supérieure for-

mant condenseur 17 L'axe longitudinal de cette barriè-

re plane est généralement parallèle à l'axe longitu-

dinal du corps cylindrique 14 La plaque 15 peut avoir diverses configurations Par exemple, si l'on utilise des tôles supports de tubes d'une seule pièce dans le corps cylindrique 14, la plaque 15 peut alors être

constituée de plusieurs plaques séparées s'étendant en-

tre les tôles supports de tubes.

La cloison 18 subdivisant la partie supérieu-

-re formant condenseur 17 en une section supérieure de

condenseur 19 et une section inférieure de refroidis-

seur auxiliaire à évaporation rapide 20 peut être réa-

lisée en métal ou en n'importe quelle autre matière ap-

propriée Comme le montrent les figures 1 et 2, la

cloison 18 est une barrière plane et angulaire généra-

lement rectangulaire disposée entre la section de con-

denseur 19 et la section de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide 20 La cloison 18 est généralement orientée perpendiculairement à la plaque 15 Tout comme la plaque 15, la cloison 18 peut avoir diverses configurations Par exemple, si l'on utilise des t 3 les supports de tubes d'une seule pièce dans le corps 14, la cloison 18 peut alors être constituée d'une série

de cloisons séparées s'étendant entre les tôles sup-

ports de tubes Une autre variante consiste à utili-

ser une cloison à rainures 18 qui permet d'employer des tôles supports de tubes d'une seule pièce dans la partie formant condenseur 17 Chaque tôle support de

tube pourrait s'étendre à travers une rainure prati-

quée dans la cloison 18, de telle sorte qu'elle soit

* située en partie dans la section de refroidisseur auxi-

liaire à évaporation rapide 20, le reste de cette tôle

support de tube étant situé dans la section de conden-

seur 19 Chaque tôle support de tube pourrait être soudée ou fixée convenablement d'une autre manière à

la cloison 18 afin de former un joint étanche aux flui-

des entre la section de condenseur 19 et la section de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide 20 à

l'emplacement de chaque rainure.

De même, comme le montre la figure 1, quatre éléments à orifice tels que celui indiqué en 21, sont montés dans la cloison 18 en vue de régler l'écoulement

du réfrigérant depuis la section de condenseur 19 jus-

qu'à la section de refroidisseur auxiliaire à évapora-

tion rapide 20 Chaque élément à orifice est généra-

lement localisé au centre de chaque espace libre défini entre les tôles supports de tubes En outre, quatre trous simples et fixes tels que celui indiqué en 9, sont pratiqués dans la cloison 18 en étant localisés de telle sorte qu'il y ait un trou dans chacun des espaces

libres précités Ces trous sont dimensionnés pour per-

mettre le passage de l'écoulement de réfrigérant minimum escompté de la section de condenseur 19 à la section de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide 20 pour un système de réfrigération particulier La dimension des ouvertures ménagées dans les éléments à orifice est alors choisie de façon à accepter une charge prévue

pour le système de réfrigération lors d'une utilisa-

tion dans une application particulière nécessitant une section d'écoulement de réfrigérant plus grande que

celle définie par les trous fixes.

La dimension des ouvertures ménagées dans les

éléments à orifice, ainsi que des trous fixes est dé-

terminée en prenant en considération le débit de réfri-

gérant requis dans le système de réfrigération pour la mise en oeuvre d'une application particulière, de

même que la différence de pression qu'il est souhaita-

ble de maintenir entre la section de condenseur 19 et la section de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide 20 Par exemple, les ouvertures des éléments à orifice peuvent être dimensionnées en combinaison

avec les trous fixes en vue d'assurer le débit de réfri-

gérant dans des conditions de fonctionnement à pleine charge du système de réfrigération lorsqu'il est utilisé

pour ine 9 rr 1 pp ation particulière Mieux vaut dimen-

sionner les ouvertures pour assurer un débit maximum

plutôt que de les sous-dimensionner car, si les ouver-

tures sont trop petites, le réfrigérant peut alors s'ac-

cumuler dans la section de condenseur 19 au lieu de

s'écouler à travers la section de refroidisseur auxi-

liaire à évaporation rapide 20 en direction de la partie formant évaporateur 16, ce qui risque d'empêcher le fonctionnement du système de réfrigération Toutefois, même si les ouvertures sont légèrement surdimensionnées,

il peut en résulter une réduction du rendement avanta-

geux de la section de refroidisseur auxiliaire à évapo-

ration rapide 20, mais sans cependant empêcher le fonc-

tionnement du système de réfrigération.

En se référant à la figure 2 qui est une vue

en coupe transversale prise suivant l'axe II-II de l'as-

semblage d'échangeur de chaleur 10 illustré en figure 1, on peut constater la façon dont on peut avoir accès à

chaque élément à orifice, spécifiquement à celui indi-

qué en 21, via un trou ménagé dans le corps 14 Comme illustré en figure 2, ce trou d'accès est aligné avec l'élément à orifice 21 et il est obturé avec un bouchon de tuyau plein 33 vissé dans un manchon fileté intérieu-

rement 34 Cette mise en alignement est facilitée si-

l'élément à orifice 21 est situé dans une partie 8 de

la cloison 18 qui est orientée généralement perpendicu-

lairement à l'axe du trou d'accès comme le montre la figure 2, étant donné qu'il est plus aisé d'installer

l'élément à orifice 21 perpendiculairement à la cloi-

son 18 plutôt que de le disposer sous d'autres angles dans cette dernière Le manchon 34 peut être soudé en place dans le corps 14 ou y être maintenu d'une autre

manière afin de former un joint étanche aux fluides.

On peut avoir accès à l'élément à orifice 21 en reti-

rant le bouchon de tuyau plein 33 du trou d'accès.

Pour un assemblage d'échangeur de chaleur destiné à

une application spécifique, l'élément à orifice judi-

cieusement dimensionné peut être installé simplement,

tout en permettant d'avoir accès à l'intérieur de l'as-

semblage au cours de la construction de ce dernier et avant son transport vers le lieu d'utilisation Pour les machines de réserve et les changements effectués

sur place, on peut avoir accès à chaque élément à ori-

fice en retirant le bouchon de tuyau plein correspon-

dant de son ouverture ménagée dans le corps 14 De la sorte, en cas de changement des conditions de mise en

service du système de réfrigération, on peut alors modi-

fier aisément l'assemblage d'échangeur de chaleur afin d'adapter l'élément à orifice approprié permettant d'ob-

tenir un rendement correct dans les nouvelles conditions

de mise en service.

On se référera à présent à la figure 4 qui est

une coupe transversale détaillée et agrandie de l'élé-

ment à orifice 21 illustré en figure 2 Il s'agit là

uniquement d'un exemple d'un élément à orifice amovi-

ble approprié pouvant être utilisé dans la cloison 18.

Comme le montre la figure 4, l'élément à orifice 21 est vissé dans un organe d'accouplement creux 35 com- *portant des filets intérieurs destinés à recevoir cet élément à orifice 21 L'organe d'accouplement creux 35 s'étend à travers une ouverture ménagée dans la cloison 18 et il peut être soudé ou fixé convenablement d'une autre manière à cette dernière en vue de former un joint

étanche aux fluides.

Comme le montre la figure 4, l'élément à ori-

fice 21 est un bouchon de tuyau creux comportant un

corps plein 30 traversé par une ouverture, ainsi qu'-

une douille 31 encastrée dans ce corps 30 Le corps 30 comporte une surface extérieure filetée permettant de le visser dans l'organe d'accouplement 35 Un tamis 39

empëche les débris ou autres matières pouvant se trou-

ver dans le réfrigérant et qui risqueraient de boucher l'élément à orifice 21, de pénétrer dans l'ouverture de

ce dernier Bien qu'un tamis plan et plat 39 soit il-

lustré en figure 4, ce tamis 39 peut avoir diverses configurations, par exemple, conique ou hémisphérique, afin de contribuer davantage à empêcher les débris de venir obstruer l'élément à orifice 21 En variante, le tamis 39 peut même éventuellement ne pas être fixé à l'élément à orifice 21, mais être disposé en amont de

ce dernier en étant fixé entre la cloison 18 et la pla-

que 15 afin de filtrer le réfrigérant s'écoulant vers

l'élément à orifice 21.

La douille 31 de l'élément à orifice 21 est

conçue pour pouvoir y adapter un outil que l'on intro-

duit à travers le trou d'accès ménagé dans le corps 14 après avoir enlevé le bouchon de tuyau plein 33 Il est souhaitable d'utiliser un tel outil, étant donné que les trous d'accès ménagés dans le corps 14 doivent être aussi petits que possible afin de minimiser les risques virtuels de fuites et de réduire le coût En conséquence, il est souhaitable de prévoir un élément à orifice 21 qui peut être installé et démonter aisé- ment au moyen d'un outil relativement petit venant

s'adapter dans le trou d'accès prévu dans le corps 14.

La douille 31 prévue sur l'élément à orifice 21 est con-

çue pour pouvoir y adapter l'outil, de telle sorte que

l'élément à orifice 21 puisse être vissé ou dévissé res-

pectivement dans ou hors de l'organe d'accouplement 35.

On se référera à présent à la figure 3 qui illustre quatre configurations possibles pour la douille

31 de l'élément à orifice 21 Spécifiquement, on re-

présente une douille carrée 41, une douille hexagonale 42, une douille pour clé universelle 43 et une douille

à fente 44 L'outil (non représenté) utilisé-pour in-

troduire et retirer l'élément à orifice 21 respective-

ment dans et hors de l'organe d'accouplement fileté 35 pourrait comporter une pièce de forme correspondante destinée à être introduite dans une douille de chacune des configurations spécifiques précitées L'élément à orifice 21 peut être réalisé en une matière magnétique et l'outil peut être magnétique afin de contribuer à retenir l'élément à orifice 21 sur ce dernier lors de son introduction ou de son enlèvement De même, un élément à orifice 21 comportant une longue amorce à section décroissante non filetée peut être utile lors

de l'introduction initiale et du vissage de cet élé-

ment à orifice 21 dans l'organe d'accouplement 35.

Lors de la mise en service d'un système de ré-

frigération équipé d'un assemblage d'échangeur de cha-

leur 10 du type illustré en figure 1, on utilise un ré-

frigérant tel que le réfrigérant R 11, qui est vapori-

sé dans la partie formant évaporateur 16 afin de refroi-

dir un fluide s'écoulant à travers les tubes prévus dans cette partie 16 Leréfrigérant gazeux provenant

de la partie formant évaporateur 16 quitte cette der-

nière par la sortie 23 et il est dirigé vers le compres-

seur 12 par lequel il est comprimé, ce réfrigérant ga- zeux relativement chaud étant ensuite acheminé à la section de condenseur 19 via l'entrée 22 Le fluide de refroidissement s'écoulant à travers les tubes de

la section de condenseur 19 condense le réfrigérant ga-

zeux pour l'amener à l'état liquide et ce réfrigérant

liquide est acheminé à la section de refroidisseur auxi-

liaire à évaporation rapide 20 en passant par les élé-

ments à orifice 21 et les trous 9 prévus dans la cloi-

son 18 Une partie du réfrigérant liquide s'écoulant à travers les éléments à orifices est soumise à une

évaporation rapide pour refroidir le réfrigérant liqui-

de subsistant dans la section de refroidisseur auxi-

liaire 20 Le réfrigérant liquide froid provenant de la section de refroidisseur auxiliaire 20 est acheminé à la partie formant évaporateur 16 en passant par la sortie 25 et n'importe quel dispositif de réglage de

débit associé Le réfrigérant ayant subi une évapora-

tion rapide dans la section de refroidisseur auxiliaire

est recondensé par l'écoulement du fluide de refroi-

dissement à travers les tubes de la section de refroi-

disseur auxiliaire à évaporation rapide 20, lesquels

absorbent la chaleur du réfrigérant ayant subi l'évapo-

ration rapide, recondensant ainsi ce réfrigérant gazeux de la même manière qu'il est condensé dans la section

de condenseur 19.

Les éléments à orifice 21 sont dimensionnés

et localisés de façon à contrôler l'écoulement du ré-

frigérant liquide de la section de condenseur 19 à la

section de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapi-

de 20 Les éléments à orifice sont conçus pour mainte-

nir, entre ces deux sections 19 et 20, une perte de

charge qui assure la réduction souhaitée de la tempé-

rature de saturation du réfrigérant afin d'engendrer l'effet de "refroidissement auxiliaire" désiré Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, les dimensions des ouvertures ménagées dans les éléments à orifice sont

utilisées pour assurer ce contrôle désiré de l'écoule-

ment du réfrigérant De même, ainsi qu'on l'a mention-

né précédemment, les éléments à orifice sont amovibles,

permettant ainsi de remplacer un élément à orifice indi-

viduel par un élément à orifice ayant une ouverture

d'une dimension différente en vue d'adapter l'assem-

blage d'échangeur de chaleur 10 aux conditions de mise

en service du système de réfrigération lors d'une utili-

sation dans une application particulière.

La description ci-dessus n'est qu'un exemple

préféré d'un système de réfrigération dans lequel on

peut utiliser un assemblage d'échangeur de chaleur sui-

vant la présente invention En conséquence, bien que la présente invention ait été décrite en se référant à une forme de réalisation particulière, il est entendu

que diverses modifications et d'autres formes de réa-

lisation de la présente invention peuvent être envisa-

gées sans se départir du cadre de cette dernière tel

qu'il est défini dans les revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS

1 Assemblage d'échangeur de chaleur compre-

nant: un corps ( 14) entourant un faisceau de tubes de transfert de chaleur en vue de former un échangeur de chaleur du type à corps et à tubes; une cloison ( 18) montée à l'intérieur de ce corps en vue de diviser le faisceau de tubes en au moins une

section de condenseur ( 19) et une section de refroi-

disseur auxiliaire à évaporation rapide ( 20), un cer-

tain nombre de tubes ( 11) s'étendant à travers chacune

de ces sections afin d'assurer un refroidissement suffi-

sant pour condenser un réfrigérant gazeux directement dans chaque section;

une entrée ( 22) ménagée dans la section de conden-

seur ( 19) afin de définir un passage pour l'écoulement du réfrigérant dans le côté "section de condenseur" du corps, au moins un élément à orifice ( 21) monté dans la

cloison ( 18) en vue de définir un passage pour l'écoule-

ment du réfrigérant de la section de condenseur ( 19)

vers la section de refroidisseur auxiliaire à évapora-

tion rapide ( 20), cet élément à orifice ( 21) étant di-

mensionné et localisé pour établir une différence de pression sélectionnée entre la section de condenseur et la section de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide lorsque le réfrigérant s'écoule de la première

section vers la seconde en passant par l'élément à ori-

fice; et

une sortie ( 25) ménagée dans la section de refroi-

disseur à évaporation rapide ( 20) en vue de définir un passage pour l'écoulement du réfrigérant hors de cette

section ( 20).

2 Assemblage d'échangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément à orifice ( 21) comprend un bouchon de tuyau creux fileté extérieurement qui vient se visser dans un organe

d'accouplement fileté ( 35) adapté dans la cloison ( 18).

3 Assemblage d'échangeur de chaleur suivant la revendication 2, comprenant également: un bouchon de tuyau plein amovible ( 33) adapté dans le corps ( 14) en alignement avec le bouchon de tuyau creux fileté afin d'avoir accès à ce dernier

lorsque le bouchon de tuyau plein est enlevé.

4 Assemblage d'échangeur de chaleur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le bouchon de tuyau creux comprend: un corps ( 30) traversé par une ouverture et dont la surface extérieure est filetée; et

une douille ( 31) encastrée dans ce corps pour rece-

voir un outil destiné à visser et dévisser ce bouchon

de tuyau respectivement dans et hors de l'organe d'ac-

couplement fileté ( 35) adapté dans la cloison "( 18).

Assemblage d'échangeur de chaleur suivant la revendication 4, comprenant également: un tamis ( 39) fixé à l'extrémité du corps ( 30) du bouchon de tuyau creux à l'opposé de la douille ( 31) en vue de recouvrir l'ouverture ménagée dans le corps ( 30)

et de filtrer ainsi l'écoulement à travers cette ouver-

ture.

6 Assemblage d'échangeur de chaleur compre-

nant: un corps ( 14) entourant un faisceau de tubes de transfert de chaleur en vue de former un échangeur de

chaleur du type à tubes et à corps généralement cylin-

drique; une plaque ( 15) montée à l'intérieur de ce corps pour diviser le faisceau de tubes, le long d'un plan

généralement parallèle à l'axe longitudinal de l'échan-

geur de chaleur, en une partie supérieure formant con-

denseur ( 17) et une partie inférieure formant évapora-

teur ( 16); une cloison ( 18) montée à l'intérieur du corps dans la partie formant condenseur ( 17) en intersectant le corps et la plaque précitée, en vue de subdiviser la partie formant condenseur ( 17), le long d'un plan généralement orienté perpendiculairement à la plaque ( 15), en une section supérieure de condenseur ( 19) et une section inférieure de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide ( 20), un certain nombre de tubes ( 11)

s'étendant à travers chacune de ces sections afin d'as-

surer un refroidissement suffisant pour condenser di-

rectement le réfrigérant gazeux dans chaque section;

une entrée ( 22) ménagée pour la section de con-

denseur dans le sommet du corps ( 14) en vue de définir un passage pour l'écoulement du réfrigérant dans la section de condenseur ( 19); au moins un élément à orifice ( 21) adapté dans la ci Ui 3 sol (iij près de l'intersection de cette dernière et de la plaque ( 15) en vue de définir un passage pour

l'écoulement du fluide d'échange de chaleur de la sec-

tion de condenseur ( 19) dans la section de refroidis-

seur auxiliaire à évaporation rapide ( 20), cet élément à orifice étant dimensionné et localisé pour établir une différence de pression sélectionnée entre ces deux sections lorsque le réfrigérant s'écoule de la première

section vers la seconde en passant par l'élément à ori-

fice;

une sortie ( 25) ménagée pour la section de refroi-

disseur auxiliaire dans la plaque ( 15) en vue de défi-

nir un passage pour l'écoulement du réfrigérant de la

section de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapi-

de ( 20) dans la partie inférieure formant évaporateur ( 16); et

une sortie ( 23) ménagée dans la partie for-

mant évaporateur en vue de définir un passage pour

l'écoulement du réfrigérant hors de cette dernière.

7 Assemblage d'échangeur de chaleur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments à orifice ( 21) sont constitués de plusieurs bouchons S de tuyau creux filetés extérieurement et venant se visser chacun dans ufi organe d'accouplement fileté ( 35) situé dans la cloison ( 18) près de l'intersection de

cette dernière et de la plaque ( 15), ces organes d'ac-

couplement étant espacés l'un de l'autre d'une distance

sélectionnée.

8 Assemblage d'échangeur de chaleur suivant la revendication 7, comprenant également: plusieurs bouchons de tuyau pleins amovibles ( 33) adaptés dans le corps ( 14) et alignés chacun avec un des bouchons de tuyau creux filetés afin d'avoir accès à chacun de ces derniers après avoir enlevé le bouchon

de tuyau plein correspondant.

9 Assemblage d'échangeur de chaleur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que chaque bouchon de tuyau creux comprend: un corps ( 30) traversé par une ouverture et dont la surface extérieure est filetée; et une douille ( 31) encastrée dans ce corps ( 30) pour

recevoir un outil destiné à visser et dévisser ce bou-

chon de tuyau respectivement dans et hors de l'organe

d'accouplement fileté ( 35) adapté dans la cloison ( 18).

Assemblage d'échangeur de chaleur suivant la revendication 9, comprenant également: un tamis ( 39) fixé à l'extrémité du corps ( 30) de chaque bouchon de tuyau creux à l'opposé de la douille

( 31) de ce dernier en vue de recouvrir l'ouverture ména-

gée dans le corps ( 30) de ce bouchon de tuyau creux et

de filtrer ainsi l'écoulement à travers cette ouverture.

11 Système de réfrigération par compression

de vapeur dans lequel circule un réfrigérant qui est va-

porisé dans un évaporateur en vue de refroidir un fluide s'écoulant à travers un faisceau de tubes de cet évaporateur, ce système comprenant:

un compresseur ( 12) destiné à recevoir le réfri-

gérant gazeux ayant subi une évaporation rapide et pro- venant de l'évaporateur, ainsi qu'à élever la pression de ce réfrigérant gazeux; un assemblage de condenseur destiné à recevoir le réfrigérant gazeux mis sous pression provenant du compresseur ( 12) et à le refroidir en un état liquide, cet assemblage de condenseur comprenant: un corps ( 14) entourant un faisceau de tubes dans lequel circule un milieu de refroidissement; une cloison ( 18) montée à l'intérieur de ce corps pour diviser le faisceau de tubes en une section de

condenseur ( 19) et une section de refroidisseur auxi-

liaire à évaporation rapide ( 20), un certain nombre de tubes ( 11) s'étendant à travers chacune de ces sections

afin d'assurer un refroidissement suffisant pour con-

denser directement le réfrigérant gazeux dans chaque section;

une entrée ( 22) ménagée dans la section de conden-

seur ( 19) en vue de définir un passage pour l'écoule-

ment du réfrigérant gazeux du compresseur ( 12) dans la section de condenseur ( 19); au moins un élément à orifice ( 21) adapté dans la

cloison ( 18) en vue de définir un passage pour l'écou-

lement du réfrigérant liquide de la section de conden-

seur ( 19) dans la section de refroidisseur auxiliaire à évaporation rapide ( 20), cet élément à orifice ( 21)

étant dimensionné et localisé pour établir une diffé-

rence de pression sélectionnée entre ces deux sections, de telle sorte qu'une partie du réfrigérant liquide soit

soumise à une évaporation rapide dans la section de re-

froidisseur auxiliaire à évaporation rapide ( 20) pour refroidir le réfrigérant liquide restant à mesure que ce réfrigérant s'écoule de la section de condenseur

( 19) vers la section de refroidisseur auxiliaire à éva-

poration rapide ( 20) en passant par l'élément à orifi-

ce ( 21); et

une sortie ( 25) ménagée dans la section de refroi-

disseur auxiliaire à évaporation rapide ( 20) en vue de

définir un passage pour l'écoulement du réfrigérant li-

quide froid de la section de refroidisseur auxiliaire à

évaporation rapide ( 20) vers l'évaporateur.

12 Système de réfrigération par compression de vapeur suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les éléments à orifice ( 21) sont constitués de

plusieurs bouchons de tuyau creux filetés extérieure-

ment et venant se visser chacun dans un organe d'accou-

plement fileté ( 35) situé dans la cloison ( 18).

* 13 Système de réfrigération par compression

de vapeur suivant la revendication 12, comprenant égale-

ment: plusieurs bouchons de tuyau pleins amovibles ( 33) adaptés dans le corps ( 14) et alignés chacun avec un des bouchons de tuyau creux filetés afin d'avoir accès à chacun de ces derniers après avoir enlevé le bouchon

de tuyau plein correspondant ( 33).

14 Système de réfrigération par compression de vapeur suivant la revendication 13, caractérisé en ce que chaque bouchon de tuyau creux comprend: un corps ( 30) traversé par une ouverture et dont la surface extérieure est filetée; et

une douille ( 31) encastrée dans ce corps pour rece-

voir un outil destiné à visser et dévisser ce bouchon de

tuyau respectivement dans et hors de l'organe d'accouple-

ment fileté adapté dans la cloison ( 18).

Système de réfrigération par compression de vapeur suivant la revendication 14, comprenant également: un tamis ( 39) fixé à l'extrémité du corps ( 30) de chaque bouchon de tuyau creux à l'opposé de la douille

( 31) de ce dernier en vue de recouvrir l'ouverture mé-

nagée dans le corps ( 30) de ce bouchon de tuyau creux

et de filtrer ainsi l'écoulement à travers cette ouver-

ture.