Brevet FR2494420A3 — publié le 19820521

FR 2494420 A3 19820521 FR 8024932 A 19801120 L'invention se rapporte à un dispositif favorisant lté- change de chaleur, plus particulièrement mais non exclusivement dans un agrégat de réfrigérateur à absorption et à l'agrégat pourvu de ce dispositif. De manière connue ces agrégats consistent en un circuit en boucle sur lequel sont successivement montés un bouilleur, un rectificateur ou séparateur d'eau, un condenseur, un évaporateur, un absorbeur et un réservoir, ainsi que, entre certaines des conduites desservant ces appareils, des échangeurs de chaleur. Le principe de fonctionnement de ces agrégats repose sur la théorie des mélanges entre des corps présentant certaines affinités. Cssest pourquoi avec un gaz, tel l'hydro génie, est "introduit" un "mélange" formé, au moins, d'un fluide frigorigène, tel l'ammoniac, et d'un agent d'absorption, tel l'eau. Issue du réservoir, une solution riche en fluide frigorigène parvient au bouilleur qui est constitue d'un tube relié à une source de chaleur, telle une résistance glec- trique ou un brdleur. La chaleur ainsi communiquée à la solution provoque un dégagement de bulles gazeuses formées à la fois de fluide frigorigène et d'agent d'absorption et élève cette solution Jusqu'en haut d'un tube dénommé pompe. A la partie supérieure de la pompe, les bulles gazeuses se séparent de la solution ainsi appauvrie qui,quant à elle, retourne directement à la partie supérieure de l'absorbeur comprenant, de préférence, plusieurs étages sur lesquels elle ruisselle avant de revenir au réservoir. Les bulles gazeuses séparées comme indique plus haut, s'élèvent jusqu'au rectificateur ou séparateur d'eau, qui est construit de manière telle que seul l'agent d'absorption s'y condense et retourne aussitôt, via la pompe, jus- qu'à l'absorbeur. De ce fait, pratiquement seules les vapeurs de fluide frigorigène poursuivent leur ascension jusqu'au condenseur. Celui-ci, formé par un tube refroidi par une circulation d'air entre les ailettes qu'il porte, condense le fluide frigorigène. Ce condensat arrive à la partie supérieure de l'évapo- rateur comprenant, de préférence, plusieurs étages sur lesquels il ruisselle, afin de s'évaporer en couches minces et de se diffuser dans le gaz. Après sa sortie de ltévaporateur, où il a produit le froid recherché, le mélange de gaz et de vapeurs de fluide frigorigène peut aller à la partie supérieure de l'absorbeur pour y rencontrer la solution pauvre qui y retourne et dans laquelle, pendant que le gaz se libérera pour retourner à l'évaporateur le fluide frigorigène se dissoudra pour réenrichir la solution en vue d'un nouveau cycle. C'est en effet, cette solution enrichie qui, après stetre rassemblée à la partie inférieure du réservoir de l'absorbeur, ira au bouilleur. Dans ce type-d'agrégat, il est connu de favoriser les échanges de chaleur entre les fluides que l'on fait circuler à contre-courant, et ce - tant, entre les liquides que sont, d'une part, la solution riche qui, relativement froide, circule de l'ab- sorbeur jusqu'au bouilleur, et, d'autre part, la solution pauvre qui, sortant du bouilleur, est relativement chaude lorsqu'elle regagne l'absorbeure - que, entre d'une part, les gaz que sont le gaz riche en ammoniac, qui sort très froid de ltévaporateur et le gaz pauvre en ammoniac libéré dans l'absorbeur, et qui relativement chaud retourne à 1sévaporateur, et d'autre part le liquide sortant du condenseur. L'invention se rapporte plus particulièrement, mais non exclusivement, à un dispositif assurant ce deuxième type d'échange. En effet, l'accentuation du refroidissement du gaz pauvre et du condensat, avant leur entrée dans l'évapora- teur, augmente la production de froid par unité de masse de fluide frigorigène et permet donc de réduire, à puissance frigorifique égale, le débit masse du fluide frigo rigène. Par ailleurs, l'absorption de l'ammoniac du gaz riche pourra avantageusement se produire à une température nette ment supérieure à la température d'évaporation. I1 s'en suit une amélioration du rendement directement en rapport avec la qualité de l'échange obtenu. Notamment pour les échanges thermiques entre les gaz riche et pauvre, qui, en sens inverses, suivent des parcours identiques, il est connu d'utiliser un échangeur dit à double tube, c'est-à-dire formé de deux tubes placés l'un dans l'autre pour y faire passer, en sens inverses, l'un des gaz dans le tube interne, et l'autre dans l'intervalle entre les deux tubes. Pour le condensat, le problème de la réalisation d'un échangeur à triple tube n'ayant, à ce jour, pas été résolu, sa conduite est généralement simplement reliée par l'une de ses génératrices, à l'échangeur entre gaz, ce qui offre évidemment une moins grande surface d'échange. Pour améliorer quelque peu la qualité de l'échange entre le condensat et le gaz riche, la conduite est généralement soudée au long du tube externe de ltéchangeur Pour tenter également d'améliorer ltéchange entre les gaz riche et pauvre, il est aussi connu de fixer élastique- ment aux faces internes et/ou externes des tubes de ltéchan- geur des petites feuilles d'acier à ressort qui sont rou liées et dans lesquelles a été exécute un poinçonnage pro Jetant sensiblement perpendiculairement à la surface des dites feuilles, une multitude de dents augmentant la surface de contact avec les fluides. Les inconvénients de ces dispositifs viennent principalement de ce qu'ils sont nécessairement réalisés en acier à ressort lequel coûte très cher, est difficile à usiner, est moins bon conducteur que, par exemple, l'aluminium. Par ailleurs, le montage de ces dispositifs est difficile à aliser et, les dents étant réalisées par poinçonnage de la feuille elle-même, pour maintenir au dispositif une certaine r8sistance, les dents doivent être de dimension tries limitée comme l'est de ce fait l'augmentation de la surface d'échange et donc du rendement. Un résultat que l'invention vise à obtenir est, plus particulièrement mais non exclusivement, dans un agrégat de réfrigérateur à absorption, un dispositif qui offre une très grande surface d'échangea une excellente con est ductibilité et qui/néanmoins peu coûteux en matière et en usinage. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type cité plus haut, notamment caractérisé en ce qu'il est formé d'au moins un tronçon de profilé, en matériau excellent conducteur de la chaleur et qui présente sur au moins 1'une de ses faces interne et externe des nervures longitudinales. Elle a également pour objet l'agrégat de rerigéra- teur pourvu de ce dispositif. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci- > nnexé qui représente - Fig. 1 : en coupe axiale partielle, un échangeur à double tette pourvu de ce dispositif, - Fig. 2 et 3 : des variantes de réalisation de cet 4 changeur, - Fig. 4 : en coupe axiale partielle, un échangeur à triple tube pourvu de ce dispositif, - Fig. 5 à 8 : w vu en coupe radiale, des variantes de réalisation du dispositif, - Fig. 9 : une vue externe d'un tronçon du dispositif. L'échangeur 1, 2 ou 3, à double tuBe représenté aux figures 1, 2 et 3 est raccordé au circuit 4a, 4b de l'agrégat (non représenté). Il abrite deux fluides 5, 6 circulant à contre-courant tels par exemple, dans le cas d'un échangeur entre gaz, un gaz pauvre 5, relativement chaud, circulant de préféren- ce dans la conduite interne 7, et un gaz riche 6, très froid, circulant donc dans le conduit peripherique 8 qui est dé- limité par les parois tubulaires interne 9 et externe 10* La préférence évoquée ci-dessus est dictée par la possi bilié qu'elle offre alors d'accentuer le refroidissement d'une autre conduite telle celle (non représentée) abritant le condensat en accolant cette conduite à la face externe de l'échangeur. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, dans cet échangeur 1, 2 ou 3 est logé un dispositif, favo risant l'échange thermique, lui-meme form d'au moins un tronçon de profilé 11, 12, 13, 14 ou 15, en matériau excellent conducteur de la chaleur, tel l'aluminium et qui présente, longitudinalement, et ce, sur au moins l > une de ces faces interne et externe, des nervures de préférence radiales, fines et très hautes. Ce profilé comprend de préférence une ame 16, 17, 18 delimitant directement au moins un conduit 7, 8. il pourra s'agir d'une âme 16 de forme tubulaire fermée (fig 5 à 7) ou d'âmes 17, 18 ne formant qu'une fraction angulaire de conduit tubulaire (fig 8) et par exemple, semi-circulaire. Les nervures internes 19 et/ou externes 20, plus ou moins serres, sont régulièrement réparties tout autour du conduit (fig 5 et 6) ou ne sont prévues que sur une fraction angulaire des faces interne 21 et/ou externe 22 de l'Ame (fig 7 et t) et ce, notamment, selon la place occupée par les fluides participant à l'échange. Les nervures internes 19 et/ou externes 20 pourront être interrompues avant l'extrémité de l'âme 16, afin de permettre un raccordement aisé au circuit de l'agrégat soit par emboitement direct du circuit 4b sur la face interne 21 (fig 1) ou externe 22 (fig 2) de l'âme 16, soit par l'intermédiaire d'un manchon 23 (fig 3). Par ses nervures qui stétendent de l'âme 16 jusqu'à un tube en vis à vis, tel le tube externe 10, le dispositif est automatiquement positionne par rapport à ce tube 10. Du fait que, de même manière les nervures internes 19 peuvent centrer un troisième tube 24, un échangeur à triple tube peut aisément être réalisée Le tube central permettra par exemple, dwy faire circuler le oondensat 25, pendant que le gaz pauvre 5, relativement chaud, circulera dans le même sens, dans le conduit externe 8 et que, le gaz riche 6 très froid circulera en sens oppose dans un conduit intermédiaire.7Zette disposition lui permet en effet, d'accentuer le refroidissement des deux autres fluides à la fois. Pour assurer le coincement énergique du tube central 24, l'extrémité longitudinale 26 des nervures internes 19 peut volontairement subir une déformation 27. Dans une variante de réalisation-(fig 9) au moins les nervures externes peuvent être interrompues de place en place pour former des palettes 28 judicieusement croquées de manière à canaliser et/ou freiner les fluides. REVENDICATIONS 1. Dispositif favorisant ltéchange de chaleur notamment dans un agrégat de rfrigérateur à absorption C A R A C T E R I S E en ce qu'il est formé d'au moins un tronçon de profile, en matériau excellent conducteur de la chaleur et qui présente sur au moins l'une de ses faces interne (27) et externe (22) des nervures longitudinales (19, 20). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le profilé (11, 12, 13) comprend une âme (16) qui a une forme tubulaire fermée. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le profile (14 ou 15) a une âme (17, 18) de forme tubulaire ouverte sur une fraction angulaire. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les nervures sont régu- lièrement reparties tout autour du dit profile (11, 12). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les nervures ne sont ré- parties que sur une fraction angulaire du profile (13,14,15). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les nervures internes (19) positionnent un tube central (24). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les nervures externes (20) positionnent un tube externe 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 7 caractérisé en ce qu'au moins les nervures exw ternes sont interrompues de place en pLace pour former des palettes lesquelles sont judicieusement croquées de manière à canaliser les fluides. 9. Agrégat de réfrigérateur à absorption caractérisé en ce qu'il comprend au moins un échangeur (1) comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.