Brevet FR2284358A1 — publié le 19760409

La présente invention concerne les appareils de contact entre un gaz et un liquide et plus précisément, un appareil du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Aiéri- que nO 3 792 841. L'appareil de contact décrit dans le brevet précité comprend essentiellement un corps de contact destiné à des tours de refroidissement à courants croisés, le corps de contact comprenant des feuilles d'une matière ondulée dont les plis on ondulations sont inclinés dans des directions différentes dans les feuilles adjacentes. Les inclinaisons des ondulations des feuilles sont choisies afin qu'elles assurent un échange optimal très important entre le gaz et le liquide circulant dans le corps de contact. Dans les corps de contact du type considéré, le liquide qui s'écoule verticalement dans les passages formés dans le corps entre les ondulations des feuilles de celui-ci, est affecté par le courant de gaz qui traverse le corps transversalement à la direction d'écoulement du liquide. Ce courant de gaz a tendance à déplacer latéralement le liquide dans le corps et peut même chasser le liquide du corps, sous forme de gouttelettes qutil entrain. Ce déplacement latéral du liquide accroît notablement la résistance à l'écoulement du gaz et provoque le barbotage et le moussage du liquide entre les feuilles si bien que le liquide a tendance à entre chassé.Le corps de contact du brevet précité résout ces problèmes et réduit la migration du liquide entraîné par le courant de gaz, tout en empêchant la formation de gouttelettes de liquide dans le corps de contact. Bien qu'un tel corps soit très satisfaisant, on constate aussi que, lorsqu'on utilise des corps de contact de ce type dans des tours de grande hauteur, par exemple de 1,8 m et plus, le liquide du corps a tendance à migrer vers le c8té de sortie du gaz du corps et à se rassembler en étant chassé sous forme de gouttelettes ; le rendement de la tour de refroidissement de grande hauteur peut ainsi entre réduit. Cette caractéristique peut aussi se présenter lorsque le débit du gaz dans le corps est très élevé ou lorsque le débit du liquide est trop élevé par rapport aux conditions optimales de travail. L'invention concerne un appareil de contact gazliquide dans lequel la totalité du liquide en pratique circulant dans le corps est maintenue dans celui-ci et est.di- rigée vers le coté d'entrée de gaz, si bien que les effets de la migration du liquide sont annulés. Elle concerne aussi un dispositif assurant la direction du liquide du côté de sortie du gaz vers le côté d'entrée, dans un corps de contact d'une tour de refroidissement, d'un dispositif de refroidissement par évaporation ou analogue. Elle concerne aussi un appareil de contact gaz-liquide du type décrit dont la construction est relativement peu cot- teuse et dont la réalisation est simple. Elle concerne aussi une plate de distribution de liquide ou un dispositif correcteur, destiné aux corps de contact gaz-liquide, de type relativement simple et peu coû- teux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une coupe verticale schématique partielle d'un dispositif de refroidissement par évaporation ou d'une tour de refroidissement selon l'invention - la figure 2 est une perspective partielle avec des parties arrachées représentant la disposition relative de la plaque de distribution et des corps de contact de la tour de refroidissement ; et - la figure 3 est une coupe partielle agrandie représentant la disposition de bandes de distribution de liquide selon itinvention, placées entre deux corps de contact alignés l'un au-dessus de l'autre. La figure I représente une tour 10 de refroidissement selon l'invention, comprenant plusieurs corps 12 de contact montés dans la tour de toute manière classique et disposés verticalement de façon générale, mais les corps sont lé- gèrement espacés. Les corps de contact sont placés près d'un orifice 14 du boîtier 10, transmettant le gaz de refroidissement. L'orifice peut être recouvert d'une grille 16, par exemple une toile métallique le cas échéant. La base 18 de la tour 10 comprend une chambre ou une cuve 20 qui rassemble le liquide et plusieurs organes 22 en U placés transversalement à la chambre et supportant les corps 12. Le liquide qui doit être refroidi est transmis aux corps 12 à la partie supérieure de la tour de refroidissement par un distributeur 24 de réalisation classique. Par exemple, celui-ci peut comprendre une tuyauterie d'alimentation ayant des trous de sortie à sa face inférieure, bien qu'il puisse aussi être d'un type rotatif ou mobile d'une autre manière. En outre, un ou plusieurs corps répartiteurs 26, aussi de type classique, peuvent être le cas échéant montés afin qu'ils assurent la distribution uniforme du liquide au bord supérieur 28 du corps supérieur 12. Comme représenté sur la vue partielle de la figure 2, les corps 12 comprennent de minces feuilles-ou couches qui sont avantageusement repliées ou ondulées et placées verticalement, les bords verticaux 30 des feuilles étant perpendiculaires à la direction d'écoulement du gaz. Les plis ou ondulations des couches adjacentes se croisent suivant un angle prédéterminé, comme décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique nO 3 792 841. Les feuilles sont fixées les unes aux autres en des points de contact d'ondulations adJacentes, par exemple par une colle convenable ou analogue. A titre illustratif, les traits pleins 32 de la figure 1 représentent les ondulations d'une couche sur deux, et les traits interrompus 34 représentent les ondulations des couches intermédiaires. De cette manière, les ondulations des feuilles adjacentes forment des passages ou canaux allant d'un bord vertical ou côté 36 des corps de contact (c'est-àdire du côté d'entrée de gaz) à l'autre côté 38 (le côté de sortie de gaz). Ainsi, les canaux ont des inclinaisons complémentaires, et leur largeur varie de façon continue entre une valeur nulle aux points de contact entre les couches et une valeur égale au double de la hauteur des ondulations. Les feuilles peuvent entre en fibres de cellulose ou d'une matière minérale telle que l'amiante. On note que la construction décrite des corps de con tact est telle que l'eau répartie par le distributeur 24 s'écoule en descendant le long des deux côtés des feuilles dans les corps de contact sous forme d'un film,suivant un trajet sinueux assurant une interaction très importante entre les courants de liquide et de gaz.Ainsi, alors que l'eau descend sous forme d'un film mince le long des feuilles des corps de contact, en direction sensiblement verticale, le courant formé par le film change de direction lorsque ce film suivant une feuille en direction inclinée vers le bas, vient à un point de contact entre cette feuille et la feuille adjacente.Le gaz de refroidissement, par exemple de l'air, pénètre d'autre part par les orifices délimités par les canaux dans le côté 36 d'entrée des corps, en direction sensiblement horizontale, et circule dans les passages vers les côtés 38 de sortie. Comme décrit dans le brevet précité, les ondulations 32 sont inclinées vers le bas avec un angle différent de celui d'inclinaison des ondulations 34 des feuilles adjacentes, en sens opposé. Ainsi, les ondulations 34 sont inclinées vers le haut par rapport à ia direction d'écoulement du gaz, avec une inclinaison plus faible que celles des ondulations 32 si bien que la bissectrice de l'angle des ondulations des feuilles adjacentes est inclinée vers le bas vers le côté d'almission d'air des corps de contact. Grâce à cette construction, le film liquide a une composante latérale d'écoulement qui est supérieure, pour les ondulations 34, à celle des ondulations 32 si bien que lteffet global est le maintien des films le long des feuilles lorsque le courant horizontal d'air exerce une force latérale en sens opposé à la composante latérale due à l'inclinaison de la bissectrice de l'angle des ondulations. Ainsi, le liquide a moins tendance à migrer vers le côté 38 de sortie de gaz des corps de contact. Dans les tours de refroidissement très hautes du type représenté sur la figure 1, une certaine quantité de liquide a cependant tendance à migrer vers le c8té 38 de sortie des corps et même hors de ce côté. Cette caractéristique peut se présenter notamment lorsque le débit de gaz et supérieur à la valeur optimale voulue. Dans ce cas, le courant de gaz a un effet accru sur le liquide et a tendance à chasser celui-ci vers le côté de sortie de gaz et même à former des gouttelettes qui peuvent être chassées du corps. L'invention met en oeuvre plusieurs corps séparés de contact 12 alignés verticalement, permettant la résolution des problèmes posés, par mise en oeuvre d'un dispositif correcteur tel que la totalité du liquide circule sur toute la hauteur du corps de contact dans la tour de refroidissement.Les corps de contact sont montés dans la tour afin que leurs bords horizontaux inférieurs 40 (c'est-à-dire les bords de sortie de liquide) et leurs bords supérieurs 42 d'entrée de liquide soient légèrement espacés et délimitent un espace ou canal 44 disposé sur toute la largeur du corps de contact. Selon l'invention, une bande 46 de distribution de liquide est logée dans ce canal, le long du côté de sortie de gaz des corps. Cette bande comprend simplement une plaque imperméable à l'eau, placée dans le canal formé entre les corps. La plaque peut simplement reposer sur le côté 42 du corps inférieur ou elle peut être montée entre les deux corps adjacents dans le canal 44 de toute manière commode. La plaque est avantageusement disposée de manière réglable afin que sa profondeur de pénétration entre les corps, ctest-à- dire la profondeur d'introduction dans les corps à partir du c8té 38 de sortie, puisse entre réglée en fonction des conditions de fonctionnement de la tour de refroidissement.Cette plaque peut être en toute matière imperméable au liquide, par exemple en métal ou en matière plastique, et elle est de préférence en matière qui n'est pas affectée par le liquide traité dans la tour. L'effet de la bande 46 de distribution est de diriger le liquide qui migre vers le c8té de sortie du gaz du corps, près du bord 40 de sortie, vers le côté arrière ou d'entrée de gaz du corps et dans le corps inférieur de contact, en une position éloignée du côté de sortie de gaz de ce corps inférieur. De cette manière, la plaque de distribution corrige la circulation du liquide dans les corps de contact afin que le liquide ne soit pas chassé des corps par les bords de sor tie de gaz. Comme représenté sur la figure 1 qui correspond à une tour de refroidissement extrêmement haute, plusieurs corps indépendants de contact peuvent être montés avec des bandes séparées 46 de distribution de liquide placés entre les corps. Bien que les bandes 46 puissent entre de simples plaques planes, elles peuvent aussi comprendre des parties 48 en saillie dépassant du bord de sortie de gaz des corps comme représenté sur les figures 1 et 2. Ces parties en saillie sont de préférence inclinées vers le haut, et elles peuvent être réalisées afin de rassembler ou prélever les gouttelettes de liquide qui peuvent être chassées du corps de contact par le côté de sortie de gaz de celui-ci, au-dessus du côté 40 de sortie de liquide. Le liquide des gouttelettes prélevées est renvoyé le long de la saillie 48, sur la partie plane de la bande 46, entre les corps adjacents de contact et vers le côté arrière ou d'entrée de gaz des corps, vers le corps inférieur de la paire.La longueur de la saillie 48 dépend des conditions de fonctionnement dans la tour et elle est telle que la totalité en pratique des gouttelettes de liquide qui peuvent être chassées du corps est prélevée par la bande et renvoyée dans le corps inférieur. Lorsque la formation de gouttelettes de liquide ne pose pas un problème dans les tours de refroidissement, la bande peut entre réalisée comme représenté sur la figure 3, sous forme d'une simple plaque plane disposée entre les bords 40 et 42 des corps. Cependant, il est avantageux que la plaque comprenne un flasque perpendiculaire 50 placé le long du côté 38 de sortie de gaz des corps afin que le liquide ne puisse pas être chassé des corps par les ondulations inférieures de ceux-ci. Ainsi, le liquide circulant dans les ondulations inférieures, près du bord 40 de sortie de liquide, ne rencontre pas un point de contact entre les feuilles adjacentes si bien que sa direction d'écoulement n'est pas inversée ; ainsi, il a tendance à continuer à s'écouler hors du corps de contact en l'absence du flasque 50 monté sur la plaque.Ce flasque renvoie le liquide vers le côté d'entrée de gaz du corps, sur la plaque 46 et dans le corps inférieur. Bien que la description qui précède concerne essentiellement l'utilisation d'une bande de distribution de liquide adjacente au côté de sortie de gaz des corps, on note qu'une plaque de construction analogue peut aussi entre utilement disposée près du côté d'entrée de gaz. Les figures 2 et 3 représentent en détail une telle plaque qui comprend de façon générale un organe en T comprenant une partie plane 52 de distribution disposée dans l'espace 44 entre les corps de contact, et un flasque 50 placé le long du bord 36 d'entrée de gaz. Ce flasque est tel que le liquide circulant dans les ondulations près du bord inférieur 40 du corps supérieur et vers le côté d'entrée de gaz ne quitte pas les ondulations mais est renvoyé vers le corps inférieur, en une position qui se trouve vers l'intérieur par rapport au bord d'entrée de gaz.La dimension de la plaque 52 est avantageusement telle qu'elle provoque le dépôt du liquide sur le corps inférieur dans des positions pour lesquelles le liquide est renvoyé vers le centre du corps et rencontre des points de contact entre les ondulations, si bien que sa direction d'écoulement est inversée, afin que le liquide suive un passage sur toute la longueur du corps de contact. Ainsi, l'invention concerne un appareil de contact gaz-liquide ou une tour de refroidissement tel que a totalité du liquide transmis aux corps de contact de la tour circule sur toute la hauteur de ces corps. La combinaison des corps de contact du type décrit dans le brevet précité des Etats Unis d'Amérique nO 3 792 841 et des bandes de distribution 46, 52 permet la réalisation d'un ensemble extrêmement efficace à courants croisés donnant un contact complet entre le liquide et le gaz pour pratiquement la totalité des conditions de circulation de gaz et de liquide. Le corps de contact ainsi réalisé empêche la formation de gouttelettes de liquide, et les bandes de distribution renvoient les gouttelettes éventuellement formées et assurent la circulation de la totalité du liquide sur toute la hauteur des corps dans le cas d'une tour très haute. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre, qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Appareil de contact gaz-liquide, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux corps de contact alignés verticalement, comportant des bords horizontaux et verticaux, les bords horizontaux adjacents des corps étant légèrement espacés, les corps comprenant des passages allant d'un bord vertical à l'autre, les bords horizontaux étant ouverts afin qu'ils permettent l'admission du liquide dans les passages, et une bande de distribution, imperméable aux liquides est placée entre les bords horizontaux adjacents et distants des corps, transversalement à un bord vertical, afin qu'elle dévie le liquide près de ce bord vertical vers l'autre bord vertical, dans le corps de contact placé au-dessous de la bande. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps de contact comprennent deux parois latérales verticales placées entre les bords verticaux, et la bande de distribution de liquide est placée entre les parois latérales. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bande de distribution de liquide est montée de façon réglable entre les corps si bien que la pénétration de la bande entre les corps, vers l'intérieur par rapport au bord vertical,peut être réglée. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier bord vertical des corps de contact est placé sur le côté du corps qui est opposé à celui par lequel le gaz pénètre dans les corps. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bande de distribution comprend une saillie placée à l'extérieur des corps près du premier bord vertical et destinée à rassembler les gouttelettes de liquide chassées hors du corps supérieur de contact par le gaz, et à renvoyer les gouttelettes dans le corps inférieur de contact. 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps de contact sont de réalisations pratiquement identiques, et ils comprennent chacun deux jeux de feuilles ondulées, dont les ondulations sont disposées dtun bord ver tical à l'autre, les feuilles du premier jeu étant alternées avec celles du second jeu, afin que les ondulations des feuilles du premier jeu recoupent celles des feuilles du second jeu et forment ainsi des passages. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ondulations des feuilles du premier jeu sont inclinées vers le haut dans le sens d'écoulement du gaz, et les ondulations du second jeu de feuilles sont inclinées vers le bas dans ce sens d'écoulement du gaz, les inclinaisons des ondulations croisées tétant pas symétriques par rapport à un plan vertical perpendiculaire à la direction du courant de gaz lorsque celui-ci pénètre dans les feuilles, les ondulations du premier jeu étant plus inclinées par rapport à un plan horizontal que les ondulations du second jeu, la bissectrice de l'angle des ondulations des deux jeux étant inclinée vers le bas en sens opposé au sens d'écoulement d'air. 8. Appareil de contact gaz-liquide à courants croisés, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux corps de contact, distants et alignés verticalement, comprenant chacun deux bords horizontaux délimitant respectivement des bords d'entrée et de sortie de liquide, et deux bords sensiblement verticaux délimitant des bords d'entrée et de sortie de gaz respectivement, le bord de sortie de liquide ou bord supérieur étant disposé au-dessus du bord d'entrée de liquide du corps inférieur et légèrement au-dessus de celui-ci afin que les deux corps délimitent entre eux un espace, les corps ayant chacun deux jeux de feuilles ondulées dont les ondulations vont d'un bord vertical à l'autre, les feuilles du premier jeu étant alternées avec celles du second, les ondulations des feuilles du premier jeu recoupant celles des feuilles du second jeu, les ondulations croisées délimitant des passages allant d'un bord vertical à l'autre dans le corps, les ondulations des feuilles prenant appui contre celles d'une feuille adjacente afin que les feuilles se touchent à l'endroit où les crêtes des ondulations respectives se recoupent, les ondulations du premier jeu de feuilles étant inclinées vers le haut suivant le sens d'écoulement du gaz, les ondulations du second jeu de feuilles étant inclinées vers le bas dans le sens d'écoulement du gaz, les inclinaisons des ondulations croisées n1 étant pas symétriques par rapport au courant de gaz pénétrant par le bord d'entrée de gaz du corps de contact, les ondulations du premier jeu de feuilles étant plus inclinées par rapport à un plan horizontal que les ondulations du second jeu de feuilles, et délimitant une bissectrice, entre les ondulations des deux jeux, inclinée vers le bas en sens opposé au sens d'écoulement de l'air, et une bande de distribution de liquide, imperméable au liquide et placée dans l'espace entre les bords horizontaux des corps de contact, cette bande étant disposée le long des bords de sortie de gaz afin qu'elle dévie le liquide près du bord de sortie de gaz du corps supérieur de contact vers le bord d'entrée de gaz de celui-ci et dans le bord d'entrée de liquide du corps inférieur de contact. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bande de distribution de liquide est montée de façon réglable dans l'espace compris entre les corps de contact, si bien que la profondeur de pénétration de la bande entre les corps, vers l'intérieur par rapport aux bords de sortie de gaz peut être réglee. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce la bande de distributiqn comprend une saillie disposée à l'extérieur des corps près des bords de sortie de gaz et destinée à rassembler les gouttelettes de liquide chassées du corps supérieur par le gaz et à renvoyer ces goutteletes dans le corps inférieur de contact. 11. Appareil selon l'une des revendications 5 et 10, caractérisé en ce que la saillie est repliée vers le haut, à ltextérieur du corps de contact, par rapport au plan de la partie de la bande qui est disposée entre les corps de contact. 12. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde bande de distribution de liquide placée dans l'espace délimité entre les bords horizontaux opposés des corps de contact et le long des bords d'entrée de gaz. 13, Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bande de distribution de liquide est une bande plate et comprend un flasque vertical disposé le long du bord de sortie de gaz des corps de contact.