Brevet FR2176608A1 — publié le 19731102

La présente invention concerne une installation pour le refroidissement d'un liquide, principalement à usage industriel. On connaît déjà des installations destinées à refroidir à partir de fluides réfrigérants quelconques des liquides industriels parmi lesquels il est possible de citer notamment l'eau, les huiles, les solvants, etc.. Les réfrigérants atmosphériques, constitués de tours en beton armé de profil hyperbolique dans lesquelles, par circulation à contre-courant d'air de refroidissement, le liquide se condense, ruisselle et se refroidit au cours de sa descente, constituent des installations complexes dans leur réalisation du fait de l'importance de leurs dimensions. Les appareils dans lesquels circulent en vue de refroidir le liquide, un fluide frigorigène, de l'eau glacée, une saumure ou de l'air frais, ont des valeurs de rendement peu élevées ce qui abaisse d'autant l'intérêt de chaque installation puisque son temps d'amortissement est long alors qu'en fait elle n'est destinée à traiter pour les refroidir que des liquides d'usage courant dont le prix de revient intervient peu ou pas. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant une installation de volume réduit, d'un fonctionnement particulièrement sûr et de conception remarquablement simplifiée, donc peu onéreuse. Elle exige la combinaison de deux dispositifs classiques dans leur utilisation et leur réalisation, l'action d'un premier dispositif sur le second en vue d'améliorer notablement le refroidissement du liquide à l'intérieur du deuxième dispositif étant indiscutable. Â cet effet, cette installation pour le refroidissement d'un liquide, principalement à usage industriel, est caractérisée par le fait qu'elle comprend en combinaison une batterie de tubes verticaux dont 1' extrémité supérieure ouverte de chacun est reliée à la source de liquide à refroidir et est agencée de manière que le liquide s'écoule par capillarité, de haut en bas, le long de la face interne de la paroi latérale dudit tube en formant une veine fluide, l'extrémité inférieure de chaque tube débouchant au-dessus d'un réservoir comportant au moins un orifice d'évacuation du liquide, et un dispositif de soufflage d'air frais de refroidissement en direction de la batterie de tubes verticaux. Suivant une caractéristique complémentaire de la présente invention, chaque tube traverse le fond d'un cheneau de circulation du liquide de manière que son extrémité supérieure débouche à l'intérieur de ce dernier et que le liquide, après débordement, s' écoule par capillarité à l'intérieur du tube. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en coupe schématique verticale d'une installation selon l'invention ; La figure 2 est une vue en coupe transversale, selon la flèche II, de l'installation de la figure 1 La figure 3 est une vue de détail du cheneau de débordement du liquide disposé en partie haute de l'installation de la figure 1. L'installation selon l'invention pour le refroidissement d'un liquide industriel comprend essentiellement, entre les canalisations 1 d'amenée du liquide à refroidir et 2 du liquide refroidi un réservoir 3, parallèlépipédique, comportant en partie basse au moins un orifice 4 relié au conduit d'évacuation 2. on dispose au-dessus du réservoir 3, de préférence en diagonale de l'orifice 4, une batterie de tubes verticaux 5 dont l'extrémité supérieure ouverte de chacun est relié, à l'aide d'un dispositif que l'on va décrire ultérieurement, à la source 1 du liquide à refroidir. Selon une importante caractéristique de l'invention, Ilextrémit8 supérieure de chaque tube 5 est agencée de manière que le liquide industriel amené en vue de son refroidissement s'écoule par capillarité, de haut en bas, le long de la face interne 6 de la paroi latérale du tube en formant une veine fluide (figure 3). Le dispositif représenté, choisi à titre préférentiel, se compose d'un cheneau 7 comportant au moins un orifice 8 relié à la source 1 de fluide.Chaque tube vertical 5 traverse le fond du cheneau 7 de circulation du liquide de manière que son extrémité supérieure débouche à l'intérieur dudit cheneau, dont la section transversale est sensiblement en forme de U. Le liquide industriel contenu en 9 dans le cheneau s'écoule par débordement du bord 10 de l'extrémité supérieure du tube 5, ainsi qutil est représenté par les flèches il, et constitue un filet fluide qui se tient à la paroi du tube sous l'effet du phénomène de tension superficielle.De préférence, les bords 10 d'entrée du tube 5 sont arrondis et la surface interne 6 de sa paroi latérale est rigoureusement lisse afin que, en théorie, les propriétés physiques du liquide vis-à-vis du tube soient constantes pendant toute la phase d'écoulement de haut en bas, c'est-à-dire qu'il n'est créée aucune turbulence et que, par théorie, le régime du fluide est laminaire. Le nylon et le teflon par exemple sont des matériaux constitutifs des tubes 5 parfaitement appropriés à cette forme particulière de réalisation. L'extrémité inférieure de chaque tube 5 débouche au-dessus du réservoir 3 si bien que le liquide s'écoule en 12 pour grossir le volume 13 retenu dans le réservoir, ce volume étant progressivement évacué par la canalisation 1. L'utilisation de la batterie de tubes verticaux 5 permet d'augmenter notablement la surface d'échange thermique du liquide sur laquelle va agir un dispositif classique de soufflage d'air que l'on combine avec la batterie de tubes. Ce dispositif de soufflage d'air frais de refroidissement est par exemple un ventilateur 1 4 disposé en regard du tube 5 de manière qu'il propulse l'air frais en direction de la batterie de tubes verticaux.Le ventilateur 14 a été représenté à la figure 1 en avant de la batterie, porté par un bras 15 articulé et d'inclinaison variable, ledit bras étant fixé à la paroi verticale du réservoir 3 opposée à celle le long de laquelle sont dis-losés les tubes 5. Naturellement, cette dispositio- du ve-tilateur par rapport aux tubes n'est pas limitative ; il peut être disposé seul en arrière des tubes, en combinaison avec un second ventilateur chacun sur un c8té de la batterie, etc... et il peut de même être indépendant du réservoir. L'air frais de rsfrcidissement propulsé par le ventilateur en direction de craque tube 5 refroidit progressivement le liquide au fur et à mesure de son écoulement à l'intérieur de chaque tube. La température du liquide diminuant graduellement de haut en bas, sa tension superficielle augmente si bien que le liquide s' étale moins bien à la surface du tube, en partie basse de ce dernier, et son écoulement est de plus en plus facilité au fur et à mesure qu'il se déplace vers l'extrémité basse dudit tube. Selon une variante, on a donc intérêt à utiliser des tubes tronconiques à axe de symétrie vertical, tube dont le sommet virtuel du cne est disposé vers le bas. De même, une autre amélioration du système de refroidissement consiste à prévoir des perforations 16, par exemple circulaires, sur la paroi latérale de chaque tube, ce qui permet à une partie de l'air soufflé de pénétrer radialement en 17 le tube et, par contact direct avec la colonne verticale de la veine liquide d'améliorer le rendement de l'installation en abaissant d'une façon plus rapide la température du liquide à traiter. Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes d'application non plus qu'aux modes de réalisation ayant été mentionnés. On pourrait concevoir diverses variantes sans sortir pour autant du cadre de la présente invention et, par exemple, prévoir un dispositif de régulation comprenant, sur la conduite d'amenée 1 du liouide, une ou plusieurs vannes ou, de préférence, une turbomachine génératrice 18 du type "pompe" dont on fera varier le débit pour augmenter ou diminuer le volume de liquide à traiter selon, d'une part ses températures initiale (chaude) et finale (froide) et d'autre part son utilisation (quantité minimum nécessaire en fonction de son temps d'utilisation) tout en tenant compte des limites propres à l'installation, fonction notamment du diamètre interne des tubes qui détermine la surface d'échange thermique. REVENDICATIONS 1.- Installation pour le refroidissement d'un liquide, prilcipalement à usage industriel, caractérisée par le fait qu'elle comprend en combinaison une saut erre de tubes verticaux 5 dont l'extrémité supérieure ouverte de chacun est reliée a la source 1 du liquide à refroidir et est agencée de manière que le liquide s'ê- coule par capillarité, de haut en bas, le long de la face interne 6 de la paroi latérale dudit tube en formant une veine fluide, 1 'extrémité inférieure de chaque tube débouchant au-dessus d'un réservoir 3 comportant au moins un orifice d'évacuation du liquide 13, et un dispositif 14 de soufflage d'air frais de refroidissement en direction de la batterie de tubes verticaux. 2.- Installation selon la revendication 1 caractérisée par le fait que chaque tube 5 traverse le fond d'un cheneau 7 de circulation du liquide de manière que son extrémité supérieure débouche à l'intérieur de ce dernier et que le liquide, par débordenent, s'écoule par capillarité le long de la face interne de la paroi latérale du tube. 3.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que la paroi latérale de chaque tube est munie de perforations 16. 4.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée par le fait que les bords 10 de l'extrémité supérieure de chaque tube sont arrondis. 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée par le fait que chaque tube de la batterie est un tube tronconique à axe de s métrite vert:ical et dont le sommet virtuel du cane est disposé vers le bas. 6.- Installation selon l'ane quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée par le fait que la conduite 1 d'amenée du liquide à refroidir comporte une turbomachine génératrice du type "pompe" 18.