Brevet FR2085886A1 — publié le 19711231

La présente invention concerne des séparateurs de gouttelettes pour des réfrigérants atmosphériques. D'une manière générale, un réfrigérant est une structure dans laquelle, un échange ae chaleur se prouuit. entre un liquiae tel que c.e l'eau, 5 provenant par exemple u'une instau.ation ae centrale électrique,à refroidir à partir d'une température relativement élevée. Ce liquide s'écoule ou ruisselle à partir d'une série de tuyères ou d'autres moyens de débit à travers une grille d'échange thermique installée dans le réfrigérant. Les réfrigérants peuvent avoir une 10 hauteur considérable et sont constitués par des planches ou des lattes, par exemple en bois, ou des éléments analogues entrecroisés qui forment un grand nombre de surfaces de contact interrompant le ruissellement du liquide et le faisant dévier afin d'établir un contact étroit entre le liqui'de et le courant de gaz de refroi-15 dissement habituellement de l'air. Le réfrigérant peut être du type à tirage naturel ou à tirage inuuit.Dans un réfrigérant du type à tirage induit,l»eau chaude pénètre de manière générale à la partie supérieure du réfrigérant et, au moment ou elle atteint le bas du réfrigérant, elle a subi une chute de température appré-20 ciable. L'air, à sa sortie du réfrigérant, est à une température supérieure à celle de l'air qui pénètre dans le réfrigérant en raison des échanges thermiques avec le liquide chaud. Les réfrigérants atmosphériques à tirage naturel ou à tirage mécanique ont l'inconvénient de produire, en général, un 25 panache de buée à la sortie de l'air chaud qui provoque des retombées de gouttelettes sous la forme d'une fine pluie au voisinage du réfrigérant. Ces retombées sont indésirables pour un grand nombre de raisons; par exemple, les gouttelettes d'eau peuvent, en hiver, se congeler sur les routes proches ce qui n'est pas com-30 patible avec la sécurité. De plus, l'ateaosphère peut être polluée par mélange des gouttelettes avec des fuiaées et d'autres impuretés. Les séparateurs de gouttelettes classiques normalement prévus dans les réfrigérants atmosphériques au-dessus du garnissage d'échange thermique prévu dans le réfrigérant ne permettent 35 d'éviter que partiellement les inconvénients précités. Ceci est principalement dû au fait que l'air sortant du réfrigérant est saturé ou presque saturé et que le mélange du gaz saturé chaud avec l'air ambiant plus froid provoque une condensation ou une sursaturation de l'air au voisinage du gaz sortant du réfrigé-4-0 rant . BAD original 71 03091 2 2085886 Les séparateurs de gouttelettes classiques sont, .en général, construits en métal, on matière plastique ou en fibrociment et leurs ltenes ou leurs ailettes sont façonnées de 5 manière à provoquer an cnicannge ae l'air qui passe entre elles, cet effet ayant pour résultat ae ne pas permettre la séparation de la totalité des gouttelettes entraînées par l'air. L'invention a trait à aes séparateurs ue gouttelettes comprenant ae manière générale une ou plusieurs coucues de 10 tubes a ailettes métalliques, les ailettes utant disposées de manière semblable à celle des ailettes ues séparateurs de gouttelettes classiques. Les tubes associés aux ailettes sont alimentés, par exeaple, d'eau chauffée introduite dans le réfrigérant. Le fluide chauffé introduit aans les tubes à ailet-15 tes peut ensuite être réparti par le circuit de distribution d'eau chaude classique pour le réfrigérant. La chaleur transmise par les tubes à ailettes de l'eau chauffée à l'air passant dans le réfrigérant élève la température de l'air sans majorer sa teneur en vapeur d'eau. Il en résulte une diminution de 20 l'humidité relative de l'air sortant du réfrigérant et, par conséquent, une réduction importante ou la suppression totale des ennuis aus à la condensation de la vapeur ou ae la ouée à la sortie du réfrigérant ou au voisinage de celle-ci. Ces conuitions favorables sont également établies par le fait 25 que les gouttelettes de liquide qui n'ont pas pu être éliminées par les ailettes conformées au séparateur de gouttelettes sont vaporisées _ar l'air chauffé dont l'humidité relative a été réduite par l'eau chauffée. Les noyaux ae condensation formés par des gouttelettes de liquide qui sortent normalement aes 30 réfrigérants atmosphériques classiques sont donc éliminés ou très fortement diminués. En général, toute l'eau chauffée à refroidir est amenée aux tubes a ailettes suivant l'invention et, après avoir 35 traversé les tubes, l'eau est dirigée vers le circuit de distribution d'eau normal du réfrigérant. En fait, une fraction seulement au aébit d'eau chauae alimentant la tour peut être amenée aux tubes à ailettes et, après les avoir traversés, l'eau peut être cciauinée à l'eau 40 chaude qui est envoyée dans le circuit de distribution normal du Bad original 71 03091 3 2085886 réfrigérant. En troisième lieu, on peut également faire passer un liquide chauffé qui est à une température supérieure à la température normale de l'air provenant du réfrigérant.» aux tubes du 5 séparateur de gouttelettes afin de chauffer l'air et de refroidir le liquide sans qu'un contact direct s'établisse entre le li-r quide et l'atmosphère. De plus, le fluide amené aux tubes à ailettes peut comprendre une vapeur condensée dans les tubes du sé-10 parateur de gouttelettes. L'invention peut également comprendre au moins une couche de tubes à ailettes horizontaux, chaque tube présentant une série d'orifices dirigés vers le bas dans lesquels sont fixées des tuyères de distribution ou de dispersion du liquide. Avec une 15 telle construction, le système remplit les fonctions suivantes : il capte les gouttelettes de liquide en suspension dans l'air sortant du réfrigérant ; il répartit de l'eau, à refroidir sur le garnissage du réfrigérant, et 20 il réduit l'humidité relative de l'air sortant du réfri gérant. L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue en coupe verticale d'un réfrigé-25 rant à tirage forcé contenant un appareil construit conformément à la présente invention; la Fig. 2 est une vue d'une construction type des lames d'un séparateur de gouttelettes connu; la Fig. 3 est une vue d'un tel dispositif modifié pour 30 utiliser le réducteur de panache conforme à l'invention; la Fig. A est une vue en perspective d'une partie du réducteur de panache représenté à la Fig. 3; les Fig. 5, 6, 7 et 8 sont des vues en coupe de formes d'exécution semblables à celles représentées à la Fig. 3> et 35 la Fig. 9 est une vue en perspective d'une autre variante de l'invention. Comme l'indique la Fig. 1, 10 désigne de manière générale un réfrigérant du type souvent utilisé avec des systèmes de conditionnement d'air et comprend des parois verticales 12 qui AD s'élèvent au-dessus d'un socle 13. Plusieurs ouvertures L4 sont 6AD ORIGINAL 71 03091 4 2085886 prévues dans la partie inférieure des parois 12 pour admettre de l'air atmosphérique. A l'extrémité supérieure au réfrigérant 10 se trouve une virole 16 servant à évacuer l'air chaud et humide qui, dans des conditions idéales, est du type venturi et, près 5 de l'étranglement du venturi, est-monté un ventilateur 18 relié à un moteur électrique approprié 20 par un arbre 22 et un réducteur de vitesse 24, ce réducteur étant monté sur un croisillon 26 installé dans l'extrémité supérieure du réfrigérant. En dessous du croisillon 26 et près de l'orifice de 10 sortie 16 est installé le séparateur de gouttelettes perfectionné 28 conforme à l'invention qui sera décrit plus en détail avec référence aux Fig. 3 à 8 des dessins. En dessous du séparateur de gouttelettes 28 se trouvent plusieurs rampes 30 qui sont chacune munies d'ajutages de débit 15 32 de sorte que le liquide à refroidir est réparti ou dispersé uniformément vers le bas sur une série d'éléments ou cadres empilés verticalement et désignés de manière générale par 34 qui sont, à leur tour, supportés par des traverses 36 comme décrit plus en détail dans la demande de brevet américain n° 771.513 20 déposée le 29 octobre 1968 au nom de A.A. Lemmens et intitulée "Cooling Tov/er". Près du bas du réfrigérant, des moyens 31 sont prévus pour évacuer le liquide refroidi, tel que de l'eau, de ce réfrigérant. . 25 La Fig. 2 montre une des réalisations les plus couran tes des séparateurs de gouttelettes classiques. Ces séparateurs de gouttelettes 50 sont formés d'une série de lames 52 disposées parallèlement à courte distance les unes des autres et ayant une forme telle que l'air qui les traverse, dépose, par suite du tra-30 jet sinueux qu'il suit entre ces lames, la majeure partie des gouttelettes qu'il contient. Les éléments 54 servent à réunir les lames entre elles en les maintenant parallèlement et à courte distance les unes des autres. Les Fig. 3 et 4 illustrent une forme d'exécution du sys-35 tème suivant l'invention qui comprend plusieurs lames métalliques 58 traversées par les tubes 56. Les tubes 56 sont alimentés d'eau pénétrant dans le réfrigérant ou d'une circulation d'eau chaude indépendante, par exemple par l'intermédiaire de la rampe 60. Les ailettes 58 sont unies de très près aux tubes 56 et le tout peut 40 être construit, d'une manière bien connue, par exemple en soudant BAD GrîiuiNAL- 71 03091 5 2085886 les ailettes ou en les ajustant de force sur les tubes. La forme spécifique des ailettes n'a pas une importance critique et les ailettes et les tubes peuvent être façonnés comme indiqué en 56 et 58' à la Fig. 5, en 56 et 58" à la Fig. 6, en 5 56 et 59 à la Fig. 7 ou en 56 et en 59* à la Fig. 8. Comme l'indique d'une manière spécifique la Fig,. 8, cette forme d'exécution de l'invention a l'avantage de permettre une transmission de chaleur nettement améliorée entre l'eau qui circule dans les tubes 56 et l'air qui passe autour des ailettes 10 car la partie supérieure des ailettes reste exempte ou en substance exempte de gouttelettes d'eau. La Fig. 9 illustre une des réalisations possibles dans laquelle le système remplit simultanément toutes les fonctions préférées citéés plus haut, c'est-à-dire la rétention des gouttelet-15 tes d'eau contenues dans l'air sortant du réfrigérant, la réduction du taux d'humidité relative de l'air et finalement la répartition ou la distribution de l'eau à refroidir sur le garnissage du réfrigérant. Dans cette Fig. 9, la référence 70 désigne de rnani ère géné-20 raie un faisceau ae tubes a ailettes de transmission ae la enaleur parallèles dans lequel chaque ailette est désignée par la référence 72 et chaque tube par la référence 74-» Chaque tube ou segment de tube 7-4 est, à son tour, muni de tubes 76 qui s'ouvrent vers le bas. Les flèches venant de la droite du dessin représen-25 tent l'eau chaude qui alimente le réfrigérant pour y être traitée, cette eau chauffait les ailettes 72 comme décrit plus haut et, dans cette forme d'exécution, l'eau est ensuite débitée par les tubes 74 et en particulier par les orifices 76 et tombe ou s'écoule vers le bas sur le garnissage du réfrigérant pour subir le trai-30 tement de refroidissement habituel. Lorsqu'on le désire, plusieurs couches de tubes à ailettes conformes à l'invention peuvent être disposées les unes au-dessus des autres, près de la sortie d'un réfrigérant. Les tubes de chaque couche peuvent être raccordés à la même source ou à des 35 sources différentes de fluide de chauffage et le circuit de circulation du fluide peut être agencé en parallèle, en série ou en série-parallèle. Les tubes à ailettes ou les séparateurs de gouttelettes suivant l'invention peuvent également être utilisés avec des sé-40 parateurs de brouillard ou de buée classiques superposés ou bien 71 03091 6 2085886 le séparateur de brouillard à tubes à ailettes suivant l'invention peut ne couvrir qu'une partie de la section du réfrigérant, le reste de la section étant muni de séparateurs de buée ou de brouillard classiques. 5 Par ailleurs, lorsque plusieurs séparateurs superposés sont utilisés, seule la couche inférieure est munie d'orifices de sortie ou de débit tels que représentés à la Fig. 9 et, lorsque des orifices de débit ou des ajutages sont utilisés, comme sur la Fig. 9> les ajutages ou les orifices des tubes ont une 10 longueur telle que le liquide sortant ne frappe ni les ailettes ni les lames du séparateur. 71 03091 7 2085886 REVENDICATIONS 1-Dispositif réfrigérant atmosphérique caractérisé en ce qu'il comprend une couche en substance horizontale de tubes métalliques comportant des ailettes métalliques en substance parallèle 5 qui y sont fixées, des moyens pour amener de l'eau ou un fluide à refroidir aux tubes métalliques, les ailettes métalliques étant façonnées de manière à présenter un trajet sinueux pour le passage de l'air entre elles . 2-Dispositif réfrigérant suivant la revendication 1, caracté- 10 risé en ce que l'eau chaude amenée aux tubes métalliques est l'eau que le réfrigérant doit refroidir . 3-Dispositif réfrigérant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau ou le liquide à refroidir qui est amené aux tubes métalliques est maintenu isolé du fluide amené au réfrigé- 15 rant . 4-Disoositif réfrigérant suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs couches de tubes à ailettes, le liquide à refroidir traversant les tubes en parallèle, en série ou en série-parallèle . 20 5-Dispositif réfrigérant suivant la revendication 1, caracté risé en ce que les tubes à ailettes ne s'étendent que sur une partie de l'orifice de sortie du réfrigérant . 6-Dispositif réfrigérant suivant la revendication 1, caracté -risé en ce qu'il comprend des tuyères de dispersion ou de distri- 25 bution de liquide communiquant avec' une paroi inférieure de chaque tube . 7-Dispositif réfrigérant caractérisé en ce qu'il comprend : a)un réfrigérant proprement dit comportant une zone de sortie pour le gaz, et 30 b)des moyens pour élever la température des gaz traversant la zone de sortie des gaz . 8-Dispositif réfrigérant suivant la revendication J, caractérisé en ce que les moyens b) comprennent plusieurs tubes à ailettes, les ailettes étant espacées et en substance parallèles les 35 unes aux autres en des points correspondants pour délimiter des passages de gaz parallèles et les tubes traversent les ailettes en substance perpendiculairement . 9-Dispositif réfrigérant suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les ailettes espacées déterminent des passages 40 d'air en zigzag. 71 03091 8 2085886 10-Dispositif réfrigérant suivant la revendication 8,caractérisé en ce que les tubes à ailettes des moyens de transmission de chaleur sont reliés à une extrémité à un collecteiar d'admission de fluide et à l'extrémité opposée à un collecteur de sor - 5 tie. 11-Dispositif réfrigérant suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le collecteur de sortie est raccordé au système d'alimentation d'eau pour le réfrigérant . 12-Dispositif réfrigérant suivant la revendication 8, carac- 10 térisé en ce que chaque tube à ailettes des moyens de transmis - sion de chaleur est raccordé à la source de fluide à refroidir et chaque tube est pourvu d'une série d'ajutages ou de tuyères de débit- dirigés vers le bas pour projeter le fluide dans le réfrigérant . 15 i3_Dispositif réfrigérant suivant la revendication 11, carac térisé en ce que tout le liquide à refroidir passe dans les tubes à ailettes . - 14-Dispositif réfrigérant suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'une fraction du liquide à refroidir passe par les 20 tubes à ailettes . 15-Dispositif réfrigérant suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les tubes à ailettes sont raccordés à une source de fluide de chauffage indépendante .