Brevet FR2225189A1 — publié le 19741108

la présente invention concerne un procédé destiné à empe- cher la formation de brouillard par condensation de vapeur dans un courant d'air chaud et humide qui, après avoir été directement en contact avec de l'eau, par exempte dans un appareil de contact ou d'échange de chaleur, est évacué à une température plus élevée que la teTs1pérature de l'atmosphère. L'appareil de contact peut etre une tour de refroidissement, un appareil d'évaporation ou d'épuration, comprenant un corps de contact ou garniture dféchange de chaleur équipé de canaux ou passages dans lesquels circulent simultanément l'eau et l'air. Dii fait du processus d'échange de chaleur qui s'y produit, l'air prend une humidité élevée et une température qui, en particuller pendant la saison froide, est supérieure à la température ambiante. De ce fait, lorsque l'air humide et souvent saturé est évacué de l'appareil de contact à l'atmosphère, il se refroidit et sa vapeur se condense sous la forme de brouillard.Au voisinage d'une tour de refroidissement, par exemple, la formation du brouillard est souvent estremement gênante, en particulier lorsque les températures extéfl%eure sont inférieures à zéro degré, car, dans ce cas, le brouillard se dépose sous la forme de glace ou verglas sur les routes, les murs des maisons, etc., dans le voisinage. les brouillards peuvent également réduire la visibilité dans le voisinage de la tour de refroidissement. La présente invention a pour but de supprimer cet inconvénient. Dans ce but, l'air chaud et humide sortant de l'appareil de contact est refroidi d'abord, pendait que l'eau se dépose, dans un échangeur de chaleur de récupération dans lequel s'effectue un échange de chaleur indirect avec l'air extérieur.La faible humidité absolue de l'air ainsi traité est telle qutaprès le mélange de l'air refroi- di et partiellement séché avec l'air extérieur chauffé dans l'é- changeur de chaleur, les conditions du mélange sont telles que sa température et son humidité ne dépassent pas d1une manière nuisible les valeurs correspondant à la courbe de la vapeur d'eau saturée lorsqu'il est évacué à I'atmosphère. L'inversion sera décrite plus en détail en regard des des- sins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur les quels la figure 1 représente un diagramme de températures et d'humidité, appelé ci-aorès le diagramme t-x, correspondant à un premier mode d'exécution du procédé de l'invention; Ja figure 2 représente schématiquement un dispositif destiné a Ja mise en oeuvre du procédé selon l'invention; et les figures 3 et 4 retrésentent de manière correspondante un autre mode de réalisation de l'invention. les ordonnées du diagramme t-x des figures 1 et 5 représentent les teneurs absolues x en vapeur, par exemple en grammes par Xg d'air, et les abscisses la température t en degré centigrades Une courbe 10 du diagramme correspond à de l'air dont l'humidité relative est de cent pour cent. La figure 2 représente un échangeur de chaleur 12, de recu péra-tion de l'humidité qui, de préférence, est en forme de feuil les ou tôles verticales ou debout ménageant entre elles des in- tervalles reliés les uns aux autres par groupes et comprenant des orifices d'entrée ou de sortie communs dans chaque groupe. Un intervalle sur deux est associé à un groupe et un autre intervalle sur deux à l'autre groupe. Des gents circulant dans chaque groupe d'intervalles effectuent alors indirectement, c1est-à-dire par l'intermédiaire des parois en feuilles, des échanges de chaleur les uns avec les autres. Comme on le voit sur la figure 2, un courant d'air 14 pénètre dans lléchangeur de chaleur par un passage d'entrée 16 commun à l'un des groupes dtintervalles.On considère que la température du courant d'air 14 est de .400C, qu'il est saturé et que de ce fait il est représenté par le point A sur la courbe de saturation 10 de la figure 1. le courant d'air 14 provient, par exemple, d'un appareil de contact 18, tel que la tour d; refroidissement décrite dans le brevet français N 1 428 875, d'un épurateur ou d'un appareil d'évaporation, etc. Lorsque le courant d'air passe par l'échangeur de chaleur 12, il est refroidi à une température de 150C par exemple qui correspond au point B de la courbe de saturation 10 de la figure 1. Du fait que l'air était saturé au début de son refroidissement, il suit la courbe 10 d'où il s'ensuit eue l'eau se dépose et aue l'humidité absolue de l'air se réduit en fonction de la différence entre les valeurs des ordorinées des points A et B. On corsidère que la température de 1 air extérieur est de -200C,c'est-à-dire qu'elle correspond au point C du diagramme t-x. le plus souvent, pour une température aussi faible, l'air est complètement ou pratiquenient complètern#nt saturé d t humidité 2 de sorte que le point C se trouve sur la courbe de saturation 10 où immédiatement en dessous de celle-ci. Au contraire, son hùn-~- dité absolue est très faible à une basse température. Un courant 20 de cet air extérieur passe par le passage d'entrée 21 de l'autre groupe d'intervalles de l'échangeur de chaleur 12.Sa direction croise celle du courant d'air chaud 14. Sans accroissement de son humidité, l'air extérieur est chauffé dans l'échangeur de chaleur à une température qui correspond au point D qu'on suppose dans cet exemple être de 300C, si l'on tient compte du rendement de l'échangeur de chaleur. les deux#courants d'air 24, 25 sortant de l'échangeur de chaleur à une température qui correspond aux points B et D, sont alors mélangés après l'échangeur dans une chambre 26 et lton suppose que les conditions de température et d'humidité de l'air mélangé correspondent au r:-:int E de la courbe, c'est-à-dire 25,5 C de la courbe 28 de la figure 1 qui relie les points B et D.Un ventilateur 30 refoule le mélange d'air à l'atmosphère dans la direction de la flèche 32. le mélange est alors refroidi à une température de -20tC mais le point correspondant du diagramme est situé près de la courbe 34, la tangente au point C de la courbe de saturation 10,ou en dessous de cette courbe. En conséquence, il ne se produit aucune condensation de vapeur d'eau. Dans l'exemple des figures 1 et 2, la quantité d'air e:xté- rieur est de 250 pour cent si la quantité d'air qui sort de l'appareil de contact 18 est de 100 pour cent, c'est-à-dire qu'elle est deux fois et demie plus élevée. le point de mélange E est situé un peu en dessous de la tangente 34.Si, cependant, conformément au mode de réalisation des figures 3 et 4, on introduit -350 pour cent d'air extérieur à l'échangeur de chaleur 12, toutes autres conditions étant les meAmes, l'air humide provenant de l'appareil de contact 18 est encore plus refroidi, c'est-à dire que sa températuro descend jusqu'à la valeur de 11 C qui correspond au point F, tandis que l'air extérieur est chauffé à une température de 200C qui correspond au point T-I situé en dessous de la liste 34. Dans la chambre 26, l'air mélangé prend une température de 170C qui correspond au point S. 250 pour cent de l'air extérieur sont nécessaires pour cet échange de chaleur. De ce fait, il reste cent pour cent d'air extérieur chauffé à 20 C, dont le courant est indiqué par la flèche 27 et qui peut être utilisé, par exemple, par dérivation dans un conduit 36 vers l'appareil de contact 18 dans le cas où ce dernier nécessite de l'air dont la température est plus élevée. L'air à cent pour cent en excès correspond à la quantité d'air qui sort de l'appareil de contact 18 dans le courant d'air 14. Dans une modification de cette variante, une cloison est disposée suivant la ligne en traits mixtes 37 et si le corps de l'échangeur est disposé d'une façon correspondante, l'air extérieur peut circuler par deux passages séparés l'un de l'autre, indiqués schématiquement par la ligue en traits mixtes 38. Une tel le disposition implique que le volume d'air extérieur qui passe par le ventilateur 30 peut btre réduit lorsque les conditions atmosphériques sont telles que la formation du brouillard peut castre évitée avec une quantité d'air extérieur moindre que celle qui est nécessaire pendant la période la plus froide. Dans cer taies conditions climatiques, le ventilateur 30 peut être arretd complètement. On réduit ainsi la consommation d'énergIe du ventilateur 30 et en meme temps on récupère complètement la chaleur de l'air traité 27, pendant toute l'année. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent mettre apportées ax procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de J1invention. DICATID C#TT 0?#.B 1. Procédé destiné a empêcher la formation de brouillard par condensation de vapeur dans un courant d1 air chaud et humide évacué à l'atmosphère à une température plus élevée que la température de celle-ci, ca-actérisé en ce que le courant d'air chaud et humide est refroidi d'ab-'nrd, pendant que l'eau qutil contiens se dépose, dans un échangeur de chaleur de récupération où il effectue un échange de chaleur indirect avec de l'air extérieur, de manière à atteindre une faible humidité absolue telle qu'après le mélange de l'air ainsi refroidi et partiellement séché avec de l'air extérieur chauffé dans l'échangeur de chaleur, la vapeur ne se condense pas lorsque le mélange est évacué à l'atmosphère. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le débit d'air extérieur passant dans l'échangeur de chaleur est plus élevé que le débit d'air chaud et humide, le débit d'air extérieur étant au moins le double du débit d'air chaud et humide. 3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, considérées ensemble, l'air humide étant dégagé d'un appareil de contact, caractérisé en ce qu'un excès d'air extérieur est introduit dans l échangeur de chaleur de manière qu'une partie de cet air puisse etre utilisée pour d'autres applications, par exemple comme agent de travail dans l'appareil de contact. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la partie de 11 air -extérieure utilisée pour d'autres applications circule dans 11 échangeur de chaleur dans un passage séparé de celui par lequel passe le reste de l'air extérieur, le volume de la partie restante de l'air extérieur étant réduit lorsque les conditions climatiques sont telles qu'il faut une quantité moindre d'air extérieur pour éviter la formation de brouillard.