FR2880824A1 - Dispositif perfectionne de separation de phases d'un fluide diphasique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif (10) de séparation de phases d'un fluide diphasique (F) qui comporte une enveloppe externe (12) cylindrique de révolution d'axe central (A) vertical qui est perméable à la chaleur, et une cloison interne (20) cylindrique qui est coaxiale à l'enveloppe externe (12), une première chambre annulaire (22) étant délimitée radialement par l'enveloppe externe (12) et par la cloison interne (20), et une deuxième chambre centrale (30) étant délimitée radialement par la cloison interne (20), du type dans lequel l'enveloppe externe (12) est en contact avec une première installation thermorégulatrice (40) provoquant un échange de chaleur avec le fluide diphasique (F) à travers l'enveloppe externe (12), caractérisé en ce que la cloison interne (20) est en contact avec une deuxième installation thermorégulatrice (42) provoquant un échange de chaleur avec le fluide diphasique (F) à travers au moins l'une des faces de la cloison interne (20).

Description

"Dispositif perfectionné de séparation de phases d'un fluide

diphasique" L'invention concerne un dispositif de séparation de phases d'un fluide diphasique.

L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de séparation de phases d'un fluide diphasique qui comporte: - une enveloppe externe cylindrique de révolution d'axe central vertical qui est perméable à la chaleur; - une cloison interne cylindrique qui est coaxiale à io l'enveloppe externe; - une première chambre annulaire qui est délimitée radialement par la paroi intérieure de l'enveloppe externe et par la face extérieure de la cloison interne, et qui est ouverte vers le bas; - une deuxième chambre centrale qui est délimitée radialement par la face intérieure de la cloison interne, qui est ouverte vers le bas et qui communique avec la première chambre annulaire; - au moins un orifice tangentiel d'entrée d'un flux de fluide diphasique dans la première chambre annulaire qui est agencé à l'extrémité supérieure de l'enveloppe externe de manière que le fluide diphasique soit animé d'un mouvement tourbillonnaire descendant autour de l'axe central; - un orifice supérieur d'évacuation de la phase gazeuse du 25 fluide diphasique qui est agencé à l'extrémité supérieure de la deuxième chambre centrale; - un orifice inférieur d'écoulement de la phase liquide du fluide diphasique; du type dans lequel l'enveloppe externe est en contact avec une première installation thermorégulatrice provoquant un échange de chaleur avec le fluide diphasique à travers l'enveloppe externe.

Des dispositifs de séparation de phases de ce type sont par exemple utilisés dans des installations de production d'électricité qui comportent une pile à combustible.

Les piles à combustible sont notamment utilisées pour fournir de l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement d'équipements électriques d'un véhicule automobile, notamment pour alimenter un moteur électrique de propulsion du véhicule. La pile à combustible est alors embarquée à bord du véhicule.

Les piles à combustible utilisées pour fournir de l'énergie électrique à bord de véhicules automobiles sont généralement du type à électrolyte solide, notamment à électrolyte en polymère. L'électrolyte est alors formée par une membrane de polymère.

to Une telle pile utilise notamment de l'hydrogène (H2) en guise de combustible et de l'oxygène (02) en guise de comburant. Ce type de pile à combustible peut utiliser l'oxygène (02) contenue dans l'air ambiant comme comburant.

Contrairement aux moteurs thermiques qui rejettent une quantité non négligeable de substances polluantes dans l'atmosphère avec les gaz d'échappement, les déchets de la production d'énergie électrique par la pile à combustible sont quasiment uniquement constitués d'eau. L'eau est rejetée hors de la pile avec des résidus de carburant et/ou de comburant. Au moins une partie de l'eau sort de la pile sous forme de vapeur d'eau. Ainsi, le mélange aqueux rejeté par la pile à combustible est un fluide diphasique.

Le comburant et/ou le carburant est généralement humidifié avant d'alimenter la pile à combustible de façon que la membrane en matériau polymère ne soit pas endommagée, par exemple par assèchement.

L'eau nécessaire à l'humidification de la membrane est généralement récupérée dans le mélange aqueux recueilli à la sortie de la pile à combustible.

La récupération d'eau à la sortie de la pile à combustible présente l'avantage d'éviter le renouvellement fréquent des réserves d'eau du véhicule. Ainsi, il n'est pas nécessaire que le véhicule soit équipé d'un réservoir d'eau de volume important si une grande proportion de l'eau rejetée par la pile à combustible peut être récupérée pour humidifier la membrane.

De plus, le mélange rejeté par la pile à combustible est généralement sous pression et passe par au moins une turbine.

Le fait que le mélange aqueux comporte de l'eau liquide provoque des dysfonctionnements tels que par exemple des effets de cavitation dans la turbine.

Même si toute l'eau est présente à l'état de vapeur dans le mélange rejeté, la turbine provoque une détente de la vapeur to d'eau qui risque d'entraîner la liquéfaction de la vapeur d'eau dans la turbine.

Pour récupérer l'eau rejetée par la pile à combustible, il est connu d'utiliser un dispositif de séparation de phase du type dit "cyclone" qui sépare les phases en utilisant la force centrifuge et qui comporte une installation de refroidissement pour condenser l'eau présente sous forme gazeuse dans le mélange aqueux sortant de la pile à combustible.

Le mélange aqueux est ainsi injecté dans le dispositif de séparation avec un mouvement tourbillonnaire. La force centrifuge projette l'eau liquide contre une paroi périphérique cylindrique du dispositif. L'eau liquide ainsi séparée de la phase gazeuse du mélange s'écoule alors par gravité vers un orifice de sortie.

Ce dispositif comporte aussi une installation de refroidissement qui refroidit la paroi cylindrique périphérique du dispositif de manière à condenser la vapeur d'eau sous forme de gouttes d'eau.

L'invention propose d'améliorer la récupération d'eau, en proposant un dispositif tel que décrit précédemment, caractérisé en ce que la cloison interne est en contact avec une deuxième installation thermorégulatrice provoquant un échange de chaleur avec le fluide diphasique à travers au moins l'une des faces intérieure ou extérieure de la cloison interne.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la paroi intérieure de l'enveloppe externe est conformée de manière à augmenter la surface d'échange de chaleur entre la paroi intérieure et le fluide diphasique; la face extérieure de la cloison interne est conformée de s manière à augmenter la surface d'échange de chaleur entre la face extérieure et le fluide diphasique; - la face intérieure de la cloison interne est conformée de manière à augmenter la surface d'échange de chaleur entre la face intérieure et le fluide diphasique; o - la première et la deuxième installation thermorégulatrice sont des installations de refroidissement qui sont destinées à provoquer un flux de chaleur depuis le fluide diphasique de manière à condenser une partie de la phase gazeuse du fluide diphasique contre la paroi intérieure de l'enveloppe externe; - la première et la deuxième installation thermorégulatrice sont des installations de chauffage qui sont destinées à provoquer un flux de chaleur dirigé vers le fluide diphasique de manière à évaporer la phase liquide du fluide diphasique; - la face extérieure de la cloison interne a une forme 20 tronconique s'élargissant vers l'extrémité inférieure de la cloison interne; - la paroi intérieure de l'enveloppe externe a une forme tronconique l'extrémité inférieure s'élargissant vers l'extrémité supérieure; - le dispositif comporte au moins un injecteur qui est agencé dans une partie supérieure de la chambre annulaire afin d'injecter un liquide destiné à étire évaporé de manière que les vapeurs ainsi produites soient mélangées avec la phase gazeuse du fluide diphasique; - le dispositif comporte un circuit de récupération de liquide qui raccorde l'orifice d'écoulement jusqu'à l'injecteur de manière à réinjecter dans la première chambre annulaire le liquide non évaporé ; - la deuxième chambre centrale comporte un compresseur qui est destiné à comprimer la phase gazeuse avant sa sortie à travers l'orifice d'évacuation; - la première installation thermorégulatrice est un circuit de fluide caloporteur qui circule extérieurement autour de la paroi intérieure de l'enveloppe externe; - la deuxième installation thermorégulatrice est un circuit de fluide caloporteur qui circule dans l'épaisseur de la cloison interne.

to D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale selon un plan vertical qui représente un dispositif de récupération d'eau réalisé selon les enseignements de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon le plan 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une vue qui représente un développement de la cloison cylindrique interne du dispositif de la figure 1; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 1 qui représente un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Dans la suite de la description, on adoptera de manière non limitative une orientation verticale indiquée par la flèche V de la figure 1 qui est dirigée dans le sens contraire de la gravité.

Par la suite, des éléments analogues, identiques ou similaires seront désignés par un même numéro de référence.

La figure 1 représente un dispositif de récupération de liquide 10 qui est destiné à séparer les phases liquide "L" et 3o gazeuse "G" d'un fluide diphasique "F".

Le dispositif de récupération de liquide 10 comporte principalement une enveloppe externe cylindrique de révolution 12 d'axe globalement vertical "A". L'enveloppe externe 12 est fermée vers le haut par une paroi transversale supérieure 14, et vers le bas par un fond 16 en forme d'entonnoir qui converge vers le bas en un orifice axial inférieur 18 par lequel du liquide "L" est susceptible de s'écouler par gravité.

Une cloison interne 20 cylindrique de révolution qui est concentrique à l'enveloppe externe 12, s'étend vers le bas depuis la paroi transversale supérieure 14, globalement jusqu'à mi-hauteur de l'enveloppe 12.

Le dispositif 10 comporte ainsi une première chambre annulaire supérieure 22 qui est délimitée radialement par la face Io extérieure 24 de la cloison interne 20 et par la paroi intérieure 26 de l'enveloppe externe 12 et qui est délimitée vers le haut par la paroi transversale supérieure 14.

La face intérieure 28 de la cloison interne 20 délimite radialement une deuxième chambre centrale 30.

s La chambre annulaire 22 et la chambre centrale 30 sont toutes les deux ouvertes vers le bas sur une chambre inférieure 32 qui est délimitée radialement par l'enveloppe externe 12 et vers le bas par le fond 16. Ainsi la chambre annulaire 22 communique avec la chambre centrale 30 par l'intermédiaire de la chambre inférieure 32.

La partie supérieure 34 de la paroi intérieure 26 de l'enveloppe externe 12 comporte un orifice tangentiel 36 d'entrée du fluide diphasique F à l'intérieur de la chambre annulaire 22. La disposition tangentielle de l'orifice d'entrée 36 est destinée à conférer au fluide F qui est injecté dans la chambre annulaire 22, un mouvement tourbillonnaire descendant autour de l'axe de révolution A. Cette disposition est illustrée à la figure 2. L'orifice d'entrée 36 étant situé dans la partie supérieure 34 de l'enveloppe externe 12, le fluide IF suit un courant tourbillonnaire descendant le long de la paroi cylindrique intérieure 26, qui est représenté par le trait fléché référencé F sur les figures 1 et 2.

La paroi transversale supérieure 14 comporte un orifice axial supérieur 38 d'évacuation des gaz "secs" G, c'est-à-dire ne comportant plus de liquide. L'orifice d'évacuation des gaz 38 débouche dans la chambre centrale 30.

La chambre centrale 30 est ainsi destinée à canaliser un courant ascendant tourbillonnaire de gaz "secs" G jusqu'à l'orifice d'évacuation 38. La cloison interne 20 sépare ainsi le courant ascendant de gaz secs G du courant tourbillonnaire descendant de fluide diphasique F injecté par l'orifice d'entrée 36 dans la chambre annulaire 22.

Selon les enseignements de l'invention, le dispositif 10 io comporte deux installation de thermorégulation 40, 42, c'est-à-dire une installation de chauffage ou une installation de refroidissement.

L'enveloppe externe 12 est en contact avec une première installation de thermorégulation 40 de manière à provoquer un échange de chaleur à travers la paroi intérieure 26 de l'enveloppe externe 12 entre le fluide diphasique F et la première installation de thermorégulation 40. A cet effet, l'enveloppe externe 12 est constituée d'une matière perméable à la chaleur.

La cloison interne 20 est en contact avec une deuxième installation de thermorégulation 42 de manière à provoquer un échange de chaleur à travers la face intérieure 28 et/ou à travers la face extérieure 24 de la cloison interne 20 entre le fluide diphasique F et la deuxième installation de thermorégulation 42. A cet effet, la cloison interne 20 est constituée d'une matière perméable à la chaleur.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la première installation de thermorégulation 40 est une installation de refroidissement qui comporte un circuit externe 44 dans lequel un fluide caloporteur circule. Dans l'exemple représenté à la figure 1, le circuit externe 44 comporte une conduite qui est enroulée de façon hélicoïdale autour de la paroi extérieure 45 de l'enveloppe externe 12. La conduite est au contact de la paroi extérieure 45 de l'enveloppe externe 12. Le fluide caloporteur circule depuis une extrémité d'entrée 44A vers une extrémité de sortie 44B selon le sens indiqué par les flèches.

Le circuit externe 44 recouvre au moins la paroi extérieure 45 du tronçon de l'enveloppe externe 12 qui entoure la chambre annulaire 22. Comme illustré à la figure 1, le circuit externe 44 recouvre avantageusement la totalité de la surface de la paroi extérieure 45 de l'enveloppe externe 12.

La seconde installation de thermorégulation 42 est aussi une installation de refroidissement qui comporte un circuit interne 10 46 dans lequel un fluide caloporteur circule.

Le circuit interne 46 est ici agencé dans l'épaisseur de la cloison interne 20. A cet effet, la cloison interne 20 est creuse, elle comporte ainsi un espace 48 qui est délimité radialement par une plaque cylindrique intérieure 50 qui porte la face intérieure 28 1s de la cloison interne 20 et par une plaque cylindrique extérieure 52 qui porte la face extérieure 24 de la cloison interne 20.

Des cloisons intercalaires 54 s'étendent radialement depuis la plaque intérieure 50 jusqu'à la plaque extérieure 52 de manière à guider le liquide caloporteur depuis une extrémité d'entrée 46A vers une extrémité de sortie 46B, formant ainsi le circuit interne 46.

Les extrémités d'entrée 46A et de sortie 46B sont avantageusement agencées à l'extrémité supérieure 56 de la cloison interne 20, de manière à traverser la paroi transversale horizontale 14. Ainsi, l'alimentation du circuit interne 46 ne nécessite pas d'agencer des conduits d'alimentation et d'évacuation traversant la chambre annulaire 22, et l'écoulement du fluide diphasique "F" n'est pas perturbé.

De plus, les cloisons intercalaires 54 rigidifient la cloison 30 interne 20.

On a représenté à la figure 2 un développement de la cloison interne 20 dans un plan de manière à montrer la forme de chicanes horizontales du circuit interne 46.

O

Selon une variante non représentée, le circuit interne 46 peut aussi avoir une forme de double hélice ou toute autre forme adaptée pour que le fluide caloporteur circule de manière à parcourir la totalité de la surface cylindrique de la cloison 20 entre l'extrémité d'entrée 46A et l'extrémité de sortie 46B.

Selon une autre variante non représentée de l'invention, l'installation externe de refroidissement 40 et/ou l'installation interne de refroidissement 42 comportent une pluralité de circuits comportant chacun une extrémité d'entrée et une extrémité de Io sortie. Chaque circuit couvre une portion de la surface à refroidir de manière que le système de refroidissement 40, 42 refroidisse la totalité de la surface cylindrique à refroidir.

Comme représenté à la figure 2, la paroi intérieure 26 de l'enveloppe externe 12 ainsi que la face intérieure 28 et la face extérieure 24 de la cloison interne 20 sont ici conformées de manière que leur surface d'échange de chaleur avec le fluide diphasique "F" soit augmentée par rapport à une surface cylindrique lisse. Ainsi, chacune de ces surfaces 24, 26, 28 comporte des ailettes radiales ou des reliefs 58 de profondeur et de forme adaptée pour augmenter la quantité de chaleur qui est échangé instantanément entre les installations de refroidissement 40, 42 et le fluide diphasique "F".

Les reliefs 58 ou les ailettes sont agencés et conformés de manière à favoriser l'écoulement de la phase liquide "L" vers l'orifice d'écoulement 18 en évitant de créer des zones de retenue du liquide.

Lors du fonctionnement du dispositif 10, le fluide diphasique "F" est injecté dans la première chambre circulaire 22 par l'intermédiaire de l'orifice d'entrée 36. Le fluide diphasique "F" 3o est ainsi animé d'un mouvement tourbillonnaire descendant en direction de la chambre intermédiaire 32.

La force centrifuge projette la phase liquide "L" du fluide diphasique "F" contre la paroi intérieure 26. La phase gazeuse "G" du fluide diphasique "F" est alors constituée de vapeur d'eau et d'autres gaz.

Simultanément, dans chaque circuit de refroidissement interne 44 et externe 46, le fluide caloporteur "froid", c'est-à-dire à une température inférieure à la température de liquéfaction de la vapeur d'eau, pénètre par les orifices d'entrée 44A, 46A.

En circulant dans les circuits externe 44 et interne 46, le fluide caloporteur absorbe la chaleur de la phase gazeuse "G" présente dans la chambre annulaire 22 à travers la paroi o intérieure 26 de l'enveloppe externe 12 et à travers la face extérieure de la cloison interne 20. Il se crée ainsi un flux de chaleur sortant radialement de la chambre annulaire 22 vers les circuits interne 46 et externe 44 de refroidissement.

Lors de la transmission de chaleur au fluide caloporteur, la température de la phase gazeuse "G" présente dans la chambre annulaire 22 diminue de manière suffisante pour liquéfier la vapeur d'eau. L'eau condensée en gouttelette est ensuite projetée contre la paroi intérieure 26 par la force centrifuge avant de s'écouler vers l'orifice d'écoulement 18.

Ainsi, en atteignant la chambre inférieure 32, la phase liquide "L" qui contient de l'eau liquide est séparée de la phase gazeuse "G" qui comporte essentiellement du carburant et/ou du comburant.

Puis la phase gazeuse "G" entre dans la chambre centrale 30 selon un mouvement tourbillonnaire ascendant. La phase gazeuse "G" est ici aussi refroidie par le fluide caloporteur du circuit interne 46 à travers la face intérieure 28 de la cloison interne 20. Ainsi, si la phase gazeuse "G" comporte encore de la vapeur d'eau, celle-ci est liquéfiée. Les gouttes d'eau sont alors projetées contre la face intérieure 28 le long de laquelle elles glissent jusqu'à l'orifice d'écoulement 18.

Selon une variante non représentée de l'invention, le dispositif 10 comporte des installations de refroidissement intermédiaires. Par exemple une conduite conformée en hélice est agencée dans la chambre annulaire 22 autour de la cloison interne 20 à distance de la paroi intérieure 26 et de la face extérieure 24 de la cloison interne 20 de manière à accélérer et à optimiser le phénomène de condensation de la vapeur d'eau.

Selon une autre variante non représentée de l'invention, le circuit externe 44 peut être réalisé dans l'épaisseur de l'enveloppe externe 12 de la même façon que le circuit interne 46.

Selon encore une autre variante non représentée de l'invention, le circuit interne 46 peut être constitué par une io conduite conformée de manière hélicoïdale qui est insérée dans l'espace 48 de la cloison interne 20, autour de la plaque interne 50.

Selon un exemple non limitatif d'utilisation du dispositif 10 réalisé selon ce premier mode de réalisation, le dispositif de 1s récupération 10 est agencé à la sortie d'une pile à combustible (non représentée). La pile à combustible et le dispositif de récupération 10 sont ici embarqués à bord d'un véhicule automobile (non représenté).

La pile à combustible comporte notamment un orifice d'échappement d'un fluide diphasique comportant principalement du comburant, ou du carburant, à l'état gazeux et de l'eau à l'état de vapeur ou de liquide.

Le dispositif de récupération 10 est ici destiné à séparer l'eau du carburant ou du comburant.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui est représenté à la figure 4, les installations de thermorégulation 40, 42 sont des installations de chauffage.

Comme décrit précédemment, chaque installation de chauffage 40, 42 comporte un circuit 44, 46 de fluide caloporteur.

De manière non limitative, le circuit externe 44 est ici réalisé dans l'épaisseur de l'enveloppe externe 12 de la même manière que le circuit interne 46.

A la différence du premier mode de réalisation, le fluide caloporteur est ici injecté dans les circuits interne 46 et externe 44 avec une température supérieure à la température de vaporisation de l'eau ou de tout autre liquide que l'on souhaite mélanger sous forme de gaz avec la phase gazeuse "G" du fluide diphasique "F".

Selon une variante de réalisation de l'invention, les installations interne et externe 40, 42 sont remplacées par des résistances électriques chauffantes qui sont susceptible de transmettre la chaleur nécessaire pour évaporer la phase liquide "L" à travers la paroi intérieure 26 et les faces intérieure 28 et extérieure 24.

Avantageusement, la cloison interne 20 est ici tronconique de manière que le diamètre de l'extrémité inférieure de la chambre centrale 30 soit inférieur au diamètre de l'extrémité supérieure de la chambre centrale 30.

Ainsi, dans la chambre annulaire 22, la distance radiale Dl entre l'extrémité supérieure de la face extérieure 24 de la cloison interne 20 et la paroi intérieure 26 de l'enveloppe externe 12 est supérieure à la distance radiale D2 entre l'extrémité inférieure de la face extérieure 24 et la paroi intérieure 26. La chambre annulaire 22 présente donc une section transversale qui diminue depuis son extrémité supérieure jusqu'à son extrémité inférieure de manière à provoquer des pertes de charge dynamique du fluide diphasique "F", ce qui a pour conséquence de favoriser la vaporisation de la phase liquide "L"'.

Selon un variante non représentés de l'invention, la conformation en "entonnoir" de la chambre annulaire 22 peut être obtenue lorsque la paroi intérieure 26 de l'enveloppe externe 12 a une forme tronconique l'extrémité inférieure s'élargissant vers l'extrémité supérieure.

Par ailleurs, selon l'exemple représenté à la figure 4, deux injecteurs de liquide 60 sont ici agencés dans une partie supérieure de la chambre annulaire 22, et plus particulièrement dans la paroi transversale 14. L'injecteur 60 est destiné à vaporiser un jet de liquide "L" dans la chambre annulaire 22 de manière à mélanger le liquide injecté "L" avec le fluide diphasique "F" entrant dans la chambre 22.

Selon l'exemple de la figure 4, le dispositif 10 comporte une conduite de recirculation 62 qui raccorde l'orifice axial 5 d'écoulement 18 jusqu'à l'injecteur 60.

Une pompe 64 est agencée dans la conduite de recirculation 62 de manière à propulser le liquide "L" vers les injecteurs 60. La pompe 64 est ici agencée à proximité de l'orifice axial d'écoulement 18.

o Lors du fonctionnement du dispositif 10, comme décrit précédemment, la phase liquide "L" du fluide diphasique "F" tourbillonnant dans la chambre annulaire 22 est projetée par la force centrifuge contre la paroi intérieure 26 de l'enveloppe externe 22. La paroi intérieure 26 est réchauffée par le fluide 1s caloporteur "chaud" circulant dans le circuit 44, c'est-à-dire qu'un flux de chaleur circule depuis le fluide caloporteur jusqu'à la paroi intérieure 26. La phase liquide "L" est ainsi évaporée et devient ainsi gazeuse. Elle se mélange alors à la phase gazeuse "G" du fluide diphasique "F".

La face extérieure 24 de la cloison interne 20 diffuse aussi de la chaleur apportée par le fluide caloporteur du circuit interne 46 dans la chambre annulaire 22. Ceci favorise l'évaporation de la phase liquide "L" du fluide diphasique "F".

Ainsi, lorsque le fluide diphasique "F" atteint la chambre inférieure 32, il est constitué principalement d'une phase gazeuse "G". En pénétrant dans la chambre centrale 30 selon un mouvement tourbillonnaire ascendant, la phase liquide "L" résiduelle est projetée contre la face intérieure 28 de la cloison interne 20, et elle est ainsi évaporée.

Cependant, une portion de la phase liquide "L" qui a été projetée contre la paroi intérieure 26 et contre la face intérieure 28 est susceptible de demeurer Iliquide. Cette portion résiduelle de liquide "L" s'écoule par gravité vers l'orifice axial d'écoulement 18.

A la sortie de l'orifice axial d'écoulement 18, ce liquide "L" est comprimé par la pompe 64 de manière à alimenter les injecteurs 60 via la conduite de recirculation 62.

Ainsi, toute la phase liquide "L" présente dans le fluide diphasique "F" est susceptible d'être transformée en phase gazeuse "G" par évaporation soiit lors du premier passage du fluide diphasique "F", soit lors de leur recirculation via les injecteurs 60.

Selon une variante non représentée de l'invention, le io dispositif 10 est alimenté via l'orifice d'entrée 36 par un fluide ne comportant qu'une phase gazeuse "G". Les injecteurs 60 sont alors alimentés avec un liquide qui est destiné à être mélangé sous forme de gaz avec la phase gazeuse "G" selon le mode de fonctionnement décrit précédemment.

1s Selon une autre variante non représentée de l'invention, un compresseur est agencé dans une partie inférieure de la chambre centrale 30 de manière à compresser la phase gazeuse "G" remontant dans la chambre centrale 30 depuis la chambre inférieure 32 pour qu'elle sorte sous pression du dispositif 10 via l'orifice axial d'évacuation 38.

Selon un exemple non limitatif d'utilisation du dispositif 10 réalisé selon le deuxième mode de réalisation, le dispositif 10 est agencé dans une conduite d'alimentation en carburant ou en comburant d'une pile à combustible. Le dispositif 10 est alors destiné à humidifier le carburant ou le comburant avec de la vapeur d'eau.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Dispositif (10) de séparation de phases d'un fluide diphasique (F) qui comporte: - une enveloppe externe (12) cylindrique de révolution s d'axe central (A) vertical qui est perméable à la chaleur; - une cloison interne (20) cylindrique qui est coaxiale à l'enveloppe externe (12) ; - une première chambre annulaire (22) qui est délimitée radialement par la paroi intérieure (26) de l'enveloppe externe to (12) et par la face extérieure (24) de la cloison interne (20), et qui est ouverte vers le bas; - une deuxième chambre centrale (30) qui est délimitée radialement par la face intérieure (28) de la cloison interne (20), qui est ouverte vers le bas et qui communique avec la première chambre annulaire (22) ; - au moins un orifice tangentiel (36) d'entrée d'un flux de fluide diphasique (F) dans la première chambre annulaire qui est agencé à l'extrémité supérieure (34) de l'enveloppe externe (12) de manière que le fluide diphasique (F) soit animé d'un mouvement tourbillonnaire descendant autour de l'axe central (A) ; - un orifice supérieur d'évacuation (38) de la phase gazeuse (G) du fluide diphasique (F) qui est agencé à l'extrémité supérieure de la deuxième chambre centrale (30) ; - un orifice inférieur d'écoulement (18) de la phase liquide (L) du fluide diphasique (F) ; du type dans lequel l'enveloppe externe (12) est en contact avec une première installation thermorégulatrice (40) provoquant un échange de chaleur avec le fluide diphasique (F) à travers l'enveloppe externe (12), caractérisé en ce que la cloison interne (20) est en contact avec une deuxième installation thermorégulatrice (42) provoquant un échange de chaleur avec le fluide diphasique (F) à travers au moins l'une des faces intérieure (28) ou extérieure (24) de la cloison interne (20).

2. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paroi intérieure (26) de l'enveloppe externe (12) est conformée de manière à augmenter la surface d'échange de chaleur entre la paroi intérieure (26) et le fluide diphasique (F).

3. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face to extérieure (24) de la cloison interne (24) est conformée de manière à augmenter la surface d'échange de chaleur entre la face extérieure (24) et le fluide diphasique (F).

4. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face ts intérieure (28) de la cloison interne (20) est conformée de manière à augmenter la surface d'échange de chaleur entre la face intérieure (28) et le fluide diphasique (F).

5. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première et la deuxième installation thermorégulatrice (40, 42) sont des installations de refroidissement qui sont destinées à provoquer un flux de chaleur depuis le fluide diphasique (F) de manière à condenser une partie de la phase gazeuse (G) du fluide diphasique contre la paroi intérieure (26) de l'enveloppe externe (12).

6. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première et la deuxième installation thermorégulatrice (40, 42) sont des installations de chauffage qui sont destinées à provoquer un flux 3o de chaleur dirigé vers le fluide diphasique (F) de manière à évaporer la phase liquide (L) du fluide diphasique (F).

7. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face extérieure (24) de la cloison interne (20) a une forme tronconique s'élargissant vers l'extrémité inférieure de la cloison interne (20).

8. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la paroi intérieure s (26) de l'enveloppe externe (12) a une forme tronconique l'extrémité inférieure s'élargissant vers l'extrémité supérieure.

9. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un injecteur (60) qui est agencé dans une partie supérieure de la w chambre annulaire (22) afin d'injecter un liquide (L) destiné à être évaporé de manière que les vapeurs ainsi produites soient mélangées avec la phase gazeuse (G) du fluide diphasique (F).

10. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit (62) de récupération de liquide qui raccorde l'orifice d'écoulement (18) jusqu'à l'injecteur (60) de manière à réinjecter dans la première chambre annulaire (22) le liquide (L) non évaporé.

11. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la deuxième chambre centrale (30) comporte un compresseur qui est destiné à comprimer la phase gazeuse (G) avant sa sortie à travers l'orifice d'évacuation (38).

12. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première installation thermorégulatrice (40) est un circuit (44) de fluide caloporteur qui circule extérieurement autour de la paroi intérieure (26) de l'enveloppe externe (12).

13. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième installation thermorégulatrice (42) est un circuit de fluide caloporteur qui circule dans l'épaisseur de la cloison interne (20).