Brevet FR2474886A1 — publié le 19810807

! L'invention concerne un dispositif de séparation de gouttes liquides d'avec des gaz, en particulier des gouttes d'eau d'avec de l'air dans des tours de réfrigération, con- stitué d'une pluralité de plateaux ondulés courbés ou repliés qui se joignent respectivement par des crêtes d'onde et des creux d'onde en formant des canaux d'écoulement pour les gaz charges de gouttes et qui sont reliés les uns aux autres dans les zones de contact. De tels séparateurs de gouttes sont par exemple usuels dans des tours de réfrigération dans lesquelles de l'eau est refroidie var de l'air de refroidissement circulant à contre- courant ou à courant croisé. L'air entraîne les gouttes d'eau par contact direct dans l'échangeur de chaleur. Le but du sé- parateur de gouttes est de séparer à nouveau de l'air les gouttes eatrainées avant qu'elles ne quittent la tour de refroidissement. De tels dispositifs sont connus par le brevet des Etats- Unis d'AmCrique N" 2555125. Dans ces dispositifs connus, les ondulations des plateaux sont presque sinusoïdales de sorte que les plateaux soint en contact linéaire par le joint d'une crête d'onde contre un creux d'onde. Dans le dispositif de séparation de gouttes connu par le brevet allemand n 2738257, les ondulations dans les plateaux ont au contraire une forme trapézoïdalc. Les canaux d'écoulement pour les gaz chargés de gouttes fornes par l'assemblage des plateaux ondulés sont sinueux de sorte qu'il se produit des chicanes contre les- quelles les gouttes se condensent, puis se réunissent sur le fond des canaux et s'évacuent vers le bas. Les coins d'écoule- ment formes dans le fond des canaux facilitent ainsi la col- lecte et l'écoulement du liquide. La présente invention a pour but d'augmenter la vitesse d'écoulement des gaz pour intensifier l'échange calorifique. A cet effet, il est nécessaire d'améliorer le séparateur de gouttes de manière à assurer égale nt avec une vitesse plus élevée d'écoulement des gaz une séparation sûre et approfondie des gouttes d'avec les gaz. 2 2474886 Ce but est atteint, conformément a l'invention, dans un dispositif du type précédent, caractérisé par le fait que le tronçon d'entrée de soufflage des canaux d'écou- lement est incliné d'un angle (i) par rapport à la direction d'écoulement en formant une surface d'impact et des surfaces verticales parallèles sont formées du côté entrée. Alors que les séparateurs connus présentent un tronçon de soufflage dans les canaux d'écoulement qui est parallèle à la direction d'écoulement des gaz, le tronçoxfde soufflage du canal d'écoulement, incliné par rapport à la direction d'écou- lement conformément à l'invention, forme déjà une première surface d'impact pour la séparation des gouttes, qui produit une séparation intense des gouttes du fait de la teneur encore élevée en gouttes. Du. fait que cette masse de liquide séparée peut quitter le séparateur de gouttes par le plus court chemin, celui-ci est moins chargé par la masse moindre de liquide qu'il sépare sur le trajet ultérieur des gaz et, en outre, on empêche que l'air puisse recueillir à nouveau des gouttes dans l'eau circulant à contre-courant et les entraîner. Le dispositif selon l'invention est particulièrement avantageux pour des tours de réfrigération opérant à courants croisé8,dans lesquelles l'air de refroidissement s'écoule hori- zontalement dans l'échangeur de chaleur et est dévié en direc- tion verticale après séparation des gouttes, lorsque, conformé- ment à une autre caractéristique de l'invention, le tronçon de sortie de soufflage est incliné vers le haut en direction d'écoulement.. De ce fait, l'air est dirigé dans la direction souhaitée dès avant sa sortie du séparateur de gouttes. Selon une autre forme d'exécution particulièrement avantageuse de l'invention, les canaux sont formés par des tronçons rectilignes se joignant angulairement selon un angle F ou e compris entre 90 et 1800. Grâce à la déviation brutale des gaz aux endroits d'infléchissement du canal d'écoulement, on obtient une intensification supplémentaire de la séparation des gouttes. Alors que les séparateurs de gouttes connus selon le brevet des EtatsUnis d'Amérique No 2555125 et le brevet allemand N0 2738257 ne peuvent être montés dans des tours de 3 2474886 réfrigération à courant croisé qu'inclinés selon un angle à. le dispositif selon l'invention peut être monté vertical du fait des canaux d'entrée inclinés, ce qui conduit à un gain de place important et permet de simplifier la construction. Les surfaces verticales parallèles peuvent courir dans les plans des plateaux. Selon une autre forme de réalisation avantageuse du dispositif selon l'invention, on prévoit cependant que des bandes verticales s'étendant parallèlement aux plans des plateaux sont disposées du côté du soufflage entre les plateaux ondulés et constituent des surfaces d'éva- cuation. Ces surfaces servent d'une part de redresseurs d'écoulement et constituent d'autre part des surfaces d'éva- cuation pour les gouttes de liquide séparées qui peuvent s'évacuer vers le bas en étant positionnées sur ces surfaces, après sortie des canaux d'écoulement, sans retomber dans le flux gazeux. Pour améliorer l'écoulement du liquide dans les canaux d'écoulement, on prévoit qu'au moins sur un plateau, sur le fond du canal d'écoulement, un tronçon des surfaces de contact est replié par rapport au plateau adjacent en formant un coin d'écoulement. De préférence, le coin d'écoulement forme une gorge capillaire. Ces coins d'écoulement améliorent l'évacu- ation des gouttes séparées et permettent pour cette raison une vitesse d'écoulement plus élevée dans les canaux. On va maintenant décrire l'invention en se référant au dessin annexe d'un exemple de réalisation d'un refroidisseur d'eau fonctionnant avec de l'air de refroidissement, bien que l'invention s'applique d'une manière générale à la séparation de gouttes de liquide d'avec des gaz. Dans ce dessin: - la figure I est un schéma du refroidisseur avec un séparateur de gouttes, la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une partie du séparateur de gouttes selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 2, - la figure 4 est une vue partielle de bout du sépara- teur de la figure 2, - la figure 5 est une vue à plus grande échelle de la portion B de la figure 4, pour une forme de réalisation de la gorge d'évacuation, 4 2474886 - la figure 6 est analogue à la figure 5, pour une variante du coin d'évacuation, - la figure 7 est une vue partielle en coupe du sépa- rateur de gouttes- selon l'invention avec des surfaces d'évacu- ation incorporées, et - la figure 8 est une vue de bout par la face de souf- flage du séparateur de gouttes selon la figure 7. Le refroidisseur représenté à la figure 1 est constitué par les unités d'échangeur de chaleur 1 formées par une plura- lité de1plateaux parallèles entre lesquels circulent de l'eau provenant de récipients 2 et, à courant-croisé par rapport à celle-ci, de l'air selon la direction de la flèche 3. L'eau cède de ce fait sa chaleur à l'air et est ensuite recueillie dans un récipient collecteur 4, puis amenée depuis celui-ci jusqu'à une utilisation ultérieure. Du c8té sortie de l'air de l'échangeur de chaleur 1 sont disposés les séparateurs de gouttes 5 grâce à la traversée desquels l'air se sépare des gouttes de liquide entraînées, lesquelles sont également recueillies dans le récipient col- lecteur 4. L'air libéré des gouttes de liquide est ensuite en- voyé à l'air libre par l'aspiration provoquée par le ventila- teur 6. La forme selon l'invention du séparateur de gouttes est représente aux figures 2 à 8. Selon les figures 3 et 4, les canaux d'écoulement 9 sont formés par la constitution ondulée des plateaux 14 disposés avec une cr8te d'onde 15 jointe contre un creux d'onde 16 et reliés les uns aux autres dans les zones de contact. Des caractéristiques essentielles du séparateur de gouttes 5 selon l'invention sont constituées par le tronçon de soufflage 8 du canal d'écoulement 9 incliné d'un angle i respectivement, compris entre 90 et 1800. 2474886 Pour les tours de réfrigération fonctionnant à courants croisés, le tronçon d'évacuation Il peut être incliné vers le haut pour faire dévier dans la direction-de sortie souhaitée l'air de refroidissement sortant dans la direction de la flèche 12. Du côté d'entrée du séparateur de gouttes 5 sont formées des surfaces parallèles verticales 13 constituant des redres- seurs d'écoulement et des surfaces d'évacuation, sur lesquelles le liquide sortant des canaux d'écoulement 9 est déversé dans un récipient collecteur. Pour réduire la baisse de pression, la surface dtévacuation conformée selon les figures 2 et 4 peut etre remplace par la surface d'évacuation 19 conformée selon les figures 7 et 8 disposé entre les plateaux ondulés et consti- tuge de baded étroites, de manière que les canaux de séparation soient eomprPtement ouverts à l'entrée. 3 cnCoe.e moatre la portion B des figures 5 et 6, des trcnçons V? peuvent etrc repliés sur les surfaces de contact das plateal;-!4, pour au meoins un des plateaux 14, ce qui forme a cGi:auation I8 au fond du canal d'écoulement 9, dans lecuel la parovant des gouttes peut être recueillie et éva- 2C0 cude. A cee effet, une construction particulièrement avanta- geuse du crine d'évnacuatioD 18 est sous forme d'une gorge capil- !2ire ear lc- plus fincds gouttelettes se recueillent déjà dans celle-ci. 6 ú474886 REVENDICATIONS 1. Dispositif de séparation de gouttes liquides d'avec des gaz, en particulier des gouttes d'eau d'avec de l'air dans des tours de réfrigération, constitué d'une pluralité de pla- teaux ondulés courbés ou repliés qui se joignent respective- ment par des crgtes d'onde et des creux d'onde en formant des canaux d'écoulement pour les gaz chargés de gouttes et qui sont reliés les uns aux autres dans les zones de contact, dispositif caractérisé par le fait hue le tronçon d'entrée de soufflage (8) des canaux d'écoulement (9) est incliné d'un angle (0 sont formées du côté entrée. 2. Dispositif selon la revendication 1 pour des tours de réfrigération opérant à courant croisé dans lesquelles l'air de refroidissement s'écoule horizontalement dans l'échangeur de chaleur et est dévié en direction verticale après séparation des gouttes, dans lequel le tronçon de sortie de soufflage (11) est incliné vers le haut en direction d'écoulement. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les canaux (9) sont formés par des tronçons recti- lignes (8, 10, 11) se joignant angulairement selon un angle p ou Y compris entre 90 et 180 . 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel des bandes verticales (19) s'étendant parallèle- ment aux plans des plateaux sont disposées du côté du soufflage entre les plateaux ondulés (14) et constituent des surfaces d'évacuation. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel au moins sur un plateau (14), sur le fond du canal d'écoulement (9), un tronçon (17) des surfaces de contact (15, 16) est replié par rapport au plateau (14) adjacent en formant un coin d'écoulement (18). 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le coin d'écoulement (18) forme une gorge capillaire.