WO2009153515A1 - Procede et dispositif pour le transport refrigere utilisant de l'air froid ou liquide produit a bord - Google Patents

Procede et dispositif pour le transport refrigere utilisant de l'air froid ou liquide produit a bord Download PDF

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WO2009153515A1
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air
cryogenic fluid
exchanger system
main
exchanger
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PCT/FR2009/051139
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Inventor
Jean-Yves Thonnelier
Original Assignee
L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
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Publication date
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
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    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
    • F02B29/0443—Layout of the coolant or refrigerant circuit

Definitions

  • the present invention relates to the field of transport and distribution of thermosensitive products, it is particularly interested in the case of pharmaceuticals and food products.
  • cryogenic fluids there is now an alternative to mechanical cold for the refrigeration of closed enclosures (for example transport trucks and refrigeration of goods) constituted by the use of cryogenic fluids.
  • closed enclosures for example transport trucks and refrigeration of goods
  • cryogenic fluids two solutions have been evoked by this industrial field, using liquid nitrogen as a cryogenic fluid.
  • the first technology consists of injecting liquid nitrogen directly into the enclosure ("direct injection") and to realize its vaporization.
  • the main advantage of this first technology is the refrigeration performance of the system; indeed, the first warming up of the chamber takes a few minutes and the temperature drop after each door opening is almost instantaneous after direct injection of liquid nitrogen into the chamber.
  • anoxia anoxia
  • cold burns hence the proposal to install timed ventilation systems before opening the doors and / or detection systems.
  • a minimum oxygen content according to legal provisions concerning the health of people.
  • An alternative to liquid nitrogen is to use liquid air as a cryogenic fluid and inject it directly into the closed chamber. It is nevertheless known that the storage of a cryogenic mixture (here liquid nitrogen and liquid oxygen) is a delicate operation, because of the progressive enrichment of the liquid by constituting the heaviest, namely oxygen.
  • the second technology uses a heat exchanger (for example a simple coil), in which circulates a cryogenic fluid, the enclosure being moreover provided with an air circulation system (fans) putting this air is in contact with the cold walls of the heat exchanger, thereby cooling the air.
  • a heat exchanger for example a simple coil
  • fans air circulation system
  • the present invention seeks to propose a new technical solution for direct injection, allowing both the total safety provided by refrigeration in the air, and the logistical simplicity of a source. liquid nitrogen.
  • the present invention proposes to use a source of compressed air which is available on board the trucks concerned, by taking a part of the available air at the delivery of the turbo engine of the truck (after the radiator (cooler d air), and before the motor input).
  • This compressed air is sent against the current to an exchanger (which may be called main) in which it is cooled, possibly liquefied, against a cryogenic fluid (preferably liquid nitrogen), with a yield that will be able to to be close to 100%.
  • a cryogenic fluid preferably liquid nitrogen
  • This cooled or liquefied air is injected directly into the refrigerated compartment for the transport of heat-sensitive products, in place of the liquid nitrogen, thus avoiding any risk of anoxia for the operators since there is no longer any direct connection between this compartment and the source of liquid nitrogen.
  • the cryogenic fluid from the cryogenic fluid reserve, passes before reaching said main exchanger system through the internal indirect exchanger, the cold nitrogen vapors obtained at the output of the internal indirect heat exchanger (which are currently in this industry lost) being then directed to the main countercurrent heat exchanger system.
  • air taken from the turbo (somehow in this implementation, the cold nitrogen vapors of the indirect injection are not lost and are used as a cold fluid to cool the air. high on the turbo).
  • the invention thus relates to a method of transporting thermosensitive products in a refrigerated truck equipped with:
  • a reserve of a cryogenic fluid such as liquid nitrogen
  • the air thus cooled or liquefied is injected into the said at least one chamber.
  • the method may furthermore adopt one or more of the following features: - The air before entering the main heat exchanger system, an adsorption drying operation or in a dehydration membrane.
  • the air taken from the turbo is pre-cooled before approaching the main exchanger system , in an "upstream” exchanger, against the current of the cryogenic fluid from the main exchanger system.
  • a defrosting operation of the main exchanger system is carried out after each or several cycles of refrigerating use, in the following manner: a portion of the available air is withdrawn at the delivery of the engine turbo of the truck , which is sent in the main heat exchanger channel normally dedicated to the circulation of air when it is in heat exchange with said cryogenic fluid, but in the opposite direction of the normal direction of circulation of this air.
  • the truck is also provided with an indirect injection cooling system comprising an indirect heat exchanger system internal to said at least one chamber, the cryogenic fluid, coming from the cryogenic fluid reserve, passing before reaching said main exchanger system by the internal indirect exchanger, the cold vapors of the cryogenic fluid obtained at the output of the internal indirect exchanger then being directed to the main exchanger system against the current of the air taken at the delivery of the turbo.
  • an indirect injection cooling system comprising an indirect heat exchanger system internal to said at least one chamber, the cryogenic fluid, coming from the cryogenic fluid reserve, passing before reaching said main exchanger system by the internal indirect exchanger, the cold vapors of the cryogenic fluid obtained at the output of the internal indirect exchanger then being directed to the main exchanger system against the current of the air taken at the delivery of the turbo.
  • the incoming air will contain a relatively large amount of water: in fact, the turbocharger delivers a little compressed air (2-3 bar absolute), and little cooled at the outlet of the air cooler (typically 40 0 C); there is therefore no possibility of partial condensation of water by playing both on a higher compression and on a more efficient cooling to remove a good part of the water by condensation as is practiced in other systems.
  • the air will contain all the atmospheric humidity of the moment, since no partial condensation will have occurred before entering the exchanger.
  • the air taken from the turbo is pre-cooled before approaching the main exchanger system, in an "upstream" exchanger, the upstream wet air / nitrogen exchanger is dimensioned with a controlled cutoff point above 0 0 C, with a purge of all the liquid water which is condensed in the decanter pot shown in the figure.
  • the air although still wet, which enters the main exchanger system contains only the equivalent to the vapor pressure at 2-3 ° C, or about 6g of water per m 3 real; by taking an air pressure of 2 bar absolute and an air flow rate of less than 10 m 3 per injection phase (5 m 3 real under 2 bar absolute), it is understood that the quantity of ice will not exceed 30 grams, which is easily tolerable by the exchanger, provided to provide in the area between 0 0 C and -10 / -20 0 C passage sections sufficient to prevent clogging; at lower temperatures, residual amounts of water vapor will result in a simple frost deposit with no practical consequences for intermittent operation.
  • the temperature in the pot is too low, it is because the flow of cryogen to pre-cool the air from the engine to a positive temperature is too high and therefore this air is too cold: it will therefore send a portion of this flow of cryogen to the bypass so as to reduce the cooling intake at the pot and thus ensure the setpoint positive temperature.
  • the present invention also relates to a device for transporting thermosensitive products in a refrigerated truck equipped with:
  • a reserve of a cryogenic fluid such as liquid nitrogen
  • - Injection means in said at least one chamber of the air thus cooled or liquefied.
  • the truck is also provided with an indirect injection cooling system comprising an indirect exchanger system internal to said at least one chamber, and there are means for passing through the cryogenic fluid, coming from the reserve of cryogenic fluid, before it reaches said main exchanger system, by the internal indirect exchanger, the cold vapors of the cryogenic fluid obtained at the outlet of the internal indirect exchanger being then directed to the system of main exchanger against the current of the air taken at the delivery of the turbo.
  • an indirect injection cooling system comprising an indirect exchanger system internal to said at least one chamber, and there are means for passing through the cryogenic fluid, coming from the reserve of cryogenic fluid, before it reaches said main exchanger system, by the internal indirect exchanger, the cold vapors of the cryogenic fluid obtained at the outlet of the internal indirect exchanger being then directed to the system of main exchanger against the current of the air taken at the delivery of the turbo.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an installation of implementation of the invention for addressing the issue of moist air, installation already mentioned above.
  • - Figure 2 shows (in dashed lines) a defrost circuit that can be activated after each cycle or cycles of refrigeration.
  • - Figure 3 illustrates an embodiment of the invention (direct injection).
  • FIG. 4 illustrates another embodiment of the invention (mixed input).
  • FIG. 2 shows in dashed lines and in gray arrows a de-icing circuit that can be activated after each or several cycles of refrigerating use (it has been understood that there is still a certain content of steam of water in the air, even purified on the settling tank, from which the regular formation of frost).
  • the sweeping is done with "hot” air coming from the turbo, against the current on the part of the exchanger below 0 0 C, and the exit by the purge normally devolves to the evacuation of the liquid water .
  • the mode illustrated here sends (via a suitable valve system) hot air not in the upstream exchanger but upwards in the figure (dashed line) in the second part of the main heat exchanger counter-current to what is the normal circuit of cooled or liquefied air; this hot air then leaves through the settling tank.
  • FIG. 3 schematically illustrates an embodiment of the invention allowing a total substitution of a direct injection system of nitrogen, with the risk of anoxia that is known, by a direct injection solution of cold or liquefied air according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates a mode comprising the upstream heat exchanger and decanter system for drying the air taken on the turbo before entering the main heat exchanger system (system already described above in connection with Figure 1).
  • FIG. 4 illustrates an alternative embodiment of the invention, which is particularly adaptable to a truck already equipped with an indirect injection system, the advantages of which are known with respect to the risk of anoxia, but the disadvantage in terms of poorer performance, since the system does not allow the total recovery of the enthalpy of the cold vapors (which represents 50% of the total cold potential of the liquid nitrogen, vaporized and reheated to the vicinity of the ambient).
  • This system comes in addition to the indirect injection by recovering on the main exchanger the enthalpy of the cold vapors of the evaporated nitrogen in the indirect exchanger, which are transferred to a carrier air taken from the turbo, so without risk of anoxia.

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Abstract

Un procédé et dispositif de transport de produits thermosensibles en camion réfrigéré, camion muni : - d'au moins une chambre de stockage des produits, - d'une réserve d'un fluide cryogénique tel l'azote liquide, - et d'un système d'échangeur thermique principal, se caractérisant en ce que tout ou partie des frigories apportées aux produits est apportée dans les conditions suivantes : - on prélève une partie de l'air disponible au refoulement du turbo du moteur du camion; - on envoie cet air comprimé prélevé dans le système d'échangeur thermique principal à contre courant, contre ledit fluide cryogénique, afin d'y réaliser le refroidissement ou la liquéfaction de cet air; - on injecte dans la dite au moins une chambre l'air ainsi refroidi ou liquéfié.

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF POUR LE TRANSPORT RÉFRIGÉRÉ UTILISANT DE L'AIR FROID OU LIQUIDE PRODUIT À BORD
La présente invention concerne le domaine du transport et de la distribution de produits thermosensibles, elle s'intéresse en particulier au cas des produits pharmaceutiques et des produits alimentaires.
Le respect de la chaîne du froid ainsi que la qualité sanitaire des produits alimentaires sont devenus des enjeux majeurs dans les circuits logistiques. Dans les pays développés et en développement, le respect de l'environnement et la réduction des nuisances sonores prennent de plus en plus d'importance.
Il existe aujourd'hui une alternative au froid mécanique pour la réfrigération d'enceintes closes (par exemple de camions de transport et réfrigération de denrées) constituée par l'utilisation de fluides cryogéniques. Dans le cadre du transport primaire et secondaire en camions réfrigérés, deux solutions on été évoquées par ce domaine industriel, utilisant l'azote liquide comme fluide cryogénique.
La première technologie consiste à injecter de l'azote liquide directement dans l'enceinte (« injection directe ») et d'y réaliser sa vaporisation. Le principal avantage de cette première technologie est la performance frigorifique du système ; en effet, la première mise en température de l'enceinte prend quelques minutes et la redescente en température après chaque ouverture de porte est quasi-instantanée après injection directe d'azote liquide dans l'enceinte. Cependant, il faut considérer les risques liés à l'injection directe d'azote liquide : anoxie, brûlures par le froid, d'où la proposition de mettre en place de systèmes de ventilation temporisée avant ouverture des portes et/ou de systèmes de détection d'une teneur minimum en oxygène en fonction de dispositions légales concernant la santé des personnes. Une alternative à l'azote liquide est d'utiliser de l'air liquide comme fluide cryogénique et de l'injecter directement dans l'enceinte close. Il est connu néanmoins que le stockage d'un mélange cryogénique (ici azote liquide et oxygène liquide) est une opération délicate, en raison de l'enrichissement progressif du liquide en son constituant le plus lourd, à savoir l'oxygène.
La seconde technologie (dite « injection indirecte ») utilise un échangeur de chaleur (par exemple un simple serpentin), dans lequel circule un fluide cryogénique, l'enceinte étant par ailleurs munie d'un système de circulation d'air (ventilateurs) mettant en contact cet air avec les parois froides de l'échangeur, ce qui permet ainsi de refroidir l'air. Les problèmes liés à la sécurité des personnes sont ainsi éliminés mais en revanche la performance frigorifique diminue (en particulier le re-conditionnement de l'enceinte après une ouverture de porte se fait de façon beaucoup plus lente que dans le cas de l'injection directe).
Comme on le verra plus en détail dans ce qui suit, la présente invention souhaite proposer une nouvelle solution technique d'injection directe, permettant à la fois la sécurité totale apportée par une réfrigération à l'air, et la simplicité logistique d'une source azote liquide.
Pour ceci, la présente invention propose d'utiliser une source d'air comprimé qui est disponible à bord des camions visés, en prélevant une partie de l'air disponible au refoulement du turbo du moteur du camion (après le radiateur (refroid isseur d'air), et avant l'entrée moteur).
Cet air comprimé est envoyé à contre-courant vers un échangeur (que l'on peut qualifier de principal) dans lequel il est refroidi, éventuellement liquéfié, contre un fluide cryogénique (préférentiellement de l'azote liquide), avec un rendement qui va pouvoir être voisin de 100%.
Cet air refroidi, ou liquéfié, est injecté directement dans le compartiment réfrigéré de transport de produits thermosensibles, en lieu et place de l'azote liquide, évitant ainsi tout risque d'anoxie pour les opérateurs puisqu'il n'existe plus aucune connexion directe entre ce compartiment et la source d'azote liquide. Selon une des mises en œuvre de l'invention qui n'est pas préférée selon la présente invention, mais qui peut avoir l'avantage de s'adapter tout particulièrement au cas où le camion est déjà conçu et muni d'un système de refroidissement par injection indirecte, et donc d'un système d'échangeur indirect (par exemple de type serpentin) présent dans la chambre de stockage des produits, le fluide cryogénique, en provenance de la réserve de fluide cryogénique, transite, avant d'atteindre ledit système d'échangeur principal par l'échangeur indirect interne, les vapeurs froides d'azote obtenues en sortie d'échangeur indirect interne (qui sont actuellement dans cette industrie perdues) étant alors dirigées vers le système d'échangeur principal à contre courant de l'air prélevé sur le turbo (en quelque sorte dans cette mise en œuvre, les vapeurs froides d'azote de l'injection indirecte ne sont pas perdues et sont utilisées comme fluide froid pour refroidir l'air prélevé sur le turbo).
L'invention concerne alors un procédé de transport de produits thermosensibles en camion réfrigéré muni :
- d'au moins une chambre de stockage des produits,
- d'une réserve d'un fluide cryogénique tel l'azote liquide,
- et d'un système d'échangeur thermique principal, se caractérisant en ce que tout ou partie des frigories apportées aux produits est apportée dans les conditions suivantes :
- on prélève une partie de l'air disponible au refoulement du turbo du moteur du camion ;
- on envoie cet air comprimé prélevé dans le système d'échangeur thermique principal à contre courant, contre ledit fluide cryogénique, afin d'y réaliser le refroidissement ou la liquéfaction de cet air ;
- on injecte dans la dite au moins une chambre l'air ainsi refroidi ou liquéfié.
Le procédé pourra par ailleurs adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'air subit, avant d'entrer dans ledit système d'échangeur thermique principal, une opération de séchage par adsorption ou encore dans une membrane de déshydratation.
- l'air subit, avant d'entrer dans ledit système d'échangeur thermique principal, une opération de séchage par condensation frigorifique de la manière suivante : l'air prélevé sur le turbo est prérefroidi avant d'aborder le système d'échangeur principal, dans un échangeur « amont », à contre courant du fluide cryogénique issu du système d'échangeur principal .
- on procède à une opération de dégivrage du système d'échangeur principal, après chaque ou plusieurs cycle(s) d'utilisation frigorifique, de la manière suivante : on prélève une partie de l'air disponible au refoulement du turbo du moteur du camion, que l'on envoie dans la voie de l'échangeur principal normalement dédiée à la circulation de l'air quand il est en échange thermique avec ledit fluide cryogénique, mais en sens inverse du sens normal de circulation de cet air.
- le camion est également muni d'un système de refroidissement par injection indirecte comprenant un système d'échangeur indirect interne à ladite au moins une chambre, le fluide cryogénique, en provenance de la réserve de fluide cryogénique, transitant, avant d'atteindre ledit système d'échangeur principal par l'échangeur indirect interne, les vapeurs froides du fluide cryogénique obtenues en sortie d'échangeur indirect interne étant alors dirigées vers le système d'échangeur principal à contre courant de l'air prélevé au refoulement du turbo.
On va expliquer plus en détails ci-dessous pourquoi on dispose d'une quantité suffisante d'air comprimé par rapport à la puissance nominale du turbocompresseur, pour en prélever une partie.
Bien que les valeurs varient sensiblement en fonction du régime moteur, on retiendra les valeurs fournies par la littérature et par exemple par Les Techniques de l'Ingénieur. A titre illustratif, en considérant un exemple où à puissance nominale, le débit d'air tu rbocom pressé est de 5,3 kg d'air par kWh d'énergie moteur ; si on retient une puissance moteur nominale de 100 kW (136 CV), le débit d'air est donc de 530 kg/h (147 g/s, 411 Nm3/h). Si l'on considère le cas d'une consommation frigorifique de 10 litres d'azote liquide par heure, ce qui correspond approximativement à la liquéfaction de 10 litres d'air par heure, soit 8kg, on déduit que le besoin de soutirage sur l'air disponible au turbo est de l'ordre de 8/530 soit 1 ,5 %.
Et donc même en considérant que les appels de froid ne sont pas constants, mais séquentiels, on prenant en compte l'hypothèse d'un appel de froid sur 20% du temps, la part prélevée sur le turbo reste de l'ordre de 5x1 ,5% soit 7,5%, et l'on considère raisonnablement selon la présente invention que cette charge supplémentaire est admissible.
On notera par ailleurs que le taux de compression d'un turbo se situe en dessous d'un maximum de 3 (3 bar absolus), et varie fortement avec le régime moteur.
On doit donc tenir compte de cette pression, positive mais modérée, dans le dimensionnement de l'échangeur entre air et azote liquide.
On va expliquer maintenant plus en détails ci-dessous comment l'on adresse le problème d'un air humide (prélevé sur le turbo) appelé à être refroidi très sensiblement en dessous de 0 0C, et les inconvénients qui pourraient en résulter. On le conçoit, un échangeur air humide/azote liquide ne peut fonctionner en continu sans bouchage ; dans ce cas précis, il convient de tenir compte des aspects suivants :
- Le fonctionnement sera nécessairement intermittent, on peut alors utiliser des solutions qui supportent un certain degré de bouchage, pendant la phase active, suivi d'une phase de dégivrage pendant les périodes où le système ne fonctionne pas, ou encore des solutions du type « échangeur réversible », dans lesquelles le fonctionnement est rendu continu par une inversion régulière des passages air et azote.
- L'air entrant contiendra une quantité relativement importante d'eau : en effet, le turbocompresseur délivre un air peu comprimé (2-3 bar absolu), et peu refroidi à la sortie du refroidisseur d'air (typiquement 400C) ; il n'y a donc aucune possibilité de condensation partielle de l'eau en jouant à la fois sur une compression plus élevée et sur un refroidissement plus efficace pour éliminer une bonne partie de l'eau par condensation comme ceci se pratique dans d'autres systèmes. Dans le cas présent, nous devons considérer que l'air contiendra la totalité de l'humidité atmosphérique du moment, puisqu'aucune condensation partielle ne sera intervenue avant l'entrée sur l'échangeur.
On peut alors penser à disposer avant celui-ci des moyens tels qu'une batterie de séchage par adsorption, ou encore une membrane de déshydratation, mais leur taille importante du fait de la modicité de la pression disponible sur l'air comprimé n'en fait pas une solution préférée selon la présente invention.
On préférera réaliser une condensation frigorifique du maximum d'eau liquide en profitant de la présence de la source froide de fluide cryogénique, par exemple d'azote. Pour cela, comme illustré sur la figure 1 ci-après, l'air prélevé sur le turbo est prérefroidi avant d'aborder le système d'échangeur principal, dans un échangeur « amont », on dimensionne l'échangeur amont air humide/azote avec un point de coupure régulé au dessus de 00C, avec une purge de toute l'eau liquide qui est condensée dans le pot décanteur visualisé sur la figure.
Ainsi l'air, certes encore humide, qui entre dans le système d'échangeur principal ne contient plus que l'équivalent à la tension de vapeur à 2-3°C, soit environ 6g d'eau par m3 réel ; en prenant une pression d'air de 2 bar absolu et un débit d'air inférieur à 10 m3 par phase d'injection ( 5 m3 réels sous 2 bar absolu), on comprend que la quantité de glace ne dépassera alors pas 30 grammes, ce qui est facilement supportable par l'échangeur, à condition de prévoir dans la zone entre 00C et -10/-200C des sections de passage suffisantes pour éviter le bouchage ; à plus basse température, les quantités de vapeur d'eau résiduelles se traduiront par un simple dépôt de givre sans conséquence pratique pour un fonctionnement intermittent.
Pour s'assurer que la température reste positive au niveau du pot décanteur, on peut prévoir un bipasse sur l'azote froid, asservi à une mesure de température dans le pot. Le but est ici d'avoir une température dans le pot qui reste positive, sachant que l'air arrive relativement chaud en provenance du moteur et qu'il est refroidi jusqu'à la température de consigne dans le pot par échange dans la première partie de l'échangeur avec le cryogène qui a déjà transféré des frigories à l'air déshumidifié dans la deuxième partie de l'échangeur. Cet azote liquide été en contact à contre-courant avec l'air dans la deuxième partie de l'échangeur où il est utilisé pour refroidir voire liquéfier l'air déshumidifié. Si la température dans le pot est trop basse, c'est que le débit de cryogène pour pré-refroidir l'air issu du moteur jusqu'à une température positive est trop élevé et que donc cet air est trop refroidi : il faudra donc envoyer une partie de ce débit de cryogène vers le by-pass de façon à réduire l'apport frigorifique au niveau du pot et garantir ainsi la température positive de consigne.
La présente invention concerne également un dispositif de transport de produits thermosensibles en camion réfrigéré muni :
- d'au moins une chambre de stockage des produits,
- d'une réserve d'un fluide cryogénique tel l'azote liquide,
- et d'un système d'échangeur thermique principal, et comprenant :
- des moyens de prélèvement d'une partie de l'air disponible au refoulement du turbo du moteur du camion ;
- des moyens pour diriger cet air comprimé prélevé dans le système d'échangeur thermique principal à contre courant, contre ledit fluide cryogénique, afin d'y réaliser le refroidissement ou la liquéfaction de cet air ;
- des moyens d'injection dans la dite au moins une chambre de l'air ainsi refroidi ou liquéfié. Selon un des modes de mise en œuvre, on dispose de moyens de séchage de l'air avant que celui-ci n'entre dans ledit système d'échangeur thermique principal, par adsorption ou encore sous la forme d'une membrane de déshydratation. Selon un autre des modes de mise en œuvre, on dispose de moyens de séchage de l'air par condensation frigorifique avant que celui-ci n'entre dans ledit système d'échangeur thermique principal, comprenant un échangeur « amont » dans lequel circule l'air prélevé sur le turbo avant d'aborder le système d'échangeur principal, à contre courant du fluide cryogénique issu du système d'échangeur principal .
Selon un autre des modes de mise en œuvre, le camion est également muni d'un système de refroidissement par injection indirecte comprenant un système d'échangeur indirect interne à ladite au moins une chambre, et l'on dispose de moyens permettant de faire transiter le fluide cryogénique, en provenance de la réserve de fluide cryogénique, avant que celui-ci n'atteigne ledit système d'échangeur principal, par l'échangeur indirect interne, les vapeurs froides du fluide cryogénique obtenues en sortie d'échangeur indirect interne étant alors dirigées vers le système d'échangeur principal à contre courant de l'air prélevé au refoulement du turbo.
La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description détaillée de certains modes de réalisation tels que décrits sur les dessins annexés. Ces modes de réalisation particuliers ne sont présentés que dans un but d'illustration et ne peuvent être considérés comme limitatifs de l'invention.
- la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de mise en œuvre de l'invention permettant d'adresser la question de l'air humide, installation déjà évoquée ci-dessus.
- la figure 2 permet de visualiser (en traits tiretés) un circuit de dégivrage qui peut être activé après chaque ou plusieurs cycle(s) d'utilisation frigorifique. - la figure 3 illustre un mode de mise en œuvre de l'invention (injection directe).
- la figure 4 illustre un autre mode de mise en œuvre de l'invention (apport mixte).
Sur la figure 2 on a représenté en traits tiretés et en flèches grisées un circuit de dégivrage qui pourra être activé après chaque ou plusieurs cycle(s) d'utilisation frigorifique (on l'a compris il reste tout de même une certaine teneur en vapeur d'eau dans l'air, même épuré sur le pot décanteur, d'où la formation régulière de givre).
Le balayage se fait avec de l'air « chaud » venant du turbo, à contre courant sur la partie de l'échangeur en dessous de 00C, et la sortie par la purge normalement dévolue à l'évacuation de l'eau liquide.
Comme on peut le constater sur la figure, le mode illustré ici envoie (via un système de vannes adéquat) de l'air chaud non pas dans l'échangeur amont mais vers le haut de la figure (trait tireté) dans la deuxième partie de l'échangeur principal en contre-courant de ce qu'est le circuit normal de l'air refroidi ou liquéfié ; cet air chaud sort ensuite par le pot décanteur.
La figure 3 illustre de façon schématique une mode de réalisation de l'invention permettant une substitution totale d'un système à injection directe d'azote, avec le risque d'anoxie que l'on connaît, par une solution à injection directe d'air froid ou liquéfié conforme à l'invention.
Dans ce cas, et selon le dimensionnement de l'échangeur et le rapport des débits entre azote et air, on peut produire soit de l'air liquide (dans un rapport voisin de 1 pour 1 ), soit de l'air au voisinage de son point de rosée
(dans un rapport de deux « air » pour un « azote »), soit encore des quantités plus importantes d'air à une température supérieure.
Cette dernière solution n'est cependant pas préférée, car elle augmente d'autant la charge sur le turbo et les problèmes d'air humide.
Comme on l'aura noté la figure 3 illustre un mode comprenant le système d'échangeur amont et de pot décanteur permettant de sécher l'air prélevé sur le turbo avant son entrée dans le système d'échangeur principal (système déjà décrit ci-dessus en liaison avec la figure 1 ).
La figure 4 permet d'illustrer une variante de mise en œuvre de l'invention, tout particulièrement adaptable à un camion déjà muni d'un système d'injection indirecte, dont on connaît les avantages vis-à-vis du risque anoxie, mais le désavantage en terme de moins bon rendement, puisque le système ne permet pas la récupération totale de l'enthalpie des vapeurs froides (laquelle représente 50% du potentiel froid total de l'azote liquide, vaporisé et réchauffé jusqu'au voisinage de l'ambiante).
Ce système vient en complément de l'injection indirecte en récupérant sur l'échangeur principal l'enthalpie des vapeurs froides de l'azote évaporé dans l'échangeur indirect, qui sont transférées à un porteur air prélevé sur le turbo, donc sans risque d'anoxie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de transport de produits thermosensibles en camion réfrigéré muni :
- d'au moins une chambre de stockage des produits,
- d'une réserve d'un fluide cryogénique tel l'azote liquide,
- et d'un système d'échangeur thermique principal, se caractérisant en ce que tout ou partie des frigories apportées aux produits est apportée dans les conditions suivantes :
- on prélève une partie de l'air disponible au refoulement du turbo du moteur du camion ;
- on envoie cet air comprimé prélevé dans le système d'échangeur thermique principal à contre courant, contre ledit fluide cryogénique, afin d'y réaliser le refroidissement ou la liquéfaction de cet air ;
- on injecte dans la dite au moins une chambre l'air ainsi refroidi ou liquéfié.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'air subit, avant d'entrer dans ledit système d'échangeur thermique principal, une opération de séchage par adsorption ou encore dans une membrane de déshydratation.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'air subit, avant d'entrer dans ledit système d'échangeur thermique principal, une opération de séchage par condensation frigorifique de la manière suivante : l'air prélevé sur le turbo est prérefroidi avant d'aborder le système d'échangeur principal, dans un échangeur « amont », à contre courant du fluide cryogénique issu du système d'échangeur principal .
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que on procède à une opération de dégivrage du système d'échangeur principal, après chaque ou plusieurs cycle(s) d'utilisation frigorifique, de la manière suivante : on prélève une partie de l'air disponible au refoulement du turbo du moteur du camion, que l'on envoie dans la voie de l'échangeur principal normalement dédiée à la circulation de l'air quand il est en échange thermique avec ledit fluide cryogénique, mais en sens inverse du sens normal de circulation de cet air.
5. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le camion est également muni d'un système de refroidissement par injection indirecte comprenant un système d'échangeur indirect interne à ladite au moins une chambre, et en ce que le fluide cryogénique, en provenance de la réserve de fluide cryogénique, transite, avant d'atteindre ledit système d'échangeur principal, par l'échangeur indirect interne, les vapeurs froides du fluide cryogénique obtenues en sortie d'échangeur indirect interne étant alors dirigées vers le système d'échangeur principal à contre courant de l'air prélevé au refoulement du turbo.
6. Dispositif de transport de produits thermosensibles en camion réfrigéré muni : - d'au moins une chambre de stockage des produits,
- d'une réserve d'un fluide cryogénique tel l'azote liquide,
- et d'un système d'échangeur thermique principal, comprenant :
- des moyens de prélèvement d'une partie de l'air disponible au refoulement du turbo du moteur du camion ;
- des moyens pour diriger cet air comprimé prélevé dans le système d'échangeur thermique principal à contre courant, contre ledit fluide cryogénique, afin d'y réaliser le refroidissement ou la liquéfaction de cet air ;
- des moyens d'injection dans la dite au moins une chambre de l'air ainsi refroidi ou liquéfié.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on dispose de moyens de séchage de l'air avant que celui-ci n'entre dans ledit système d'échangeur thermique principal, par adsorption ou encore sous la forme d'une membrane de déshydratation.
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on dispose de moyens de séchage de l'air par condensation frigorifique avant que celui-ci n'entre dans ledit système d'échangeur thermique principal, comprenant un échangeur « amont » dans lequel circule l'air prélevé sur le turbo avant d'aborder le système d'échangeur principal, à contre courant du fluide cryogénique issu du système d'échangeur principal .
9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le camion est également muni d'un système de refroidissement par injection indirecte comprenant un système d'échangeur indirect interne à ladite au moins une chambre, et en ce que l'on dispose de moyens permettant de faire transiter le fluide cryogénique, en provenance de la réserve de fluide cryogénique, avant que celui-ci n'atteigne ledit système d'échangeur principal, par l'échangeur indirect interne, les vapeurs froides du fluide cryogénique obtenues en sortie d'échangeur indirect interne étant alors dirigées vers le système d'échangeur principal à contre courant de l'air prélevé au refoulement du turbo.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2384916A1 (fr) * 2010-05-04 2011-11-09 Linde Aktiengesellschaft Système de réfrigération de transport
WO2013050800A1 (fr) * 2011-10-03 2013-04-11 Renault Trucks Camion avec un compartiment réfrigéré
US8763409B2 (en) 2011-07-07 2014-07-01 Linde Aktiengesellschaft LNG (liquefied natural gas) and LIN (liquid nitrogen) in transit refrigeration heat exchange system
US10563900B2 (en) 2015-06-19 2020-02-18 Carrier Corporation Transport refrigeration unit with evaporator deforst heat exchanger utilizing compressed hot air

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2877620C (fr) * 2012-06-25 2019-09-24 Rsc Industries Inc. Systeme de refroidissement et procedes de refroidissement de volumes interieurs de remorques de chargement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3648480A (en) * 1970-01-30 1972-03-14 Cleal T Watts Air conditioning in conjunction with internal combustion engine
US3714793A (en) * 1971-01-18 1973-02-06 Union Carbide Corp Intransit liquefied gas refrigeration system
EP0599625A2 (fr) * 1992-11-27 1994-06-01 Thermo King Corporation Systèmes de conditionnement de l'air et de réfrigération sous utilisation d'un crygène et de tubes de chauffe
US20030019219A1 (en) * 2001-07-03 2003-01-30 Viegas Herman H. Cryogenic temperature control apparatus and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3648480A (en) * 1970-01-30 1972-03-14 Cleal T Watts Air conditioning in conjunction with internal combustion engine
US3714793A (en) * 1971-01-18 1973-02-06 Union Carbide Corp Intransit liquefied gas refrigeration system
EP0599625A2 (fr) * 1992-11-27 1994-06-01 Thermo King Corporation Systèmes de conditionnement de l'air et de réfrigération sous utilisation d'un crygène et de tubes de chauffe
US20030019219A1 (en) * 2001-07-03 2003-01-30 Viegas Herman H. Cryogenic temperature control apparatus and method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2384916A1 (fr) * 2010-05-04 2011-11-09 Linde Aktiengesellschaft Système de réfrigération de transport
US8763409B2 (en) 2011-07-07 2014-07-01 Linde Aktiengesellschaft LNG (liquefied natural gas) and LIN (liquid nitrogen) in transit refrigeration heat exchange system
WO2013050800A1 (fr) * 2011-10-03 2013-04-11 Renault Trucks Camion avec un compartiment réfrigéré
JP2014528379A (ja) * 2011-10-03 2014-10-27 ルノー・トラックス 冷凍室を備えたトラック
US10563900B2 (en) 2015-06-19 2020-02-18 Carrier Corporation Transport refrigeration unit with evaporator deforst heat exchanger utilizing compressed hot air

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