Brevet FR2132318A1 — publié le 19721117

La présente invention concerne des réfrigérateurs à absorption du type dans lequel un réfrigérant liquide s'évapore pour produire un effet de refroidissement et est absorbé ultérieurement par une solution liquide absorbante. Plus spécialement, l'inven-5 tion concerne des perfectionnements à de telles installations qui leur permettent d'être refroidies par un milieu de refroidissement relativement tiède tel que l'air ambiant. On sait qu'avec des réfrigérateurs à absorption utilisant une solution aqueuse d'un sel comme absorbant, le refroidissement 10 de l'absorbeur avec un fluide de refroidissement relativement tiède tel que l'air ambiant n'est généralement pas possible, les principales causes de cet inconvénient sont les suivantes : (1) la tension de vapeur de la solution de sel aux températures élevées résultant du refroidissement par air se traduit par 15 une température de 1'évaporateur qui est trop élevée pour assurer un refroidissement satisfaisant et/ou (2) la solution, de sel a une température de cristallisation si élevée qu'elle tend à former des cristaux à la température ambiante lorsque le réfrigérateur est arrêté. Par température de cristallisation, on entend 20 la température à laquelle des cristaux solides commencent à se former lorsque la solution de sel est refroidie. Cette difficulté sera décrite plus en détail ci-après en se référant à un réfrigérateur utilisant une solution aqueuse de bromure de lithium à titre d'exemple d'un absorbant type. Toutefois, les principes 25 de l'invention ne sont pas limités à l'utilisation d'un, absorbant particulier. Dans les réfrigérateurs à absorption du type en question, la pression régnant dans 1'absorbeur, pour une concentration. donnée de la solution, varie en fonction de la température de 30 l'absorbeur. Lorsque la chaleur est extraite de l'absorbeur par un courant d'agent de refroidissement, la température minimale pratique de l'absorbeur qui peut être atteinte est de 5,5 à 11°C au-dessus de la température du fluide de refroidissement ou de 46°C environ pour un air ambiant à 35°C. En conséquence, 35 si l'on désire faire fonctionner un ensemble classique refroidi par air, il doit utiliser une solution absorbante qui présente une tension de vapeur1 suffisamment basse à 46°C pour provoquer 72 11459 £ 2132318 1'évaporation nécessaire dans 1'évaporateur. En pratique, l'évapo-rateur doit pouvoir refroidir un courant d'eau à 7°C et dans ce but, la température de 1'évaporateur ne doit pas dépasser environ 5°C. Cette dernière température est produite par évaporation de 5 l'eau à une pression de 6,7 mm de mercure. En conséquence, la solution quittant l'absorbeur d'une installation classique refroidie par air doit avoir une tension de vapeur ne dépassant pas 6,7 mm de mercure à 46°C. D'après les renseignements dont on dispose quant à la tension de vapeur d'une solution de bromure de lithium, 10 on a constaté qu'une solution à 59,2 $ en poids satisfait à cette condition. Naturellement, la concentration de la solution d'admission doit être supérieure et pour une installation en fonctionnement, la concentration d'entrée doit être d'environ 62,2 fo. Etant donné que cette dernière solution a une température de cris-15 tallisation d'environ 44°C, une telle solution est inutilisable, étant donné qu'elle cristallise lorsque l'appareil est arrêté. Si l'on utilise une solution d'admission plus diluée, par exemple une solution a 59 % pour surmonter la difficulté que présente la cristallisation, la solution évacuée doit avoir alors une concen-20 tration d'environ 56 fo et une tension de vapeur de 9 mm Hg, A cette pression, 1'évaporateur fonctionnerait à 10°C, ce qui est évidemment impossible pour obtenir de l'eau refroidie à 7°C. Selon les principes de la présente invention, l'absorbeur est refroidi par échange de chaleur avec un courant d'un réfri-25 gérant liquide d'évaporation provenant de 1'évaporateur. Ce réfrigérant d'évaporation peut refroidir l'absorbeur à une température inférieure à celle de l'air ambiant à 55°C par exemple, ce qui se traduit par un abaissement de la pression de l'absorbeur et par suite de la pression de 1''évaporateur. La plus faible pres-50 sion de 1'évaporateur produit une plus basse température dans 1'évaporateur, ce qui a pour résultat de permettre à l'installation de produire un refroidissement à une température inférieure tout en utilisant une solution absorbante d'un sel qui dans l'ins-. tallation classique ne produirait un refroidissement qu'à une 55 température plus élevée. Cela signifie que la teneur en sel de l'absorbant peut être plus réduite que celle de l'absorbant qui serait normalement utilisé , c'est-à-dire qu'en se référant aux 72 11459 3 2132318 concentrations données à titre illustratif dans l'exemple ci-dessus, la présente invention permet d'utiliser par exemple une solution aqueuse de bromure de lithium à 59 $ dans un ensemble refroidi par air produisant de l'eau à 7°C, tandis que sans refroidissement 5 de l'absorbeur par le réfrigérant, cette même solution produirait de l'eau refroidie à 10°C ou une température plus élevée. La vapeur du réfrigérant dégagée pour refroidir l'absorbeur pendant le processus de refroidissement doit être continuellement évacuée de l'absorbeur pour être ultérieurement condensée. Dans 10 ce but, la présente invention prévoit un dispositif de pompage pour refouler la vapeur provenant de 1'échangeur de chaleur associé à l'absorbeur vers un condenseur, le dispositif de pompage constituant commodément un dispositif d'éjection ou d'aspiration qui peut être actionné par un courant de fluide existant utilisé 15 comme fluide d'entraînement. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-sortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. 20 Sur ce dessin : la figure unique représente schématiquement un réfrigérateur à absorption utilisant une solution de sel selon la présente invention. En se référant au dessin, on a représenté un réfrigérateur 25 à absorption utilisant une solution aqueuse de sel, à simple effet, comportant un générateur 10 de vapeur de réfrigérant, un condenseur 11 refroidi par l'air ambiant, un évaporateur 12, un serpentin d'eau refroidie 14 associé à 1'évaporateur et un absorbeur 16 communiquant avec ce dernier par un conduit 18, tous ces compo-30 sants pouvant être classiques à l'exception de l'absorbeur 16 qui est refroidi par le réfrigérant en ébullition. La vapeur du réfrigérant est dégagée par la solution absorbante contenue dans le générateur 10 en chauffant ce dernier par une source de chaleur telle qu'un brûleur à gaz 20. La vapeur dégagée se sépare 35 de la solution absorbante dans un séparateur de.vapeur 22 et passe dans le condenseur 11 oïi elle est condensée par échange de chaleur avec l'air ambiant passant à l'extérieur du condenseur. 72 11459 2132318 Le réfrigérant liquide passe du condenseur par un orifice 24 dans l'évaporateur .12 dans lequel une partie du liquide est évaporée par absorption de la chaleur de l'eau passant dans le serpentin 14. La vapeur du réfrigérant ainsi produite passe dans 5 l'absorbeur 16 où elle est absorbée par un liquide qui est pauvre en réfrigérant. Le liquide résultant qui contient une forte teneur en réfrigérant, passe de l'absorbeur 1-6 au générateur de vapeur 10 par un conduit 26, une pompe 28 et un échangeur de chaleur 30. Après dégagement de la vapeur du réfrigérant dans le générateur 10 10, la solution de sel concentrée résultante, c'est-à-dire une solution pauvre en réfrigérant, est ramenée dans l'absorbeur par un conduit 32 et 1'échangeur de chaleur 30. L'installation ci-dessus est de construction et de fonctionnement classiques et correspond à celle de certains réfrigérateurs 15 à absorption à simple effet connus et n'a été donnée que pour décrire le milieu d'application de la présente invention. L'installation a naturellement pour fonction générale d'utiliser le réfrigérant d1évaporation dans 1'évaporateur pour produire de l'eau refroidie dans le serpentin 14 dans un but convenable quelconque 20 tel qu'une climatisation. Selon les principes de la présente invention, l'absorbeur 16 est refroidi par une quantité en excès du réfrigérant qui provient sous forme non évaporée de 1'évaporateur 12 et qui est ensuite évaporée par échange de chaleur avec la solution contenue dans 25 l'absorbeur 16. Dans la forme de réalisation représentée, le réfrigérant liquide est acheminé de 1'évaporateur dans un syphon 34 en TJ, puis dans un serpentin 35 à l'extérieur duquel s'écoule la solution absorbante d'admission. La chaleur dégagée dans l'absorbeur 16 par le processus 30 d'absorption transforme le réfrigérant liquide en vapeur. Pour évacuer cette vapeur, il est prévu un dispositif de pompage tel qu'un électeur 36 ou dispositif d'aspiration ou équivalent capable d'évacuer la vapeur du serpentin 35 pour qu'ell^soit finalement condensée. L'éjecteur 36 ou autre, dispositif du type 35 à tube venturi convient particulièrement comme dispositif de pompage car il peut utiliser le courant de vapeur du réfrigérant provenant du générateur comme fluide d'entraînement ou de pompage. 72 11459 5 2132318 L'électeur 36, qui est représenté schématiquement, peut être de toute construction convenable et comme représenté, il comporte un ajutage 38 de section droite réduite qui fait saillie dans une chambre d'aspiration 40 reliée à l'absorbeur 16 par xm conduit 42. 5 Un conduit 44 comportant un diffuseur 46 relie la partie aval de la chambre d'aspiration 40 au condenseur 11. L'ajutage 38 transforme la vapeur sous pression s'écoulant à travers lui en un courant à grande vitesse qui passe dans le diffuseur 46 en abaissant la pression dans la chambre d'aspi-10 ration de manière à entraîner la vapeur du réfrigérant provenant du serpentin 35. La vapeur entraînée et la vapeur d'entraînement provenant du générateur 10 sont acheminées par le conduit 44 dans le condenseur 11 refroidi par air. Une chambre de concentration 48 peut être prévue dans le conduit 42 à la sortie du 1 5 serpentin 35 réservée à la vapeur du réfrigérant pour capter tout réfrigérant liquide en excès. On pourra mieux se rendre compte du fonctionnement particulier de l'installation en attribuant des valeurs types à certaines des variables de fonctionnement. A titre illustratif, on va sup-2o poser que l'air ambiant est à une température de 35°C et que la solution de sel entrant dans l'absorbeur 16 est une solution aqueuse de bromure de lithium à 59-f°, cette solution présentant une température de cristallisation d'environ 16°C. Si l'absorbeur 16 était refroidi par échange de chaleur avec l'air ambiant, 25 comme dans une installation classique refroidie par air, la solution quittant l'absorbeur 16 aurait une température d'environ 46°C et présenterait une concentration de sel d'environ 56 A cette température, la solution présenterait une tension de vapeur d'environ 9 mm de mercure. Comme on l'a précédemment expli-30 qué, si l1évaporateur 12 fonctionnait à une pression de 9 mm, le réfrigérant d'évaporation produirait une température de 10°C qui est trop élevée pour produire l'eau désirée refroidie à 7°C. Toutefois, dans l'installation représentée, le réfrigérant 35 liquide provenant de l'intérieur de l'installation est utilisé pour refroidir l'absorbeur 16 à une température inférieure à celle qui peut être obtenue avec l'air ambiant à 35°C. Etant donné 72 11459 6 2132318 qu'avec une solution de sel de concentrabion donnée, la pression de l'absorbeur varie en fonction de sa température, la température plus basse provoque un abaissement correspondant de la pression de l'absorbeur. Cette plus basse pression règne également dans 5 1'évaporateur 12 et par suite, la température du réfrigérant évaporé dans ce dernier baisse. Par exemple, si le réfrigérant liquide entrant dans l'absorbeur 16 par l'intermédiaire du syphon 34 refroidit la solution de sel à 56 $ à 41°C, la pression de l'absorbeur e.t la pression de l'évaporateur tombent à 6,7 mm Hg, 10 ce qui correspond à la tension de vapeur de cette solution à 41 °C. A cette pression, 1'évaporateur fonctionne à 5°C pour produire de l'eau refroidie à 7°C. En conséquence, l'installation peut produire une basse température désirée dans 1'évaporateur,tout en utilisant l'air ambiant à une température relativement élevée 1 5 comme milieu de refroidissement final et tout en utilisant une solution de sel relativement peu concentrée qui ne produit pas de température suffisamment basse dans 1'évaporateur lorsqu'on utilise le refroidissement classique de l'absorbeur par l'air ambiant. 20 Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. 72 11459 7 2132318 REVENDICATIONS 1. Réfrigérateur à absorption comportant un évaporateur pour évaporer un réfrigérant liquide, un absorbeur destiné à recevoir la vapeur du réfrigérant à partir de 1'évaporateur et à 5 absorber la vapeur dans un absorbant liquide, un générateur destiné à dégager la vapeur du réfrigérant de l'absorbant liquide et un condenseur pour condenser la vapeur dégagée du réfrigérant, réfrigérateur caractérisé en ce qu'il comporte un conduit pour transporter le réfrigérant liquide à partir de 1'évaporateur en 10 relation d'échange de chaleur avec l'absorbeur de manière à refroidir l'absorbant liquide et évaporer le réfrigérant liquide, et un conduit pour évacuer le réfrigérant évaporé" de l'absorbeur. 2. Réfrigérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit destiné à évacuer le réfrigérant évaporé de 15 l'absorbeur-comporte un dispositif de pompage destiné à favoriser l'évacuation de la vapeur du réfrigérant de l'absorbeur. 3. Réfrigérateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de pompage comporte un électeur présentant un conduit de plus petite section droite interne relié pour 20 recevoir la vapeur du réfrigérant à partir du générateur et décharger ladite vapeur et la vapeur entraînée à partir de l'absorbeur dans le condenseur. 4. Procédé de mise en oeuvre d'un réfrigérateur à absorption dans lequel la vapeur du réfrigérant est dégagée à partir d'une par chauffage de la solution , 25 solution du réfrigérant dans un absorbant liquidé/, est condensee par échange de chaleur avec un courant d'un fluide de refroidissement, est évaporée dans un évaporateur et est réabsorbée par 1'.absorbant liquide dans un absorbeur qui communique avec l'évaporateur, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à refroidir 30 l'absorbant contenu dans l'absorbeur en acheminant le réfrigérant liquide provenant de 1'évaporateur en relation d'échange de chaleur avec l'absorbant contenu dans l'absorbeur et en évaporant ainsi le réfrigérant liquide de manière à abaisser la température et par suite, la pression régnant dans l'absorbeur,et à faire 35 apparaître la basse pression dans 1'évaporateur, et à condenser ultérieurement le réfrigérant évaporé résultant par échange de chaleur avec le courant du fluide de refroidissement. 72 11459 8 2132318 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réfrigérant évaporé est évacué de l'absorbeur et en relation d'échange de chaleur avec le courant du fluide de refroidissement par aspiration au moyen d'un courant de la vapeur du réfrigérant qui est dégagée/en chauffant une solution du réfrigérant dans un absorbant liquide. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le courant de fluide de refroidissement est l'air ambiant.