FR2643704A1 - Procede de mise en oeuvre d'un appareil frigorifique par adsorption - Google Patents
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Abstract
Procédé de mise en oeuvre d'un appareil frigorifique par adsorption comprenant : deux colonnes d'adsorption 11, 11', un condenseur 14, un évaporateur 17, des trajets pour le réfrigérant reliant les colonnes d'adsorption au condenseur et à l'évaporateur, et une tuyauterie 10 équipée d'une valve V5 ledit procédé comprenant le passage périodique en alternance des colonnes d'adsorption par des phases d'adsorption et de dés- orption. Peu avant la fin d'un cycle de phases d'adsorption et de désorption, les trajets du réfrigérant sont fermés et la valve V5 est ouverte, les phases d'adsorption et de désorption se poursuivent entre les colonnes 11, 11', l'alimentation de l'agent de transfert et du réfrigérant se poursuivant pour terminer ainsi le cycle et, ultérieurement, la valve V5 est fermée pour passer au cycle suivant où les phases sont exactement opposées. De cette façon, le rendement de réfrigération est augmenté.
Description
La présente invention concerne un procédé de mise en oeuvre d'un appareil
frigorifique par adsorption qui permet d'accroitre le rendement de réfrigération. De façon plus particulière, la présente invention a pour but de fournir un procédé de mise en oeuvre d'un appareil de réfrigération dans lequel deux colonnes d'adsorption
sont directement reliées par une tuyauterie équipée d'une valve.
Parmi les réfrigérateurs par adsorption qui mettent à profit des actions d'adsorption et de désorption d'un adsorbant solide vers un réfrigérant, ou depuis ce dernier, pour produire du froid ou pour réaliser des opérations de pompe & chaleur, ceux qui tirent avantage de sources de chaleur de bas niveau, par exemple de l'eau chaude obtenue de collecteurs solaires, etc. (par exemple de l'eau chaude au voisinage de 85'C) ou de la chaleur perdue provenant d'usines, présentent de nombreux avantages en ce qu'une énergie,perdue qui dans le cas contraire serait rejetée peut être efficacement utilisée; et en ce qu'ils sont constitués chacun d'un plus petit nombre de composants mobiles tels que des pompes, ce qui signifie un coût d'appareil plus économique, et qu'ils engendrent un bruit de fonctionnement plus faible que celui des réfrigérateurs du type A compresseur. Les appareils frigorifiques par adsorption de ce type, en général, comprennent chacun deux jeux de colonnes d'adsorption installées en parallèle, remplies de façon étanche d'un réfrigérant, dans lesquelles est logé un adsorbant solide tel que du gel de silice, de la zéolite, du charbon activé, de l'alumine activée, etc., un condenseur et un évaporateur et sont systématisés de telle façon qu'un agent de transfert de chaleur, destiné à chauffer l'adsorbant, et de 1'eau de refroidissement puissent alternativement être envoyés aux deux colonnes d'adsorption pour répéter les phases d'adsorption et de désorption, grace à quoi on peut obtenir un débit
de puissance de refroidissement de façon continue.
Un problème rencontré avec de tels appareils de réfrigération par adsorption de la technique antérieure est que, peu avant qu'un cycle de phases d'adsorption et de désorption ne soit inversé entre les deux colonnes d'adsorption, la colonne d'adsorption qui vient de terminer la phase de désorption est pleine de vapeur réfrigérante enlevée de l'adsorbant solide et elle est obligée, lors du passage vers la phase d'adsorption, d'adsorber à l'origine la vapeur réfrigérante qui y reste. Par conséquent, dans une étape initiale, lorsque le nouveau cycle de phases d'adsorption et de désorption a été commencé peu après l'interversion, il lui est difficile de remplir sa fonction propre, c'està-dire d'adsorber le Iiquide réfrigérant dans l'évaporateur pour obtenir une puissance de réfrigération demandée. De cette façon, la puissance résultante
produite diminue.
Les présents inventeurs ont déjà proposé et décrit un procédé de
fonctionnement plus efficace pour un tel système de réfrigération par ad-
sorption, afin d'augmenter le rendement de la puissance de réfrigération qu'il produit (US-A-4 594 856). Selon ce procédé, immédiatement avant que les phases d'adsorption et de désorption ne soient interverties entre les deux colonnes d'adsorption, la chaleur résiduelle, par exemple de l'eau chaude restant à l'intérieur de la colonne du côté désorption, est transférée à l'autre colonne d'adsorption immédiatement avant de passer dans une phase de ddsorption pour préchauffer ainsi l'adsorbait solide de cette dernière colonne, ce préchauffage étant suivi par l'interversion des phases. Ceci permet d'utiliser de façon efficace la quantité de chaleur du système, mais
le problème mentionné ci-dessus se pose encore dans ce cas.
Par conséquent, la présente invention a été mise au point afin de résoudre ce problème, et elle a pour but essentiel de réaliser un accroissement du rendement de réfrigération d'un appareil frigorifique par adsorption comme indiqué plus haut dans une procédure qui, peu avant que ne se termine un cycle de phases d'adsorption et de désorption, comprend la fermeture des trajets de réfrigérant et la poursuite des phases respectives d'adsorption et de désorption entre les deux colonnes d'adsorption, afin d'utiliser ainsi efficacement la vapeur réfrigérante qui remplit la colonne d'adsorption, puis le passage au cycle suivant o les phases sont
exactement opposées.
Un autre but de la présente invention est de réaliser un procédé de mise en oeuvre d'un appareil de réfrigération par adsorption qui garantisse en méme temps un rendement élevé de réfrigération et une
procédure de manipulation relativement simple.
Selon la présente invention, il est fourni un procédé de mise en oeuvre d'un appareil frigorifique par adsorption comprenant deux jeux de colonnes d'adsorption, remplies de façon étanche d'un réfrigérant et contenant chacune un adsorbant solide et des tubes de transfert de chaleur, un condenseur, un évaporateur et des trajets pour le réfrigérant reliant Ies colonnes d'adsorption au condenseur et à l'évaporateur de sorte que le réfrigérant peut circuler à travers les réservoirs cds.deux colonnes d'adsorption, ce procédé comprenant le passage périodique en alternance d'une phase d'adsorption à une phase de désorption, de telle manière que l'une et l'autre des colonnes d'adsorption soient dans des phases respectives différentes et qu'un agent de transfert de chaleur sur un côté de source de chaleur, destiné à provoquer une désorption, et un produit de refroidissement, destiné à provoquer une adsorption, puissent traverser en alternance les tubes de transfert de chaleur des colonnes d'adsorption en réponse à des phases de désorption et d'adsorption; et comprenant de plus, peu avant que ne soit terminé un cycle comportant une phase d'adsorption et une phase de désorption respectivement dans la première colonne d'adsorption et dans l'autre colonne d'adsorption, la fermeture des trajets du réfrigérant, une poursuite des phases d'adsorption et de désorption entre les colonnes d'adsorption, l'agent de transfert de chaleur et le produit de refroidissement continuant à être envoyés pour achever ainsi le cycle de phases d'adsorption et de désorption; et le passage, ensuite, à un cycle suivant o les phases sont
exactement opposées.
Dans ce but, selon un mode de réalisation préféré, l'appareil frigorifique par adsorption est constitué de deux colonnes d'adsorption, contenant chacune un adsorbant solide et des tubes de transfert de chaleur, et remplies de façon étanche d'un réfrigérant, un condenseur, un évaporateur, des trajets pour le réfrigérant reliant les colonnes d'adsorption au condenseur et A l'évaporateur
de sorte que le réfrigérant peut être mis en circulation à travers les ré-
servoirs des colonnes de désorption et une tuyauterie, équipée d'une valve,relL directement les deux colonnes d'adsorption, et il est mis an oeuvre selon la procédure suivante: lorsqu'un cycle de phases d'adsorption et de désorption parvient à sa fin, c'est-à-dire Iorsque chaque pression partielle de la vapeur réfrigérante approche une valeur constante dans les colonnes d'adsorption, et avant le passage au cycle suivant o les phases sont exactement opposées, le transfert du réfrigérant entre la première colonne d'adsorption et l'évaporateur et entre l'autre colonne d'adsorption et le condenseur est arrêté par des mesures quelconques, par exemple, par la fermeture de valves disposées dans le trajet du réfrigérant tandis que les deux colonnes d'adsorption sont mises en communication l'une avec l'autre en ouvrant la valve de la tuyauterie reliant les deux colonnes jusqu'à ce soit atteinte l'égalisation des pressions entre elles, et la valve est fermée à l'instant de cette égalisation de pression, ce qui achève sensiblement complètement les phases
d'adsorption et de désorption.
A l'instant o un cycle de phases d'adsorption et de désorption est en train de s'achever, la pression intérieure de l'une des colonnes d'adsorption en phase de désorption est beaucoup plus élevée que celle de l'autre colonne d'adsorption en phase d'adsorption en raison de la vapeur réfrigérante désorbée dans la première. Dans cet état, toutes les valves des trajets de réfrigérant reliant les deux colonnes d'adsorption à l'évaporateur et au condenseursont fermées pour arrêter le transfert du réfrigérant, et la valve de la tuyauterie reliant directement les deux colonnes d'adsorption est simultanément ouverte. Puis, la vapeur réfrigérante qui remplit la première colonne d'adsorption en phase de désorption est vigoureusement transférée, par la tuyauterie, vers l'autre colonne d'adsorption en phase d'adsorption jusqu'à ce que les pressions dans les deux colonnes soient égalisées. Pendant cette étape, de l'eau de refroidissement continue à être envoyée vers l'autre colonne d'adsorption en phase d'adsorption et un agent de transfert de chaleur sur un côté source de chaleur continue à être envoyé vers là première colonne d'adsorption en phase de désorption, comme dans le cycle mentionné des phases d'adsorption et de désorption, grâce à quoi les phases d'adsorption et de désorption sont poursuivies, en coïncidence avec le transfert de la vapeur réfrigérante. Lorsque les pressions sont égalisées entre les deux colonnes d'adsorption, la valve entre elle est fermée pour achever ainsi un cycle de l'étape d'adsorption et de désorption. Selon un mode de réalisation préféré du procédé de la présente invention, l'aget résiduel de transfert de chaleur, tel que de l'eau restant dans le premier côté de désorption, est transféré vers l'autre côté d'adsorption pour le préchauffer en vue de sa phase ultérieure de désorption. Après l'étape de préchauffage, on passe à un cycle
suivant o les phases sont exactement opposées.
Lors du passage au cycle ultérieur de phases d'adsorption et de désorption dans l'une et l'autre des colonnes d'adsorption, puisque la vapeur réfrigérante qui remplit l'une des colonnes d'adsorption qui a terminé sa phase de désorption a été transférée directement à l'autre colonne d'adsorption, l'autre colonne d'adsorption qui vient de parvenir dans une phase de désorption contient une quantité importante du réfrigérant, ce qui signifie qu'il est possible de désorber une plus grande quantité de réfrigérant, de sorte qu'une quantité plus importante de liquide réfrigérant peut être emmagasinée dans le condenseur et, par conséquent, peut être envoyée à l'évaporateur. En revanche, la première colonne d'adsorption, qui doit adsorber le réfrigérant provenant de l'évaporateur, contient moins de gaz réfrigérant qui le remplit, de sorte que sa capacité d'adsorption est augmentée, et qu'elle peut adsorber suffisamment
de réfrigérant provenant de l'évaporateur.
On va maintenant décrire de façon plus détaillée l'invention en
se référant aux dessins annexés.
Les Fig. I à 6 sont des représentations schématiques d'un exemple d'un appareil de réfrigération par adsorption auquel peut être appliqué un procédé conforme à la présente invention, représentant des étapes séquentielles lorsque tant les étapes d'adsorption que celles de désorption sont réalisées dans chaque colonne d'adsorption. La Fig.1 représente un état dans lequel une première colonne d'adsorption est dans une phase d'adsorption et une deuxième-colonne
d'adsorption dans une phase de désorption.
La Fig. 2 représente, peu avant que ne se termine un cycle de phases d'adsorption et de désorption comme représenté à la Fig. 1,
une étape de poursuite des phases d'adsorption et de désorptior.
La Fig. 3 représente une étape de préchauffage de la première
colonne d'adsorption après l'étape de poursuite des phases.
La Fig. 4 représente un état après interversion, exactement opposé à celui de la Fig. 1, lorsque la première colonne d'adsorption est dans une phase de désorption et la deuxième colonne
d'adsorption dans une phase d'adsorption.
La Fig. 5 est semblable à la Fig. 2, mais représente une étape de
poursuite des phases opposées.
La Fig. 6 est semblable à la Fig. 3, mais représente une étape de préchauffage de la deuxième colonne dradsorption, à la suite de
l'étape de poursuite des phases.
La Fig. 7 est une représentation graphique d'une relation entre la capacité d'adsorption et le temps de fonctionnement représentant un exemple d'un procédé de mise en oeuvre selon la présente
invention comparé avec un procédé de la technique antérieure.
En se référant aux Fig. 1 à 6, on va expliquer un exemple d'un appareil de réfrigération par adsorption auquel peut être appliqué
un procédé de fonctionnement selon la présente invention.
Dans toutes les figures, le trajet d'écoulement dans lequel s'écoule un agent de transfert de chaleur ou un réfrigérant est représenté en traits pleins, et le trajet d'écoulement dans lequel ne s'effectue aucun passage de l'aget de transfert de chaleur ni de
réfrigérant est représenté en traits interrompus.
Aux Fig. 1 A 6, une première et une deuxième colonnes d'adsorption 11, 11' abritent chacune, dans un réservoir o a été fait le vide 12, 12', des tubes à ailettes 13, 13' comportant un adsorbant solide S comme du gel de silice, de la zéolite, du charbon activé, de l'alumine activée, etc., tassé dans leurs interstices d'ailettes, et elles sont reliées entre elles par l'installation
d'une tuyauterie 10 comportant une valve V5 en son milieu.
On envoie en alternance dans les tubes à ailettes 13, 13' une eau chaude qui provient d'une source de chaleur de faible niveau, comme des collecteurs de chaleur solaire, de la chaleur perdue récupérée provenant d'usines, etc., par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur ou directement, ou une eau de refroidissement qui est produite dans un dispositif de production d'eau froide, comme une
tour réfrigérante.
Un condenseur 14 est relié aux réservoirs 12, 12' des colonnes d'adsorption 11, 11' par les conduits 16, 16' équipés de valves V^, V2 et un évaporateur 17 est relié au fond d'une enveloppe 14a du condenseur 14 par une tuyauterie en forme de piège 18. L'évaporateur 17 est relié, à son carter 17a, avec les réservoirs 12, 12', o a été fait le vide, des première et deuxième colonnes d'adsorption 11, 11' par des conduits 20, 20' équipés en leurs milieux de valves V3,
V,. Grâce à ce système de tuyauterie, une quantité prédé-
terminée d'un réfrigérant comme de l'eau enfermé de façon étanche dans les réservoirs 12, 12', o a été fait le vide, peut circuler dans les conduits en réponse à l'ouverture et à la fermeture des
valves V1, V2, V3, V4.
Le condenseur 14 contient, dans l'enveloppe 14a, des tubes à ailettes 21, par exemple des tubes a ailettes croisées, des tubes à aéro-ailettes, etc. , à travers lesquels peut circuler en permanence de l'eau de refroidissement, de sorte que de la vapeur réfrigérante extraite de l'adsorbant solide S A l'intérieur des colonnes
d'adsorption 11, 11' peut être condensée et liquéfiée, collectée et emmaga-
sinée au fond de l'enveloppe 14a et envoyée par la tuyauterie 18
vers l'évaporateur 17.
En revanche, l'évaporateur 17 incorpore, dans le carter allongé latéralement 17a, des tubes de transfert de chaleur 22 destinés à être traversés par un agent de transfert de chaleur sur le côté d'utilisation et des plateaux d'évaporation (non représentés) situés au-dessous des tubes de transfert de chaleur 22. A cet emplacement, le liquide réfrigérant introduit depuis le condenseur 14 est emmagasiné dans les plateaux d'évaporation et il est évaporé et gazéifié sur les surfaces des tubes de transfert de chaleur 22 pour prélever, dans l'agent de transfert de chaleur du côté utilisation, la chaleur latente de vaporisation en le refroidissant de cette manière. Aux Figures, V1,, V,2, Vj,,..., V2, sont des valves disposées dans les tuyauteries reliant les tubes de transfert de chaleur 13, 13' des colonnes d'adsorption 11, 11l', lestubes21 de transfert de chaleur du condenseur 14, une entrée d'eau de refroidissement 23, une sortie d'eau de refroidissement 24, une entrée de l'agent de transfert de chaleur 25 sur un côté de source de chaleur, et une sortie de l'agent de transfert de chaleur 26 sur le côté source de chaleur. Les valves V,,, V,2, V s,.., V,21 et les valves précitées VI, V2,
., VS sont adaptées pour être actionnées pour s'ouvrir ou se fermer de façon séquentielle sur la base des..DTD: instructions des moyens de commande (non représentés).
On va maintenant décrire ci-après le procédé de l'invention,
à l'aide de l'appareil réfrigérant de la structure précédente.
La Fig. 1 représente une étape o la première colonne d'adsorp-
tion 11 reçoit une eau de refroidissement et effectue une opération d'adsorption alors que la deuxième colonne d'adsorption 11' reçoit un agent de transfert de chaleur sur un côté de source
de chaleur et effectue une opération de désorption.
En d'autres termes, 1 'agent de transfert de chaleur sur le côté source de chaleur introduit depuis l'entrée 25 est admis à travers la valve Vs vers les tubes de transfert de chaleur 13' de la deuxième colonne d'adsorption 11', o il chauffe et désorbe l'adsorbant solide S, traverse la valve VX et est renvoyé vers la
source de chaleur par la sortie 26 de l'agent de source de chaleur.
La vapeur réfrigérante chauffée et désorbée dans la deuxième colonne d'adsorption 11' est admise par l'intermédiaire de la valve V2 dans le condenseur 14 o elle est refroidie et liquéfiée par de l'eau de refroidissement traversant les tubes de transfert de chaleur 21, collectée et emmagasinée au fond de l'enveloppe 14a et transférée à travers la tuyauterie 18 vers l'évaporateur I7 en raison de la différence de pression, etc. Au cours de cette étape, l'eau de refroidissement est admise dans les tubes de transfert de chaleur 21 du condenseur 14 et elle'est également introduite par la valve V1, dans les tubes de transfert de chaleur 13 de la première colonne d'adsorption 11, o l'adsorbant solide S est refroidi pour adsorber la vapeur réfrigérante, de sorte que le liquide réfrigérant de l'évaporateur 17 est vigoureusement évaporé à partir des surfaces des tubes de transfert de chaleur 22 pour prélever la chaleur latente de vaporisation dans l'agent de transfert de chaleur s'écoulant à travers le tube de transfert de chaleur 22 sur le côté d'utilisation, en le refroidissant de cette façon. Par conséquent, l'agent de transfert de chaleur sur le c6té utilisation, refroidi de cette façon, peut être envoyé vers une unité à serpentin et ventilateur installé dans une zone d'un espace de climatisation, grâce à quoi il est possible de réaliser des conditions générales de température d'un système de conditionnement d'air (par exemple, une température d'entrée de l'eau de refroidissement: 30'C, température d'entrée de l'g*- de transfert de chaleur sur le côté utilisation: 12'C, sortie de température de
ce dernier: 7'C).
Lors de l'achèvement des phases d'adsorption et de désorption des colonnes d'adsorption 11, 11' dans l'état de fonctionnement précédent, les valves V2, Vs et V5 sont commutées de manière simultanée comme indiqué à la Fig. 2, les valves V,, V,2,.. V21 restant sans changement. Puis, l'eau de refroidissement et l'agent de transfert de chaleur sont encore amenés, respectivement, vers la
première et la deuxième colonnes d'adsorption 11, 11' alors que l'écoule-
rent de réfrigérant A travers les colonnes d'adsorption 11, 11', l'évaporateur 17 et le condenseur 14 est arrêté, et que le réfrigérant ne s'écoule qu'entre la première colonne d'adsorption Il et la deuxième colonne d'adsorption 11, au lieu des trajets précédents. Ici, la deuxième colonne d'adsorption 11' est dans un état de pression élevée, pleine de vapeur réfrigérante désorbée, alors que la première colonne d'adsorption 11 est dans un état de faible pression, en adsorbant le réfrigérant. Par conséquent, la vapeur réfrigérante passe rapidement, lorsque la valve V s est ouverte, de la première colonne d'adsorption Il par la tuyauterie 10 dans la deuxième colonne d'adsorption 11', jusqu'à ce
que les pressions des colonnes d'adsorption 11, 11' s'égalisent.
Au cours de cette étape, l'eau de refroidissement s'écoule à travers les tubes de transfert de chaleur 13 pour refroidir l'adsorbant solide S de la première colonne d'adsorption 11, en adsorbant ainsi la vapeur réfrigérante qui vient d'être déplacée alors que l'agent de transfert de chaleur sur le côté de source de chaleur s'écoule à travers les tubes de transfert de chaleur 13' pour chauffer l'adsorbant solide S dans la deuxième colonne d'adsorption 11', ce qui accélère l'adsorption et aide la vapeur réfrigérante à se déplacer, alors que les phases d'adsorption et de désorption sont poursuivies dans la première et la deuxième colonnes
d'adsorption 11, 11', respectivement.
A l'instant o la pression dans Ies deux colonnes d'adsorption 11, 11' a été égalisée, et o les phases d'adsorption et de désorption ne se poursuivent plus dans les deux colonnes d'adsorption 11, 11', la valve Vs est fermée comme représenté à la Fig. 3, et l'étape de poursuite d'adsorption et de désorption est achevée, un
cycle de l'étape d'adsorption et de désorption étant ainsi terminé.
Simultanément, les valves -V,,, V,, V,4, V,s, V1, et V1, sont commutées en une fois. Puis, un agent de transfert de chaleur sur un côté de source de chaleur introduit par l'entrée 25 est directement envoyé par l'internmédiaire de la valve V,1 vers la sortie 26 et son alimentation vers la deuxième colonne d'adsorption 11' est arrêtée et, par conséquent, l'agent de transfert de chaleur fourni jusqu'ici, par exemple, de l'eau chaude, reste dans le tube de transfert de chaleur 13' de la deuxième colonne d'adsorption 11'. En revanche, de l'eau de refroidissement est envoyée par l'intermédiaire de la valve V, vers les tubes de transfert de chaleur 13 de sorte que l'eau chaude résiduelle est introduite sous pression A travers la valve V,., dans les tubes de transfert de chaleur 13 de la première colonne d'adsorption. 11, o elle permet un préchauffage de l'adsorbant solide S juste avant le
passage en phase de désorption.
Ici, si l'opération est encore poursuivie, l'eau chaude résiduelle qui vient d'être introduite dans la première colonne d'adsorption 11 est refoulée du côté de la sortie d'eau de refroidissement 24 en raison de l'eau de refroidissement envoyée vers la deuxième colonne d'adsorption 11'. Par conséquent, les valves V,,, V12, V,7, V1., V., sont commutées, comme représenté à la Fig. 4, à un instant approprié pour éviter que l'eau ne sorte et, simultanément, les valves V, et VX sont ouvertes. L'agent de transfert de chaleur sur le côté de source de chaleur, admis depuis l'entrée 25, est envoyé par l'intermédiaire de la valve V,2 dans les tubes de transfert de chaleur 13 de la première colonne d'adsorption 11 et, en entrainant vers l'extérieur l'eau chaude résiduelle destinée à préchauffer l'adsorbant qui reste dans les tubes de transfert de chaleur 13, se dirige vers la sortie 26 des agents de transfert de chaleur sur le côté de source de chaleur à travers la valve V,,. Par consequent, l'eau chaude résiduelle est renvoyée vers un échangeur de chaleur sur le côté de source de chaleur, afin
d'éviter ainsi la perte de la quantité de chaleur de l'eau chaude.
Ainsi, la première colonne d'adsorption 11 parvient dans une phase de désorption après l'étape de préchauffage. Avant l'étape de préchauffage, la première colonne d'adsorption 11 présente une plus grande quantité de produit réfrigérant adsorbé à l'étape de poursuite destinée à l'adsorption et à la désorption qu'à la Fig. 2, de sorte qu'une quantité importante de gaz réfrigérant sort de l'adsorbant solide S et entre à travers la valve V4 et le conduit 16' dans le condenseur 14, o il est condensé et liquéfié, et
transféré vers l'évaporateur 17.
Simultanément, la deuxième colonne d'adsorption 11' parvient dans une phase de désorption et la quantité de vapeur réfrigérante qui la remplit diminue en raison de l'étape de poursuite d'adsorption et de désorption comme représenté à la Fig. 2. Par conséquent, la deuxième colonne d'adsorption 11' présente une capacité suffisante pour liquéfier et adsorber une grande quantité du liquide réfrigérant à l'intérieur de l'évaporateur 17 sur l'adsorbant solide S, ce qui
favorise l'amélioration du rendement de réfrigération.
Puis, lorsque l'on inverse l'état du cycle des phases d'adsorption et de désorption dans les deuxième et première colonnes d'adsorption 11', 11 vers l'état représenté à la Fig. 1, la méme procédure que ci-dessus est mise en oeuvre, c'est-à-dire que les valves V, et VY sont fermées et que la valve V6 est ouverte à l'origine, grâce A quoi la première colonne d'adsorption 11 et la deuxième colonne d'adsorption 11' sont mises en communication l'une avec l'autre. Puis, le gaz réfrigérant est transféré depuis la première colonne d'adsorption il vers la deuxième colonne d'adsorption 1l', pour poursuivre ainsi la phase de désorption de la première colonne d'adsorptionl et la phase d'adsorption de la deuxième colonne d'adsorption 11i' (Fig. 5). Ensuite, une étape de préchauffage de la deuxième colonne d'adsorption 1l' est réalisée A l'aide de l'eau chaude résiduelle restant dans la première colonne d'adsorption Il (Fig. 6), et elle est suivie par le passage de
l'étape d'adsorption et désorption.
La procédure de manipulation de valve pendant ces étapes est
claire et on en omet l'explication.
L'étape de préchauffage du côté de la colonne d'adsorption juste avant de parvenir dans la phase de désorption est habituellement effectuée après l'étape de poursuite, mais elle peut, selon les cas, commencer un peu avant que l'étape de poursuite ne soit terminée et que la valve V5 entre les colonnes d'adsorption 11, 11' ne soit fermée. Pour comparer les rendements de refroidissement respectifs de l'appareil de réfrigération par adsorption mis en oeuvre selon un exemple du procédé de la présente invention et d'un appareil de réfrigération classique, qui est analogue A celui de la présente invention sauf qu'il ne présente pas de tuyauterie 10 reliant les deux colonnes d'adsorption ni de valve V=, on a effectué des essais comparatifs en utilisant du gel de silice et de l'eau comme adsorbant et comme réfrigérant, respectivement. Les résultats
obtenus sont indiqués, ci-dessous.
Dans les essais comparatifs, chaque pression A l'intérieur des première et deuxième colonnes d'adsorption et une pression A l'intérieur de l'évaporateur sont mesurées pour déterminer l'amplitude de la capacité de l'adsorption qui contribue à la
réfrigération en X en poids.
Avec l'appareil de refroidissement par adsorption classique, les valeurs de pression mesurées sur la première colonne d'adsorption sur un côté de désorption, sur l'autre colonne d'adsorption sur un côté d'adsorption, et sur l'évaporateur sont de 433,3 ammHg, 33,7 mmHg et 7,5 mmHg, respectivement. La capacité d'adsorption (q) est calculée par les équations: Côté désorption qd = 0,346 (33,7/433,6)Ml16 = 0,07 Côté adsorption qa = 0,346 (7,5/33,7)1T1.G = 0,135 Par conséquent, la capacité d'adsorption contribuant à la
réfrigération est: (0,135 - 0,07) x 100 = 6,5 % en poids. Avec l'appareil de réfrigération par adsorption selon la présente
invention, la pression de chaque colonne d'adsorption, lorsque l'égalisation de pression a été atteinte entre les colonnes d'adsorption par l'ouverture de la valve V5 avant 1' interversion, est de 10,89 mmHg. Par conséquent, lorsqu'un cycle de l'étape d'adsorption et de désorption est terminé, la capacité d'adsorption est calculée comme suit: Côté désorption q'd = 0,346 (10,&9/433,6)>'.6 0,035 q' = 0,07 - 0,035 = 0,035, donc: 3,5 % en poids Côté adsorption q'a = 0,346 (10,89/33,7)1/1-6 = 0,17 6q' = 0,17 - 0,135 = 0,035, donc: 3,5 X en poids La capacité d'adsorption qui participe à la réfrigération est augmentée de la quantité de Aq', et par conséquent, une capacité d'adsorption de 10 % en poids peut être obtenue: 6,5 + 3,5 = 10 % en poids. La relation entre la capacité d'adsorption et le temps de fonctionnement est représentée sous forme graphique à la Fig. 7, dans laquelle chacune des lignes en traits pleins désigne une étape pendant laquelle les phases d'adsorption et de désorption sont
encore poursuivies, la valve Vs étant ouverte.
Lorsque l'appareil réfrigérant par adsorption classique est mis en oeuvre dans un cycle d'état d'adsorption et de désorption 1' un et l'autre de 5, 5 minutes, une capacité de réfrigération de 100 RT (R: constante de gaz, T: température absolue) est obtenue, alors que, dans le cas o l'appareil réfrigérant est mis en oeuvre selon la présente invention de même façon, sauf que la valve Vs est ouverte pendant une minute avant l'interversion, on obtiert une capacité de réfrigération de 130 RT, ce qui signifie un facteur
d'accroissement de la capacité de 1,3 fois.
Comme décrit plus haut, lorsque l'appareil de réfrigération selon la présente invention, qui comporte une tuyauterie reliant les deux colonnes d'adsorption et une valve disposée & mi-chemin dans la tuyauterie est misen oeuvre selon le procédé de la présente invention, peu avant que les phases d'adsorption et de désorption ne soient interverties et remplacées par des phases exactement opposées, la vapeur réfrigérante de la colonne d'adsorption située sur le côté de désorption peut être transférée vers l'autre colonne d'adsorption du c6té adsorption, de sorte que la vapeur réfrigérante qui n'a pas été soumise jusqu'ici à une réfrigération peut être utilisée efficacement, et que l'étape d'adsorption et de désorption peut être poursuivie. Par conséquent, un rendement de réfrigération immédiatement après l'interversion peut être amélioré et, par conséquent, on peut réaliser un appareil réfrigérant par adsorption efficace.
Claims (6)
1. Un procédé de mise en oeuvre d'un appareil frigo-
rifique par adsorption comprenant deux colonnes d'adsorp-
tion (11, il'), contenant chacune un adsorbant solide et des tubes de transfert de chaleur (13, 13'), et remplies de façon étanche d'un réfrigérant, un condenseur (14), un
évaporateur (17), et des trajets pour le réfrigérant re-
liant les colonnes d'adsorption (11, 11') au condenseur (14) et à l'évaporateur (17) de sorte que le réfrigérant peut circuler à travers les colonnes d'adsorption (11, 11') caractérisé en ce qu'il comprend le passage périodique en
alternance des colonnes d'adsorption d'une phased'adsorp-
tion à une phase de désorption, de telle manière qu'une colonne d'adsorption et l'autre colonne d'adsorption soient dans des phases différentes l'une de l'autre et qu'un agent de transfert de chaleur sur un côté de source de chaleur et un réfrigérant traversent en alternance les tubes de transfert de chaleur d'une colonne d'adsorption et de l'autre colonne d'adsorption en réponse à des phases de désorption et d'adsorption; et en ce qu'il comprend de plus, peu avant que ne soit terminé un cycle comportant une phase d'adsorption et une phase de désorption, la fermeture des trajets du réfrigérant; une poursuite des phases d'adsorption et de désorption entre les colonnes
d'adsorption, l'agent de transfert de chaleur et le réfri-
gérant continuant à être envoyés pour achever ainsi le
cycle de phases d'adsorption et de désorption; et le pas-
sage, ensuite, à un cycle suivant o les phases sont
exactement opposées.
2. Un procédé de mise en oeuvre d'un appareil frigo-
rifique par adsorption selon la revendication 1, caracté-
risé en ce qu'il comprend en outre, après l'étape consis-
tant à poursuivre les phases d'adsorption et de désorption,
l'exécution d'une étape de préchauffage consistant à arrê-
ter l'alimentation de l'agent de transfert de chaleur et forcer, par l'alimentation d'un réfrigérant, l'agent de transfert de chaleur, restant après la désorption dans la colonne du côté de désorption, à sortir dans l'autre
colonne d'adsorption juste avant l'entrée dans une pha-
se de désorption.
3. Un procédé de mise en oeuvre d'un appareil fri-
gorifique par adsorption comprenant deux colonne d'adsorp-
tion (11, 11'), contenant chacune un adsorbant solide et des tubes de transfert de chaleur (13, 13'), et remplies de façon étanche d'un réfrigérant, un condenseur (14),
un évaporateur (17), des trajets pour le réfrigérant re-
liant les colonnes d'adsorption (11, il') au condenseur (14) et à l'évaporateur (17) de sorte que le réfrigérant peut circuler à travers les colonnes, et une tuyauterie
(10), équipée d'une valve (V5), reliant directement en-
tre elles les deux colonnes d'adsorption, les colonnes d'adsorption étant adaptées pour passer en alternance de
manière périodique par des phases d'adsorption et de dé-
sorption de manière telle que l'une des colonnes d'adsorp-
tion puisse être dans une phase différente de l'autre co-
lonne d'adsorption et qu'un agent de transfert de chaleur sur un côté source de chaleur et un réfrigérant puissent
traverser en alternance les tubes de transfert de cha-
leur (13, 13') de la première colonne d'adsorption et de
l'autre colonne d'adsorption en réponse à des phasesde dé-
sorption et d'adsorption; le procédé comprenant, peu avant que ne soit terminé un cycle de phases d'adsorption et de désorption, les étapes séquentielles consistant à: fermer les trajets du réfrigérant et ouvrir simultanément la valve (5) entre les deux colonnes, poursuivre les phases d'adsorption et de désorption entre les colonnes
d'adsorption tout en continuant à envoyer l'agent de trans-
fert de chaleur et le réfrigérant jusqu'à ce-que la pression soit égalisée entre les deux colonnes, pour finir ainsi le cycle des phases d'adsorption.et de désorption; fermer la valve (5); et passer ultérieurement à un cycle suivant
o les phases sont exactement opposées.
4. Un procédé de mise en oeuvre d'un appareil fri-
gorifique par adsorption selon la revendication 4, carac-
térisé en ce qu'il comprend en outre, après l'étape de
poursuite des phasesd'adsorption et de désorption, l'exécu-
tion d'une étape de préchauffage.
5. Un procédé de mise en oeuvre d'un réfrigérant par adsorption selon la revendication 4, caractérisé en
ce que l'étape de préchauffage consiste à arrêter l'ali-
mentation de l'agent de transfert de chaleur et à forcer, par l'alimentation d'un réfrigérant, l'agent de transfert de chaleur, restant dans la colonne du côté de désorption, à sortir dans l'autre colonne d'adsorption juste avant
l'entrée dans une phase de désorption.
6. Un procédé de mise en oeuvre d'un réfrigérant par adsorption selon la revendication 4, caractérisé en
ce qu'il comprend en outre, peu avant l'étape de ferme-
ture de la valve (5), l'exécution d'une étape de préchauf-
fage consistant à arrêter l'alimentation de l'agent de transfert de chaleur et à forcer, par l'alimentation d'un réfrigérant, l'agent detransfert de chaleur, restant dans la colonne du côté de désorption, à sortir dans l'autre colonne d'adsorption juste avant l'entrée dans une phase
de désorption.
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