Brevet FR2010315A1 — publié le 19700213

; 69 10912 -1- ' ' ' .2010315 , Les machines de réfrigération à absorption ès deux près-' sions qui utilisent une pompe pour transférer une solution du côté basse pression ou côté haute pression de la machine posent de nombreux problèmes. Ordinairement, la. solution qu'il s'agit 5 de pomper est envoyée à la pompe par l'absorbeur. Au départ, il peut; se présente'r une période de fonctionnement pendant laquelle la solution n'est pas alimentée à la pompe. Le"fonctionnement de la pompe sans écoulement d'une solution à travers cette pompe risque de provoquer une surchauffe et une détérioration de cette *10 pompe. Pendant que la machine fonctionne, la pompe est alimentée par des "coulées" ou charges successives de liquide qui arrivent de l'absorbeur, au lieu d'être alimentée par un flux continu. Ceci provoque un bruit de pompe indésirable et variable. Un troisième problème qui se pose consiste dans le transit fert des gaz incondensables qui sont dégagés par la réaction chimique dans la machine. Il est avantageux de recueillir et d'emmagasiner .ces gaz sur le côté haute pression de la machine, au fait que le gaz demande un plus petit espace de stockage lorsqu'il est sous haute pression. Il est donc nécessaire de refouler 20 ou pomper ces gaz vers le côté haute pression de la machine, en même temps que la solution. La présente invention se rapporte à une machine de réfrigération à absorption qui utilise une pompe pour transférer la solution et les gaz incondensables vers le côté haute pression 25 de la machine. Suivant l'invention, cette machine comprend un réservoir d'entrée de la pompe, qui communique avec la pompe à travers trois ouvertures, et qui a pour fonctions d'empêcher la pompe de tourner à sec au démarrage, d'éviter que la pompe ne soit alimentée ^?ar coulées successives en raison du débit va-30 riable la solution qui arrive de l'absorbeur, et de faire passer les gaz incondensables à travers la pompe. La description qui va suivre et les dessins annexés feront mieux comprendre l'invention. Sur les dessins : la figure 1 est un diagramme schématique de circulation 35 d'une machine de réfrigération à absorption; la figure 2 est une vue en coupe du réservoir d'entrée de la pompe utilisée dans la machine de réfrigération à absorption de la figure 1. 69 10912 -2- 2010315 Dans l'exemple d'exécution, représenté sur la figure 1, l'installation de réfrigération comprend un absorheur primaire 10, un conaenseur 11, un évaporateur ou refroidisse'ur 12,, un générateur 13, un absorbeur 14 refroidi par la solution et un - 5 échangeur de chaleur 15 à succion de liquide, qui sont reliés * entre eux pour donner un cycle de production de froid. On utilise une pompe 16 pour faire circuler la solution absorbante faible ae l'absorbeur primaire 10 au générateur 13. On entendra dans le présent mémoire par le terme de "solution absorbante 10 faible" une solution d'un faible pouvoir absorbant et par le terme de "solution absorbante forte", une solution d'un fort pouvoir absorbant. Une solution absorbante appropriée pour être utilisée dans l'installation décrite est constituée par l'eau et un réfrigérant approprié est l'ammoniac. 15 Le réfrigérant liquide condensé dans le condenseur 11 passe dans le passage de liquide réfrigérant 18 et â travers l'étranglement de réfrigérant 20 pour aboutir au tube 22 d'échange de chaleur de l'échangeur 15 à aspiration de liquide. Le liquide réfrigérant se refroidit dans le tube 22 et il émerge de 20 l'échangeur de chaleur à aspiration de liquide pour pénétrer, à travers un étranglement de réfrigérant 24, dans l'échangeur de chaleur 26 contenu dans le refroidisseur 12. un milieu fluide, par exemple de l'eau, qu'il s'agit de refroidir, passe sur la surface externe de l'échangeur 26, où 2-5 il se refroidit en cédant sa chaleur pour faire évaporer- le réfrigérant à l'intérieur de l'échangeur. Le milieu fluide refroidi sort du refroidisseur 12 par la conduite 28 pour être envoyé à des échangeurs de chaleur éloignés appropriés (non représentés), après quoi il est renvoyé au refroidisseur par l'en-30 .trée 30 pour être à nouveau refroidi. Le réfrigérant 3 qui est évaporé dans l'échangeur 26 passe dans le. passage 32 de vapeur de réfrigérant et traverse l'échangeur 15» pour échanger sa chaleur avec le liquide réfri- • gérant qui passe dans le tube 22. La vapeur de réfrigérant passe 35 ensuite par le passage 34- vapeur de réfrigérant, pour, aboutir dans l'absorbeur 14- refroidi par la solution. Cet absorbeur 14 est formé, à 1'intérieur d'une enveloppe tubulaire ou cylindrique 38, par une cloison'intérieure tubu- BÂO ORIGINAL 69 10912 2010315 laire 36, de préférence cylindrique, qui divise l'enveloppe tubu-laire cylindrique 38 en deux parties qui constituent, l'une l'absorbeur 14 refroidi par solution, l'autre, une deuxième chambre de solution 40. L'enveloppe 38 est de préférence fermée à sos 5 deux extrémités. La cloison 36 peut etre ironie d'une plaque de fermeture supérieure 37 percée de trous 42 de sortie de la vapeur pour permettre à la vapeur de s'écliapper de l'absorbeur 14 et de pénétrer dans la chambre 40. Un échangeur de chaleur de solution absorbante faible 44, 10 qui est de préférence composé d'un serpentin hélicoïdal, est disposé dans l'absorbeur 14. Des plateaux horizontaux 46 sont fixés à un .support central 48 et agencégê. l'intérieur de la cloison 36'pour coopérer avec des gorges annulaires 50 et avec l'échangeur 44 pour imprimer un trajet sinueux au flux de vapeur et de 15 solution qui traverse l'absorbeur 14. L'espace compris entre le plateau supérieur 46 et la paroi supérieure de l'absorbeur peut être rempli d'un garnissage approprié, par exemple composé d'anneaux de.Raschig 52, pour réduire la tendance de la mousse de solution à s'échapper par les trous de sortie 42. 20 Un collecteur 54- distributeur de vapeur de réfrigérant est fixé de façon à fermer la partie inférieure de la cloison 36. Le collecteur 54- est psrcé d'orifices 56 pour le passage de la vapeur de réfrigérant qui arrive par la conduite 34, pour 1'introduire dans l'absorbeur 14 et dans la chambre 40. La solution 25 absorbante forte qui arrive du générateur 13 est introduite dans la partie supérieure de l'absorbeur 14 par la conduite 58. La solution absorbante forte descend à travers l'absorbeur, à contres-courant par rapport à la vapeur de réfrigérant et à la solu-■ tion absorbante faible qui s'élèvent dans le serpentin 440 Un 30 passage 60 de sortie de la solution absorbante forte est prévu ; dans la région de la partie inférieure de la cloison 36 pour faire, passer la solution de l'absorbeur à la chambre 40. . • • Ci Des passages 62 de sortie de la solution sont prévus pour, faire passer un mélange de vapeur de réfrigérant et de solu-35 . tion de la chambre 40 à l'absorbeur primaire 10. Chacun des passages de sortie comprend un élément tubulaire ouvert à son extrémité .supérieure pour l'introduction de" la vapeur, 'et' un trou 64 d'entrée de la solution, qui est situé au-dessous de la surface 1 BAD ORIGINAL 69 10912 2010315 libre de la solution absorbante contenue dans la chambre -40. Ceci garantit l'envoi a'un flux mixte de liquide et.de vapeur à l'absorbeur primaire. • un flux de fluide ae refroidissement, qui est de préfé-5 rence l'air ambiant, est soufflé sur l'absorbeur primaire 10 en position relative d'échange de chaleur avec, la solution absorbante pour refroidir cette solution absorbante afin; de provoquer l'absorption de la vapeur de réfrigérant dans l'absorbeur. Le même fluide de refroidissement peut être soufflé sur le conden-10 'seur 11, en position relative d'échange de chaleur avec le xé- . frigérant contenu dans ce condenseur, pour condenser le réfrigé-' rant. La solution absorbante faible froide passe de l'absorbeur primaire 10, par la conduite 66, au réservoir 68 d'entrée 15 de la pompe. La solution absorbante faible qui sort du réservoir d'entrée 68 est envoyée à la pompe 16 de solution absorbante faible, par la conduite 72. Le liquide qui est refoulé par la pompe 16 traverse le réservoir 74- de sortie de la pompe pOUX p33TVGÎIXX 3. *UH G erpentin 76 d'échange de chaleur du recti-20 ficateur. Du serpentin 76, la solution absorbante faible passe, par la conduite 78, à l'échangeur de chaleur 44 de soluticm absorbante faible qui est contenu dans 1'absorbeur 14. La solution absorbante faible qui sort du serpentin 44 parvient} par la conduite 80, dans la partie supérieure du générateur 13, en même 25 temps que la vapeur qui s'est éventuellement dégagée dans le serpentin 44 « Le générateur 13 comprend une enveloppe 82 munie d'ailettes 84 convenablement fixées à cette enveloppe, par exemple par des soudures. Le générateur est chauffé par un brûleur à gaz 30 86 ou autre moyen de chauffage approprié. La solution absorbante faible est misé en ébullition dans le générateur 139 pour concentrer la solution et former une "solution forte et de la vapeur ■ de réfrigérant. La solution absorbante forte chaude s'élève .à travers 35 la partie dé distillation du générateur 13, en passant dans le serpentin de distillation 88, pour-échanger "sa chaleur .avec la solution faible "qui descend en s'écoulant sur la surface externe du serpentin. La solution forte chaude'passe ensuite par la con 69 10912 -5- 2010315 duite 58, qui contient intérieurement un étranglement 87» et elle est ensuite débitée dans la partie supérieure de l'absorbeur 14. La vapeur de réfrigérant dégagée dans le générateur 13 s'élève en traversant la partie de distillation du générateur, 5 où elle est concentrée par transfert de masse avec la solution faible qui descend en s'écoulant sur le serpentin 88 du distillateur. Les plateaux 90 de distillation qui sont placés dans"le générateur 13 impriment au flux de solution et de vapeur un trajet sinueux pour assurer un contact intime entre ces deux phases, 10 afin d'améliorer le transfert de masse. La vapeur de réfrigérant; qui sort de la partie de distillation traverse le plateau de reflux 92, en position relative d'échange de chaleur avec l'absorbant condensé dans le rectificateur 94-. La vapeur passe ensuite dans le rectificateur 94- en position relative d'échange de cha-15 leur avec le serpentin 76 d'échange de chaleur du rectificateur. L'absorbant condensé dans le rectificateur 94- s'écoule de haut en bas pour tomber sur le plateau 92, sur lequel il est chauffé par la vapeur de réfrigérant qui traverse ce plateau. L'absorbant réchauffé est ensuite envoyé au générateur avec la 20 solution faible débitée dans le générateur à la conduite 80. La vapeur de réfrigérant est envoyée du rectificateur 94, par la conduite 96, au condenseur 11, pour compléter le cycle de production de froid. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 2, le réservoir 25 d'entrée 68 comprend une partie centrale cylindrique 101 munie d'une partie supérieure 103 et d'une partie inférieure 105; tm.e conduite d'entrée 66 et une soupape de purge 107 sont prévues dans la partie supérieure 103. La conduite d'entrée 66 communique avec l'absorbeur 10 pour faire parvenir la solution de l'absor-30 beur au réservoir d'entrée. Un filtre approprié 109 entoure la conduite de sortie 72 pour empêcher la calamine et autres impuretés de parvenir à la pompe 16 en passant par la conduite 72. Cette conduite 72 est munie d'un premier orifice 111, relativement étroit, et d'un deuxième orifice 113, nettement plus grand 35 que l'orifice 111. L'extrémité supérieure de la conduite 72 constitue un troisième orifice de pénétration dans la conduite 72. Dans les conditionnements normaux de fonctionnement, l'absorbeur peut envoyer des coulées ou charges successives de 69 10912 —C~" 2010315 solution au réservoir d'entrée 68 par la conduite 66. Le niveau ae la-solution dans le réservoir est donc variable dans une certaine mesure. La partie supérieure de la conduite 72 et l'ori-_fice supérieur 113 sont disposés en des positions telles que, 5 dans les conditions normales de fonctionnement, le niveau de la "solution dans le réservoir n'atteigne pas la partie supérieure de la conduite 72 et ne tombe pas au-dessous de l'orifice 113. La. solution s'écoule donc par les orifices 113 et 111 pour'atteindre la pompe 16. Etant donné que les orifices 113 et 111 sont 10 normalement tous deux immergés, l'alimentation de la pompe en solution reste relativement constante, indépendamment des variations du niveau de la solution à l'intérieur du réservoir 68, qui résultent dé l'alimentation variable du réservoir en solution. Le débit de solution qui parvient dans la conduite 72 en 15 passant par les orifices 113 et 111 induit un écoulement des gaz incondensables qui se rassemblent dans la partie supérieure des réservoirs 68, ces gaz passant par l'extrémité supérieure ouverte de la conduite 72 pour être envoyés avec la solution au côté haute pression de l'installation. 20 Au démarrage, il peut se présenter une brève période pen dant laquelle le réservoir 68 n'est pas alimentée en solution en provenance de l'absorbeur. Le niveau de la solution dans le réservoir 68 tombe rapidement au-dessous de l'orifice 113» ce qui, en l'absence de l'orifice 111, empêcherait la solution de 25 parvenir à la pompe et permettrait à la chaleur de la pompe, qui est normalement évacuée par la solution sous-refroidie, de vaporiser la solution et de créer un bouchon de vapeur qui désamorcerait la pompe jusqu'à ce qu'il se soit établi une pression hydrostatique suffisante pour' refouler la solution dans la con-30* duite d'entrée. Lorsque cette pression hydrostatique, s1 est établie, le pompage recommence et, en l'absence de l'orifice 111, la solution serait rapidement pompée jusqu'à ce que le niveau retombe à nouveau au-dessous ae l'orifice 113. C'est pourquoi on prévoit l'o-35 rifice 111 pour assurer l'alimentation de la pompe en liquide lors du démarrage. L'orifice 111 est dimensioroié de façon à laisser passer un très petit débit de solution à la pompe, pour éviter par ce moyen de vidanger totalement le réservoir 68. 69 1W2 201031V ■ »- ^Bien que la forme de réalisation décrite comprenne un -.orifice. 111 sensiblement plus petit; que l'orifice supérieur 113» ,il va de soi que cet orifice pourra être éventuellement de même . . dimension que l'orifice 113, puisque le débit de liquide envoyé 5: à.la pompe lorsque le niveau du liquide dans le réservoir est -situé.au-dessous de l'orifice 113 serait néanmoins inférieur . au dqbit de liquide qui est envoyé à la pompe à travers les deux orifices lorsque le niveau du liquide est au-dessus de l'orifice 113. En outre, on pourrait pratiquer dans la conduite 72 plu-10--sieurs orifices de façon que, à mesure que le niveau du liquide descend dans le réservoir 68, le débit de liquide envoyé à la . pompe diminue. Quel que soit l'agencement, ce qu'on cherche à o'btendr.-est de réduire le débit de réfrigérant envoyé à la pompe lorsque le niveau du liquide est inférieur au niveau normal, 15 afin d'éviter la vidange rapide du réservoir et de supprimer le risque de faire travailler la pompe sans qu'elle ne contienne de solution. 69 10912 2010315 - fljiVEiiL'IGÀ'ilUiTS - 1 - Installation ae réfrigération à .absorption comprenant -un générateur, un"conaenseur;,;-le_ générateur: et- le condenseur étant disposés sur le coté haute..pression. aé" X;^iàs%àlla~ 5 tion, un :'evaporateur, un--absorbenr, T'évaporateur et .l'absorbeur étant situés" sur le côte, basse pression,.-de' l'installation, une pompe servant-à transférer la solution'au côté"rbas.se---pression de 1 {.installation .au oSté .haute pression, cette installation de réfrigération à absorption étant caractérisée - en ce":qu'elle com-10 prend un réservoir d'entrée de la pompe,.des moyens servant à faire passer la solution de l'absorbeur dans le. rése-rvoir d'entrée, des-premiers moyens disposés-au-dessus du niveau' normal de la solution aaus le réservoir pour envoyer les gaz incondensables au réservoir à la pompe, des "deuxièmes moyens disposés 15 dans la région inférieure du réservoir, pour envoyer la solution au réservoir à la pompe, et des troisièmes moyens servant à envoyer le liquide à la pompe en-provenance d'un point situé-au-dessus aes premiers moyens et au-dessous des deuxièmes moyens. 2 - Installation suivant la revendication 1, caractérisa sée en ce que les deuxièmes moyens sont constitués de façon à laisser-passer moins de solution que les premiers moyens. • 3 - Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le réservoir d'entrée comprend une conduite de sortie qui fait saillie de -.bas en haut sur le . fond du réservoir, les 25 premiers moyens étant- constitués par une ouverture de la Conduite située au-dessus .du niveau nçrmal de la" solution dans le réservoir, les deuxièmes moyens étant-"constitués" par un orifice percé dans la.conduite à proximité du fond du réservoir, les troisièmes moyens étant constitués par un orifice percé dans la 30 conduite entre ladite ouverture de cette dernière et le premier orifice. 4 - Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'un filtre cylindrique entoure la conduite pour empêcher les impuretés de pénétrer dans la conduite et d'obturer 35 les orifices. 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