Brevet FR2304882A1 — publié le 19761015

La présente invention concerne les réfrigérants atmosphériques à tirage accéléré, et plus particulièrement ceux du type comprenant une chambre de mise en contact présentant une paroi supérieure et une ouverture d'entrée d'air périphérique, un réseau de distribution d'un liquide à refroidir disposé a' l'intérieur de la chambre, un corps d'échange thermique s'étendant sous le réseau de distribution, des moyens pour recueillir le liquide refroidi sous le corps d'échange thermique et des ventilateurs montés dans des ouvertures ménagées dans la paroi supérieure de la chambre pour aspirer l'air hors de la chambre et le rejeter directement dans l'atmosphère après son passage à travers le corps d'échange thermique. On connaît depuis longtemps des réfrigérants de ce type qui présentent des formes carrées, rectangulaires ou en T. Cependant, le fonctionnement de ces réfrigérants est quelquefois perturbé en présence de vents importants, car ces vents ont tendance à créer des perturbations sur le côté exposé au vent du réfrigérant, perturbations provoquant un phénomène de recirculation des gaz évacués dans l'entrée d'air du réfrigérant, ce qui nuit à son rendement. Pour résoudre ce problème de recirculation des gaz évacués on connalt également des réfrigérants du type précité comportant une chambre de forme cylindrique et des ventilateurs disposés suivant une ou plusieurs rangées concentriques à l'axe de la chambre. Cette symétrie de révolution permet d'éviter en grande partie le phénomène de recirculation des gaz et assure que les effets du vent sur la colonne de gaz sortant du réfrigérant sont les mêmes quelle que soit la direction du vent. Cependant, ces réfrigérants à ce,embre circulaire présentent des inconvénients dans le cas de très grosses installations. I1 est en effet souhaitable de conserver un rapport à peu près constant entre la vitesse de l'air à son entrée dans la chambre et la vitesse de l'air à travers le corps d'échange thermique. Or, la vitesse de l'air est proportionnelle à la section de passage qui lui est offerte. Si on prend le cas d'un corps d'échange thermique à contre-courants qui s 'étend sur toute la section de la chambre, cette section est proportionnelle au carré du diamètre de la chambre alors que la sec- tion de l'entrée de l'air, dont la longueur est égale au périmètre de la chambre, est proportionnelle au diamètre de cette chambre. Par conséquent, on est obligé, lorsque 1 on accroît la section de passage dans le corps d'échange thermique, d'augmenter la hauteur de l'entrée d'air proportionnellement au diamètre de la chambre. I1 en résulte donc, pour les réfrigérants de très grandes dimensions, des hauteurs d'entrée d'air extrêmement importantes, de l'ordre de 15 mètres et plus. Or, comme le réseau de distribution de liquide est dispose au-dessus de l'entrée d'air, plus on augmente la hauteur de cette entrée d'air, plus on est obligé d'augmenter la puissance de pompage nécessaire pour alimenter le réseau de distribution. Ceci, se traduit donc, pour des réfrigérants de grandes dimensions où les débits de liquide à traiter sont extrêmement importants, par une augmentation sensible du coût de l'installation de pompage.Le même problème se pose pour les réfrigérants à courants croisés dans lesquels le corps d'échange thermique a une forme annulaire,puisque la section de ce corps annulaire est une fonction du second degré de sa largeur radiale alors que son périmètre extérieur est une fonction du premier degré de cette même grandeur. La présente invention a pour but de fournir un réfrigérant atmosphérique du type précité qui présente sensiblement les mêmes qualités d'évacuation des gaz en présence de vent que les réfrigérants à chambre circulaire tout en ayant, comparativement à ces derniers, une hauteur de l'entrée d'air relativement réduite pour une même section de passage de l'air dans le corps d'échange thermique et un mme rapport entre la vitesse de l'air à l'entrée de la chambre et la vitesse de l'air dans le corps d'échange thermique. A cet effet, la présente invention a pour objet un réfrigérant atmosphérique du type comprenant une chambre de mise en contact présentant une paroi supérieure et une ouverture d'entrée d'air périphérique, un réseau de distribution d'un liquide à refroidir disposé à l'intérieur de la chambre, un corps d'échange thermique s'étendant sous le réseau de distribution, des moyens pour recueillir le liquide refroidi sous le corps d'échange thermique et des ventilateurs montés dans des ouvertures ménagées dans la paroi supérieure de la chambre pour aspirer l'air hors de la chambre et le rejeter directement dans l'atmosphère après son passage à travers le corps d'échange thermique, caractérisé en ce que ladite chambre comprend un noyau central et une couronne périphérique entourant ledit noyau et présentant un contour extérieur polygonal, lesdits ventilateurs étant disposés au moins en partie sur ladite couronne périphérique de telle sorte que la moitié au moins desdits ventilateurs de la couronne périphérique sont voisins d'au moins deux côtés adjacents dudit contour polygonal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématiqueen plan d'un premier mode de réalisation de réfrigérant atmosphérique à tirage accéléré selon l'invention - la Fig. 2 est une vue en coupe,suivant la ligne 2-2J d'une moitié du réfrigérant de la Fig. 1 ;; - la Fig. 5 est une vue en plan d'un second mode de réalisation de réfrigérant atmosphérique à tirage accéléré selon l'invention - la Fig. 4 est une vue en plan d'un troisième mode de réalisation de réfrigérant atmosphérique à tirage accéléré selon l'invention Si on se reporte aux Fig. 1 et 2, on voit un réfrigérant atmosphérique qui comprend une chambre 1 de mise en contact comportant une paroi supérieure 2 pourvue d'ouvertures 5 dans lesquelles sont disposés des ventilateurs 4 équipés de viroles 5 et une face latérale périphérique 6 ouverte sur une hauteur H au-dessus du sol pour former une entrée d'air (. Dans toute la sec- tion de la chambre 1, au-dessus de l'entrée 7, s'étend un corps d'échange thermique à contre-sourants 8 surmonté par un réseau de distribution 9 du liquide à refroidir, par exemple de liteau. Ce corps d'échange thermique et ce réseau de distribution ont été représentés de façon tout à fait schématique sur la Fig. 2, car ils sont parfaitement classiques en soi et connus des spécialistes de la technique. Enfin, sou le corps d'échange thermique 8 s'étend un bassin 10 de recueillement du liquide refroidi. Le contour de la paroi supérieure 2 de la chambre 1 a la forme d'un polygone étoilé à quatre branches présentant un centre de symétrie et dont les côtés adjacents sont perpendiculaires entre eux. Plus précisément, ce contour peut être défini comme celui de l'ensemble formé par la réunion d'un carré de côté de longueur 2 t avec quatre carrés de côté de longueur gagencés de manière à avoir chacun un de leurs côtés commun avec une partie d'un côté de longueur 2k, au milieu de ce côté de longueur 2 j. Si on appelle S1 la surface de ce réfrigérant, on a S1 = 8 x t2. En appelant R le rayon de la circonférence ayant la même surface que S1, on a1rR2 = R12 d'où Si P1 représente le périmètre du réfrigérant selon l'invention et P2 le périmètre d'un réfrigérant circulaire de me surface, on a P1 = 16 l et P2 = 21rR soit en faisant le rapport de ces deux grandeurs Fl = 16 L et , en remplaçant R par P2 2 R On voit donc que le réfrigérant selon l'invention présente, à surface égale, un périmètre 1,6 fois supérieur au périmètre du réfrigérant de forme circulaire.En conséquence, pour une même section de l'entrée d'air, le réfrigérant selon l'invention requiert une hauteur H de l'entrée d'air 1,6 fois moins grande que la hauteur de l'entrée d'air d'un réfrigérant circulaire équivalent. A titre d'exemple, une hauteur d'entrée d'air de 16 mètres dans un réft4gé- rant circula ire est r éduite à 10 m dans un réi'ig érant du type re pr ésentéà la Fig.l,ce qui permet de gagner6 6 m sur la hauteur de pompage et, donc, de diminuer de manière notable la p'ita-aee de l1installatiandepompage. La Fig. 3 représente un deuxième mode de réalisation de réfrigérant selon l'invention dont la forme est analogue à celle du réfrigérant de la Fig. 1, mais qui se différencie de ce dernier par le fait que les extrémités des branches de largeur j du polygone étoilé à quatre branches, que forme, en vue de dessus, ce réfrigérant, sont réunies deux à deux par une ligne brisée constituée de segments en échelons de longueur l/g perpendiculaires entre eux. Grâce à cette disposition, tous les ventilateurs 4 disposés à la périphérie du réfrigérant sont voisins de deux côtés adjacents du contour polygonal délimité par la face latérale 6. Si l'on fait à nouveau le calcul très simple déjà effectué à propos du réfrigérant de la Fig. 1 pour comparer la hauteur des entrées d'air du réfrigérant de la Fig. 5 avec la hauteur de l'entrée d'air d'un réfrigérant de forme circulaire présentant la même surface et la même section de l'entrée d'air, on constate que dans ce deuxième cas, le gain de hauteur réalisé est de 1,43. Bien que le gain de hauteur soit moins élevé que dans le cas précédent, ce deuxième type de réfrigérant a l'avantage, du fait qu'il se rapproche plus de la forme circulaire que le réfrigérant de la Fig. 1, de présenter une meilleure uniformité de comportement au vent pour des directions différentes dé celui-ci. La forme des réfrigérants des Fig. 1 et 5 a l'avantage de permettre leur construction à partir d'éléments parallépipédiques 11 identiques de section carrée comportant chacun un ventilateur 4 et une virole 5 et qui peuvent être agencés suivant n'importe quelle configuration délimitant un contour polygonal. Les Fig. 1 et 5 montrent également que les réfrigérants selon l'invention se présentent en fait sous la forme d'un noyau central N,carré à la Fig.g, mais qui peut également avoir toute a tre forme,entouré d'unecouronne priph"rique C présentant un contour extérieur polygonal et sur laquelle sont montés des ventilateurs .-, le noyau ;T pouvant, selon une variante, ne pas comporter de ventilateurs, contrairement aux exemples de réalisation représentés sur ces Fig. De plus, sur ces Fig., le noyau N et la couronne périphérique C ont un centre de symétrie commun. Cette disposition d'une couronne périphérique C autour d'un noyau N permet de donner au contour extérieur du réfrigérant selon l'invention une forme relativement plus voisine de la forme circulaire du réfrigérant cylindrique précité que les réfrigérants connus de forme carrée, rectangulaire ou en T, qui peuvent former le noyau N et, donc, d'éviter le phénomène de recirculation de l'air évacué propre à ces derniers.De plus, le fait de disposer la plupart des ventilateurs 4 situés à la périphérie de la paroi supérieure 2,au 70usinage d'au moins deux côtés adjacents du entour polygonal de la couronne périphérique C assure la répartition d'un nombre maximal de ventilateurs sur cette paroi 2, ce nombre élevé de ventilateurs contribuant à la formation d'une colonne importante d?air évacué et, par conséquent, à la prévention de toute recirculation de cet air évacué 6ans l'entrée d'air du réfrigérant. En se reportant à la Fig. , on voit un troisième type de réfrigérant qui comprend deux réfrigérants conformes à l'exemple de réalisation de la Fig. 3 réunis bout à bout par les extrémités d'une de leur branche. De plus, ce réfrigérant est pourvu sur toute sa périphérie d'un toit 12 qui s'étend vers l'extdrieur à partir de sa face périphérique 6, dans le prolongement de la paroi supérieure 2 . Dans l'ouverture d'admission d'air, dont la section est plus grande que celle de l'entrée d'air 7, de hauteur H, propre ment dite du réfrigérant, ménagée entre le bord du toit 12 et le sol, sont disposés des éléments de garnissage 13 amortisseurs de bruit, par exemple en une matière à base de laine de verre. Grâce à cette disposition, on réalise une honne insonorisation du réfrigérant tout en réduisant les pertes de charge dans les éléments de garnissage 15 grâce à la faible vitesse de l'air dans ces éléments due à la grande section de l'ouverture d'admission. Sien que trois modes de réalisation de réfrigérant seulement aient été décrits dans le présent mémoire, de nombreuses autres formes polygonales pourraient être utilisées sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C -A T I O N S 1. Réfrigérant atmosphérique du type comprenant une chambre de mise en contact présentant une paroi supérieure e t une ouverture d'entrée d'air périphérique > - un réseau de distribution d'un liquide à refroidit disposé à l'intérieur de la chambre, un corps d'échange thermique s'étendant sous le réseau de distribution, des moyens pour recueillir le liquide refroidi sous le corps d'échange thermique et des ventilateurs montés dans des ouvertures ménagées dans la paroi supérieure de la chambre pour aspirer l'air hors de la chambre et le rejeter directement dans l'atmosphère après son passage à travers le corps d'échange thermique, caractérisé en ce que ladite chambre (1) comprend un noyau central(N)et une couronne périphérique (C) entourant ledit noyau (N) et présentant un contour extérieur polygonal, lesdits ventilateurs (4) étant disposés au moins en partie sur ladite couronne périphérique (C) de telle sorte que la moitié au moins desdits ventilateurs (4) de la couronne périphérique (C) sont voisins d'au moins deux côtés adjacents dudit contour polygonal. 2. Réfrigérant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit noyant (N) et ladite couronne périphérique (C) ont un centre de symétrie commun. 5. Réfrigérant selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les côtés adjacents du contour polygonal sont perpendiculaires entre eux. 4. Réfrigérant selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite chambre se présente sous la forme d'une association d'éléments (11) en forme de parallépipèdes rectangles. 5. Réfrigérant selon la revendication 11, caractérisé en ce que chacun desdits éléments comporte un ventilateur (4). 6. Réfrigérant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi supérieure (2) est prolongée extérieurement par un toit (12) délimitant, à sa périphérie, avec le sol, une ouverture d'admission d'air de section au moins aussi grande que celle de ladite ouverture d'entrée d'air (6). 7. Réfrigérant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite ouverture d'admission comporte des éléments de garnissage (13) amortisseurs de bruits.