Brevet FR2266134A1 — publié le 19751024

La présente invention est relative aux installations de refroidissement d'un liquide par un gaz, destinées notamment à la réfrigération d'eaux industrielles par de l'air atmosphérique. Ces installations se présentent souvent sous forme de tours, dans lesquelles l'eau est refroidie par mise en contact avec de l'air atmosphérique, dans un dispositif à ruissellement. Dans ces installations, au niveau des dispositifs de mise en contact, le gaz et le liquide peuvent circuler à contre-courant ou bien perpendiculairement l'un à l'autre, suivant la technique des courants croisés. L'un ou l'autre de ces types d'installations comporte un dispositif de distribution d'eau par collecteur et tuyaux de distribution alimentant le dispositif de mise en contact. L'un des buts recherché dans de telles installations est d'obtenir un transfert maximal de calories de l'eau à l'air atmosphérique. C'est pourquoi, afin de réduire le plus possible les pertes de charge, les entrées pour l'air atmosphérique sont disposées à proximité immédiate du dispositif de mise en contact. Ceci peut avoir pour conséquence, en hiver, en période de gel, d'entraîner des formations de glace au niveau de ces entrées d'air. Cette glace s'accroche au système de ruissellement et peut être la cause de détériorations importantes du matériel. Souvent il n'est plus possible de mettre en service la tour, ce qui peut alors paralyser une unité au sein d'une usine. Dans certains cas , il arrive meme que la glace ainsi formée entrain la rupture de la charpente supportant le dispositif de mise en contact et de distribution d'eau. Le problème que l'on vient d'énoncer est particulièrement critique dans le cas de dispositif de mise en contact à courants croisés où les formations de glace peuvent apparaftre non seulement à l'entrée du dispositif mais aussi immédiatement en aval, car le flux d'air froid ne peut être alors suffisamment réchauffé lors de la traversée du dispositif de ruissellement et provoque le gel du llquide dans les zones d'éclaboussement Inférieures du dispositif de miss en contact Le but recherché est donc de perfectionner les installations existantes, du type à courants croisés, de façon à éviter la formation de glace ainsi que les inconvénients qui en découlent. L'invention a donc pour objet une installation de refroidissement d'un liquide par un gaz, comprenant une tour, un dispositif de mise en contact du liquide et du gaz du type à courants-croisés muni de moyens de distribution du liquide et d'un ensemble de ruissellement, ce dispositif etant placé à la base et à l'ex té rieur de la tour, et communiquant par des ouvertures, d'une part avec l'atmosphère, et d'autre part avec le volume intérieur de la tour Elle est caractérisée en ce que les moyens de distribution de liquide comprennent au moins deux circuits, situés à des distances différentes de la tour, le circuit le plus éloigné de la tour comportant de plus des moyens pour augmenter sensiblement son débit, lorsqu'au moins l'un des autres circuits n'est pas alimenté. Suivant un mode de réalisation, les moyens de distribution comprennent au moins deux bacs pouvant être alimentés sélectivement ou simultanément, le bac le plus éloigné de la tour comportant une paroi latérale externe de hauteur plus faible que celle des autres parois et servant de trop-plein. Suivant un autre mode de réalisation, il est prévu, au voisinage de la partie du dispositif de mise en contact la plus éloignéede la tour,une conduite supplémentaire munie de buses de projection d'eau, et autorisant un débit relativement important. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous, à propos de trois modes -de rBalisationwen se referant aux dessins annexes sur lesquels: - La Fig. 1 est une sue en coupe d'un premier type de dispositif de mise en contact à courants croisés équipant une tour - La Fig. 2 est une vue en plan du dispositif de mise en contact de la Fig. 1 - La Fig. 3 est une vue coupe d'un deuxième type de dispositif de mise en contact à courants croisés quipant une tour; - La Fig. 4 est une vue en plan du dispositif de mise en contact de la Fig. 3 - iLesFig. 5 et 6 représentent un troisième type de dispositif de mise en contact àcourants croisés;; Si l'on se réfère maintenant aux Fig. 1 et 2, on voit une installation de refroidissement comprenant une tour 1 entourée d'un dispositif classique de ruissellement à courants croisés 2. Un ensemble de persiennes disposées autour du dispositif de refroidis sapement 2, à faible distance de celui-ci,çonstitue une entrée d'air 3. Une canalisation d'arrivée d'eau 4 distribue, en parallèle, l'eau à plusieurs circuits constitués par des bacs extérieurs 5 et 6, intermédiaires 7 et 8 et intérieurs 9 et 10 du côté de la tour. Les bacs, 5, 7 et 9 s'étendent parallèlement entre eux, au-dessus du dispositif de ruissellement 2, sur une moitié de la périphérie de la tour. De plus,la paroi latérale 11, située près de l'entrée d'air 3, des bacs extérieurs 5 et 6 est plus basse que les autres parois 12 séparant les différents bacs entre eux. Des moyens d'obturation 13, par exemple des vannes permettent d'ouvrir ou de fermer les bacs destinés à être alimentés par la canalisation d'arrivée d'eau 4. En période de gel, ces moyens servent à fermer partiellement ou totalement les bacs qui alimentent les étages du dispositif de ruissellement 2 les plus éloignés de l'entrée d'air 3, ceci afin de suralimenter les autres parties du dispositif de ruissellement 2. Si les moyens d'obturation 13 des bacs intérieurs 9 et 10 et intermédiaires 7 et 8 sont partiellement fermés, le débit est plus grand dans les bacs extérieurs 5 et 6, ce qui crée une concentration d'eau chaude dans la partie du dispositif de ruissellement 2 proche de l'entrée d'air 3. Cette concentration d'eau chaude entraxe dans cette région une augmentation de la température tendant à s'opposer à la formation de la glace. Si l'on ferme totalement les bacs 7, 8 9 et 10 et qu'un débit d'eau suffisant est fourni par la canalisation 4 aux bacs 5 et 6, il se produit un débordement par dessus la paroi 11 entrainant un ruissellement sur les persiennes de l'entrée d'air 3. Cet écoulement forme un écran provoquant une augmentation des pertes de charge et de la température de l'air. Au niveau des surfaces de ruissellement, l'air ainsi réchauffé ne peut pas produire un refroidissement tel qu'il y apparaisse de la glace. Ce débordement de l'eau des bacs extérieurs 5 et 6 présente également l'avantage d'inonder les poteaux et persiennes de l'entrée d'air 3 qui peuvent être des supports éventuels de glaçons. Cette installation présente en outre l'avantage de permettre le refroidissement d'un débit efficace d'eau égal, quelque soit le nombre des bacs alimentés. Les Fig. 3 et 4 représentent un deuxième type de dispositif de mise en contact à courants-croiséscomprenant deux ensembles disposés symétriquement de part et dTautre d'une tour 14. Chaque ensemble comprend deux bacs d'alimentation 15 et 16, disposés côte à côte au-dessus d'un dispositif de ruissellement 17, et alimentés en série par une canalisation d'arrivée d'eau 18. Des vannes ou registres 19 mettent en communication l'un avec l'autre les bacs 15 et 16 et des orifices pratiqués dans le fond de ces bacs permettent de distribuer l'eau au dispositif de ruissellement. Lorsque l'installation est en marche, toutes les vannes 19 sont levées, et la totalité du dispositif de ruissellement 17 est alimentée. Par basse température,-toutes les vannes sont baissées, ce qui a pour conséquence.de n'alimenter que le seul bac extérieur 15. De même que dans le mode de réalisation précédent, on réalise ainsi, à proximité de l'en- trée d'air 22,une concentration d'eau chaude provoquant une élévation de température dans cette région. Selon une variante de réalisation de ces types d'installation de refroidissement illustrée aux Fig. 5 et 6,les bacs sont remplacés par un réseau de tuyaux 20 alimentés par la canalisation d'arrivée d'eau 18 et distribuant l'eau au dispositif de ruissellement 17. De plus,une conduite de section plus importante 21 que celle des tuyaux 20 de ce réseau est disposée au-dessus de l'entrée d'air 22, et alimentée directement par la canalisation d'arrivée d'eau 18 par l'intermédiaire d'un robinet 23. Cette conduite est munie de buses de projection permettant de déverser de l'eau sur l'entrée d'air 22. Comme dans le 6ss d'une alimentation par bacs, des moyens d'obturation permettant de limiter la distribution d'eau à la partie du dispositif de ruissellement disposée à proximité de l'entrée d'air 22. Par de très basses températures, on peut en outre ouvrir le robinet d'alimentation de la conduite extérieure pour que celle-ci déverse de l'eau chaude sur l'entrée d'air 22. On obtient ainsi un effet de protection contre le gel identique à celui obtenu par le débordement du bac extérieur décrit dans le premier exemple. REVENDICATIONS 1 / Installation de refroidissement d'un liquide par un gaz, comprenant une tour, un dispositif de mise en contact du liquide et du gaz du type à courants-croisés muni de moyens de distribution du liquide et d'un ensemble de ruissellement, ce dispositif étant placé à la base et à l'extérieur de la tour, et communiquant par des ouvertures, d'une part avec l'atmosphère, et d'autre part avec le volume intérieur de la tour, caractérisée en ce que les moyens de distribution de liquide comprennent au moins deux circuits, situés à des distances différentes de la tour, le circuit le plus éloigné de la tour comportant de plus des moyens pour augmenter sensiblement son débit, lorsqu'au moins l'un des autres circuits n'est pas alimenté. 20/ Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque circuit comprend au moins un bac muni de moyens d'obturation, par exemple, une vanne, pour le réglage du débit. 3 / Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les bacs sont alimentés en parallèle à partir d'une canalisation d'arrivée d'eau. 4 / Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les bacs sont alimentés en série, le bac le plus éloigné de la tour étant alimenté en premier par une canalisation d'arrivee, et alimentant lui-même le second bac. 5 / Installation selon l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que le bac le plus éloigné de la tour comporte une paroi latérale externe de hauteur plus faible que celle des autres parois, disposée au voisinage de l'ouverture par laquelle le dispositif de mise en contact communique avec ltatmosphère, et servent de trop-plein. 6 / Installation selon la revendication 1, caractérisien ce que chaque circuit est constitué de tuyaux alimentés en parallèle et munis de moyens d'obturation pour le réglage de leur débit. 7 / Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de distribution comprennent, au voisinage de l'ouverture par laquelle le dispositif de mise en contact communique avec l'atmosphère, une conduite supplémentaire munie de buses de projection de liquide, et autorisant, du côté de ladite ouverture, un débit relativement important. 8 ) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,du type comportant un ensemble de persiennes disposées dans l'ouverture mettant en communication le dispositif de mise en contact avec l'atmosphère, caractérisée en ce qu'au Ihoins une partie du débit supplémentaire est projetée sur les persiennes.