Brevet FR2426234A1 — publié le 19791214

La présente invention concerne un dispositif atténuateur des effets du vent pour installation de mise en contact d'un fluide avec l'air atmosphérique. Les installations de mise en contact d'un fluide avec l'air atmosphérique telles que, par exemple, les réfrigérants atmosphériques, comprennuent, soit un tour formant cheminée à travers laquelle l'air atmosphérique circule par tirage naturel, avec éventuellement l'assistance d'un ou plusieurs ventilateurs, soit une simple chambre de mise en contact pourvue de ventilateurs aspirants ou soufflants. Dans les deux cas, l'air atmosphérique pénètre à la base de l'installation et en ressort à sa partie supérieure après avoir été mi s directement ou indirectement en contact avec le fluide. Dans les réfrigérants atmosphériques à mise en contact direct, appelés également "réfrigérants humides", le fluide, qui est un liquide tel que, par exemple, de l'eau, s'écoule par gravité dans un corps d'échange à contrecourant ou à courant croisé par rapport à l'air atmosphérique. Dans les réfrigérants à mise en contact indirect, appelés également "réfrigérants secs", le fluide circule dans des radiateurs ou échangeurs que traverse l'air atmospherique. Si l'on considère,par par exemple, les réfrigérants humides circulaires à contre-courants, le corps d'échange occupe une section de la tour au-dessus de l'entrée d'air. A la base du réfrigérant, entre le plan d'eau du bassin et le corps d'échange, il existe un espace relativement dégagé, ne contenant que l'ossature de support du garnissage intérieur de la tour et éventuellement les canalisations d'arrivée d'eau, ot l'eau tombe en chute libre. Par conséquent, la principale résistance au passage de cet air est constituée par le garnissage intérieur de la tour. La résistance en amont du corps d'échange est constituée principalement par la masse d'eau en chute libre. En amont du rideau d'eau, la résistance est quasi nulle. Or, aucun élément n'assure le guidage de l'air dans la masse d'eau en chute libre. L'absence de guidage de l'air et les faibles pertes de charge en amont du corps d'échange permettent au vent d'influencer fortement la distribution de l'air sous le corps d'échange et de créer des tourbillons. Il en résulte, d'une part, un accroissement des pertes de charge ou une diminution du débit d'air de la tour pour le tirage qu'elle donne et, d'autre part, un moins bon échange thermique. Cette dégradation de l'échange thermique est due, d'une part, à la mauvaise répartition de l'air, (à débit d'air total constant) et, d'autre part, à la diminution du débit a.C 3 1 En outre, au-delà d'une certaine vitesse du vent, l'air atteint le réfrigérant sur une partie de son pourtour plus ou moins tangentiellement et peut en ressortir par la section d'entrée d'air sans pénétrer dans le corps d'échange. Cependant, les perturbations dues au vent peuvent déjà se manifester pour des vitesses de vent en atmosphère libre relativement faibles voire, à la limite; nulles, dans le cas fréquent oh le vent qui perturbe le réfrigérant est celui qui souffle à la base du réfrigérant et qui est déterminé par le tirage de l'ensemble des réfrigérants du site et par la configuration des tours de réfrigération et des bâtiments voisins (par exemple, hall de centrale électrique ), qui créent des zones de courant d'air et des tourbil lons. Bien entendu, ces effets du vent, bien que particulièrement préjudiciables dans le cas de réfrigérant s humides à contre-courants, sont également néfastes dans le cas des autres types de réfrigérants atmosphériques et, d'une manière générale} dans tous les cas où un fluide doit être mis directement ou indirectement -en contact avec l'air atmosphérique sur une grande section de passage, car le vent risque d'entrafner une mauvaise répartition de l'air dans cette section et une diminution du débit d'air. On connaft déjà, par le brevet français n 2 198 113 > un dispositif constitué d'éléments dlouverture-fermeture mobiles autour d'axes verticaux, entourant le réfrigérant à sa base et qui permettent de fermer l'entrée d'air sur une partie du pourtour du réfrigérant et peuvent être orientés, en fonction de la direction du vent, de manière à améliorer la pénétration de l'air dans la tour. Les éléments mobiles sont des guides d'air dont la longueur est pratiquement égale à leur espacement, puisqu'une rotation de 90 ferme le passage d'air. Si, au vent, ces éléments mobiles sont orientés radialement, ils s'inclinent autour de la tour progressivement jusqu'à atteindre ellviron 450 latéralement, amenant l'air plus ou moins tangentiellement à la tour. Un tel dispositif a l'inconvénient majeur de comporter des éléments mobiles, c1 est-à-dire onéreux tant à l'installation qu' à lterAretien. Devant résister des années dans toutes les conditions météorologiques du site, un tel dispositif donne des soucis d'ordre technologique. D'autre part, un tel dispositif est mal adapté aux réfrigérants humides. I1 est, en effet, prévu pour les réfrigérants secs dont les échangeurs sont disposés à la périphérie du réfrigérant et constituent de loin le principal élément résistant au passage de l'air. Il n'y a pas de problè me de répartition de l'air sur toute la section de la tour avant d'aborder l'élément résistant, comme c'est le cas pour les réfrigérants humides. L'invention vise donc à réaliser un dispositif atténuateur des effets du vent pour installation de mise en contact d'un fluide avec l'air atmosphérique qui soit à la fois simple et robuste et qui, bien qu'adapté aux "réfrigérants secs", soit particulièrement efficace dans le cas des "réfrigérants humides", notamment ceux à contre-courants, et qui permette d'éviter les inconvénients du dispositif du brevet précité. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif atténuateur des effets du vent pour installation de mise en contact d'un fluide avec l'air atmosphérique, caractérisé en ce qu'il est constitué par une galerie périphérique disposée devant la ou chaque ouverture d'entrée d'air de l'installation, l'entrée de la galerie étant délimitée par un ensemble de panneaux verticaux fixes s'étendant entre le sol et la toiture de la galerie, sensiblement parallèlement les uns aux autres et à égale distance les uns des autres, lesdits panneaux étant orientés sensiblement perpendiculairement à la ou chaque ouverture d'entrée d'air de l'installation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en élévation, avec arrachement partiel, d'un réfrigérant humide à tirage naturel équipé d'un dispositif suivant l'invention; - la Fig. 2 est une demi-vue de dessus du réfrigérant de la Fig. 1; - la Fig. 3 est une vue en coupe à plus grande échelle du détail A de la Fig. 1 - la Fig. 4 est une vue en élévation, avec arrachement partiel, d'une batterie de réfrigérants humides à tirage induit à laquelle est appliqué le dispositif de l'invention; et - la Fig. 5 est une vue de dessus, avec arrachement partiel, de la batterie de réfrigérants de la Fig. 4. En se référant aux Fig. 1 à 3, le réfrigérant atmosphérique à tirage naturel représenté comprend un tour 1, formant cheminée et pourvue à sa base d'une ouverture d'entrée d'air périphérique 2. La tour repose par l'intermédiaire de piliers 3 au-dessus d'un bassin 4 destiné à recueillir le liquide, par exemple de l'eau, qui s'écoule en chute libre d'un corps d'échange 5 dans lequel de liquide est directement mis en contact avec l'air atmosphérique entrant par l'ouverture 2. Le corps d'échange 5 est surmonté par un réseau 6 de distribution et de dispersion de liquide au-dessus duquel s'étend un dispositif séparateur de gouttes 7 destiné à piéger les gouttelet tes de liquide en suspension dans l'air qui sort du corps d'échange.Tous ces éléments ainsi que le fonctionnement d'un tel réfrigérant, sont parfaitement classiques et ne seront donc pas décrits de façon plus détaillée. Conformément à l'invention, l'ouverture d'entrée d'air 2 de la tour 1 est entourée par une galerie périphérique 8 comprenant une toiture 9 s'étendant horizontalement à partir de la tour ou cheminée 1, en étant supporté vers l'intérieur par le linteau 10 de la cheminée. Le sol 11 de la galerie peut être, par ex empile, recouvert d'une dalle en béton 12 entourant la margelle 13 du bassin 4. L'entrée de la galerie 8 est délimitée par des panneaux verticaux fixes 14 qui s'étendent radialement par rapport à la tour 1, entre la dalle 12 et la toiture 9 de la galerie 8, sensiblement parallèlement les uns aux autres et à égale distance les uns des autres. Les panneaux 14 sont disposés à une certaine distance de la margelle 13 de façon à laisser subsister un chemin circulaire 15. Les panneaux 14 peuvent avoir quelques millimètres d'épaisseur et être réalisés, par exemple, en amiante-ciment, tout en étant supportés par une charpente métallique légère. A titre exemple, dans le cas d'un réfrigérant ayant une ouverture d'entrée d'air 2 de 12 mètres de haut, un linteau 10 de 40 centimètres d'épaisseur et une margelle 13 dépassant de 60 centimètres le niveau du sol 12, on peut prévoir des panneaux de 13 mètres de haut, 2 mètres de long et 6 millimètres d'épaisseur, espacés les uns des autres de 40 cm.La toiture 9 de la galerie, qui ferme l'espace libre entre les panneaux 14 à leur partie supérieure et entre ces panneaux et la coque ou paroi de la tour 1, peut avoir une épaisseur de, par exemple, 16 centimètres D'une manière générale, la distance entre les panneaux 14 doit être faible par rapport à leur longueur, celle-ci étant égale à plusieurs fois cette distance. On détermine ainsi un ensemble de cheneaux étroits dont la hauteur est voisine de celle de l'entrée d'air du réfrigérant. Par ces cheneaux, l'air est bien dirigé perpendiculairement à l'ouverture d'entrée d'air du réfrigérant, c'est à dire radialement, ce qui correspond à son fonctionnement opti mum, et cela quelque soit la force ou la direction du vent.Comme indiqué précédemment, le principal facteur d'altération du fonctionnement des réfrigérants humides par le vent est la turbulence de l'air et une configuration irrégulière, voire incohérente, des flux d'air. Avec le dispositif suivant l'invention, l'effet du vent est nettement réduit, et se limite à engendrer, pour les réfrigérants circulaires, un débit d'air local variable le long de la périphérie du réfrigérant, maximal a u vent, moyen à l'opposé du vent et minimal latéralement, correspondant aux effets de pression d'un fluide en mouvement sur un cylindre perpendiculaire à l'écoulement. Cette absence--d'uniformité ne diminue pratiquement pas le débit d'air de la tour, la diminution du débit d'air latéralement et à l'opposé du vent étant compensé par un accroissement du débit d'air au vent. Quant aux pertes de charge, celles dues aux tourbillons n'existent plus, tandis que celles du dispositif atténuateur lui-mtme sont très faibles, de l'ordre de quelques pas cals au maximum: en effet, la surface d'entrée d'air n'est pratiquement pas diminuée (uniquement de l'épaisseur des parois), l'air ne subit aucun changement de direction (il n'y a aucune chicane), ltetat de surface des parois est telle qu'il ne donne lieu qu'à une faible friction, et l'épaisseur des parois est très faible par rapport à l'espacement entre ces parois (dix fois, voire quelques dizaines de fois, plus faibles), ne donnant lieu à aucune perte de charge appréciable à la sortie de l'atténuateur.Enfin, un tel dispositif, qui peut être réalisé en un matériau courant, tel que l'amiante-ciment, le béton ou le bois est peu comateux à 11 achat et ne donne lieu à aucun frais d'entretien. On se reportera maintenant aux Fig. 4 et 5 qui montrent schématiquement l'application du dispositif atténuateur suivant l'invention à un ensemble de réfrigération de forme rectangulaire à ventilateurs aspirants, Chaque cellule de refrigération 16 comprend une chambre 17 pourvue à sa base de deux entrées d'air frontales rectilignes 18 et, dans sa paroi supérieure, d'une ouverture dtévacuation dans laquelle est monté un ventilateur aspirant 19. Comme dans le cas du réfrigérant à tirage naturel décrit précédemment, il est prévu intérieurement un bassin (non représenté), un corps d'échange 5a, un réseau de distribution et de dispersion 6a et un dispositif séparateur de gouttes 7a. La galerie 3a associée à l'ensemble de réfrigération est i(' lqtique à la galerie 8, à ceci prés qu'elle est rectiligne et que les panfleatiY 1 a sont parfaitement pa, all les entre eux et perpcndicuîaires aux ouvertures cl'erltrd:e d'air 18. Comme dans le mode de réalisation précédent, les panneaux 14a sont de préférence situés à une certaine distance de l'entrée d'air et il est prévu une toiture 9a empêchant toute pénétration d'air par dessus les panneaux, ce qui est important pour garder au dispositif son efficacité. Par ailleurs, dans cette application le dispositif présente sensiblement les mêmes avantages que lorsqu'il est associé à un tour de réfrigération circulaire. - REVENDICATIONS 1. - Dispositif atténuateur des effets du vent pour installation de mise en contact d'un fluide avec l'air atmosphérique, caractérisé en ce qu'il est constitué par une galerie périphérique (8 ; 8a) disposée devant la ou chaque ouverture (2 ; 18) d'entrée d'air de l'installation, l'entrée de la galerie étant délimitée par un ensemble de panneaux verticaux fixes (14 ; 14a) s'étendant entre le sol (12) et la toiture (9 ; 9a) de la galerie, sensiblement parallèlement les uns aux autres et à égale distance les uns des autres, les dits panneaux (14; 14a) étant orientés sensiblement perpendiculairement à la ou chaque ouverture d'entrée d'air de l'installation. 2. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée de la galerie (8 ; 8a) et les panneaux (14, 14a) ont sensiblement la même hauteur que la ou chaque ouverture d'entrée d'air. 3. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la toiture (9; 9a) ferme complètement ltespace ménagé entre les panneaux à leur partie- supérieure et celui formé entre les panneaux (14, 14a) et la paroi de l'installation. 4. - Dispositif suivant l'une quel conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la longueur des panneaux (14, 14a) est de plusieurs fois supérieure à la distance qui les sépare. 5. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la distance entre les panneaux (14, 14a) représente une dizaine à plusieurs dizaines de foi s leur épaisseur. 6. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans le cas où l'installation est de forme circulaire, lesdits panneaux (14) sont orientés radialement par rapport à l'installation. 7. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans le cas où l'installation présente une ou des ouvertures d'entrée d'air rectilignes, lesdits panneaux (14a) sont orientés exactement perpendiculairement à la ou chaque ouverture respective (18). 8. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, dans le cas où l'installation comporte à sa base un bassin pour recueillir un liquide directement en contact avec l'air atmosphérique, un chemin (15) est ménagé entre le bord (13) dudit bassin (4) et les panneaux (14).