Brevet FR2519744A1 — publié le 19830718

La présente invention se rapporte à un appareil de réfrigération à absorption qui supporte d'être incliné, qui fonctionne avec un gaz égalisateur de pression et qui comporte au moins deux absorbeurs du type à serpentin, la différence de hauteur, lorsque l'appareil est dans une position horizontale, entre le niveau du liquide contenu dans le réservoir tubulaire du bouilleur et le niveau des orifices d'entrée des absorbeurs étant, d'une manière connue, fonction de la différence de température entre la solution d'absorption chaude s'écoulant dans le réservoir tubulaire vers le bas jusqu'à l'échangeur de chaleur entre liquides de l'appareil et la solution d'absorption qui est plus froide et s'écoule vers le haut dans un conduit d'alimentation depuis l'échangeur de chaleur entre liquides jusqu'aux orifices d'entrée des absorbeurs. La capacité d'un appareil de réfrigération à absorption dépend, en grande partie, du rendement d'absorp- tion de son absorbeur Ce rendement dépend de plusieurs facteurs, tels que la concentration en fluide frigorigène dans le gaz et le liquide, le refroidissement de l'absorbeur et, il dépend également dans une grande mesure, de la lângeur du serpentin L'espace disponible pour loger un absorbeur a une hauteur limitée En outre, le tube de l'ab- sorbeur doit avoir une inclinaison donnée de façon que l'appareil de réfrigération supporte d'être incliné Dans un appareil de réfrigération conçu pour être utilisé dans une unité mobile, par exemple dans une caravane, il est nécessai- re que l'appareil supporte très bien d'être incliné et ceci rend difficile de construire un absorbeur ayant la capacité désirée pour un tel appareil Par contre, il y a, en général, un espace suffisant pour loger au moins un absorbeur en serpentin supplémentaire de sorte que la longueur du tube pourrait être doublée. Il a déjà été envisagé dans les années 1930 d'uti- liser un absorbeur double pour obtenir un accroissement de la capacité ou du rendement Les brevets publiés dans ce domaine montrent, cependant, que les difficultés d'applica- tion pratique n'ont pu être résolues Le brevet des EUA no 1 908 901 propose d'utiliser un absorbeur double avec un système de bouilleur comportant deux pompes et des trajets d'écoulement complètement séparés pour la solution pauvre, du bouilleur aux absorbeurs Ceci peut être une solution applicable au problème mais la construction du bouilleur devient trop complexe et trop onéreuse. Le brevet des EUA N O 2 066 660 décrit un agencement suivant lequel une solution pauvre provenant du bouilleur est envoyée dans un récipient situé entre les absorbeurs. Des conduits d'alimentation en liquide reliés aux absor- beurs pénètrent dans le récipient et débouchent au-dessus du niveau du liquide qui y est contenu Des mèches ou analogues sont disposées au-dessus des conduits et s'éten- dent vers le bas et pénètrent dans le liquide, ces mèches ayant une action capillaire et il est prévu que le liquide devrait être aspiré par l'intermédiaire de ces mèches, du récipient jusqu'aux conduits D'une manière générale, un tel agencement n'est pas fiable du fait que les mèches peuvent être encrassées par des impuretés contenues dans le liquide et il ne peut être utilisé dans un appareil qui supporte d'être incliné étant donné que la force ascen- sionnelle capillaire est extrêmement faible et que les inclinaisons auraient des effets très importants sur la distribution du liquide. Une autre manière de résoudre le problème est proposée dans le brevet des EUA N O 2 302 091 La solution d'absorption pauvre est envoyée par un conduit à un réci- pient positionné au-dessus du niveau des orifices d'entrée des absorbeurs Un conduit s'étend du récipient jusqu'à chacun des absorbeurs L'ouverture de chacun des conduits à l'intérieur du récipient est munie d'un couvercle ayant la forme d'un capuchon muni d'un orifice à travers lequel la solution doit s'écouler goutte à goutte dans le conduit. Pour obtenir l'effet désiré, les dimensions des orifices doivent être extrêmement petites Cependant, l'expérience pratique montre qu'il n'est pas possible d'utiliser de si petits orifices dans un appareil de réfrigération à absorp- tion Ceci est dé au fait que le liquide contenu dans l'appareil de réfrigération à absorption n'est pas entière- ment exempt d'impuretés sous forme de corps solides qui peuvent aisément obturer ces petits orifices et compromet- tre le bon fonctionnement de l'appareil. Encore un autre agencement est décrit dans le brevet des EUA N O 2 298 029 Dans ce cas également, la solution pauvre est envoyée par un conduit dans un récipient situé au-dessus du niveau des orifices d'entrée Ce récipient communique avec les deux absorbeurs par l'intermédiaire de deux courts conduits La description de ce brevet indique que les diamètres intérieurs de ces conduits sont choisis de telle sorte que les conduits sont remplis de liquide pendant le fonctionnement de l'appareil de réfrigération ce qui tend à équilibrer l'alimentation en liquide des deux absorbeurs même si l'appareil est positionné de telle sorte que les conduits ne sont pas parfaitement horizontaux Le fait que même cette proposition n'est pas satisfaisante est clairement mis en évidence par le fait que l'invention définie d'une manière générale dans ce brevet comporte l'emploi de deux conduits qui se croisent et s'étendent entre les absorbeurs et au moyen desquels la distribution inégale du liquide doit être égalisée dans une certaine mesure. Il est évident que, précédemment, il semblait intéressant d'utiliser deux absorbeurs mais que ceci n'avait pas été appliqué en pratique à un appareil destiné à être utilisé dans une unité mobile du fait de la diffi- culté que l'on rencontre pour diviser l'écoulement de liquide en des parties égales et pour rendre cet écoulement indépendant de l'inclinaison de l'appareil à l'intérieur des limites de tolérance déterminées. Un but de l'invention est de réaliser un agencement au moyen duquel la distribution désirée de liquide à au moins deux absorbeurs peut être effectuée et qui est d'un fonctionnement sûr pendant toute la durée de vie de l'appareil Ce problème peut être résolu, conformément à l'invention, grâce au fait qu'au moins la plus grande par- tie du conduit d'alimentation est remplacée par des bran- ches de conduits produisant chacun une réduction de pression qui est supérieure à la différence de pression qui se produit entre les orifices de sortie de ces branches de conduits lorsque l'appareil est incliné dans les limites de l'angle d'inclinaison admissible Conformément à l'invention, une réduction de pression est créée dans chaque conduit par le frottement visqueux provoqué lorsque du liquide s'écoulant en un courant laminaire est conduit dans un long tube dont le diamètre est adapté à cet écoulement. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels: la fig 1 est une vue schématique d'un appareil de réfrigération à absorption ayant deux absorbeurs selon l'invention; la fig 2 est une vue correspondante qui montre la circulation du liquide dans l'appareil de la fig 1 lorsque ce dernier est incliné. L'appareil de réfrigération à absorption représenté sur la fig 1 est conçu pour fonctionner avec un fluide frigorigène, une solution d'absorption et un gaz inerte égalisateur de pression, par exemple de l'ammoniac, de l'eau et de l'hydrogène gazeux Cependant, on peut égale- ment utiliser d'autres agents de travail L'appareil comporte un bouilleur dit monotube, c'est-à-dire que le système de bouilleur contient deux tubes concentriques, à savoir un tube de pompage intérieur 10 et un tube réservoir tubulaire extérieur 11 De la chaleur est fournie au système de bouilleur par une cartouche chauf- fante électrique montée dans un manchon 12 La chaleur est transférée par l'intermédiaire d'un joint soudé 13 entre le manchon 12 et le tube 11 Un conduit 14 de vapeur s'étend du bouilleur jusqu'à un séparateur 15 d'eau et au condenseur 16 de l'appareil Un conduit 17 de condensat s'étend depuis le condenseur 16 jusqu'à l'évaporateur 18, 19 de l'appareil Un conduit 20 pour le gaz et les vapeurs de fluide frigorigène s'étend de l'évaporateur au réser- voir 21 d'absorbeur de l'appareil, le gaz et les vapeurs de fluide frigorigène s'écoulant ensuite dans deux absor- beurs 22, 23 montés en parallèle et dans un conduit 24, en retour jusqu'à la partie supérieure de l'évaporateur. Les conduits 20 et 24 de gaz sont, d'une manière connue, reliés entre eux dans une disposition assurant la conduction de la chaleur pour former un échangeur de chaleur 25 entre gaz Le condenseur 16 est vidangé dans l'échangeur de chaleur entre gaz par un conduit 26. Les vapeurs de fluide frigorigène sont chassées hors du système de bouilleur et la solution pauvre en fluide frigorigène ainsi formée est transférée par la pompe au réservoir tubulaire il qui l'entoure et dans lequel un niveau 27 de liquide est ainsi maintenu La solution d'absorption pauvre en fluide frigorigène contenue dans le réservoir tubulaire Il est envoyée, d'une manière connue, dans le conduit extérieur de l'échangeur de chaleur 28 entre liquides de l'appareil Déjà au-dessous du réser- voir 21 d'absorbeur cet écoulement de liquide est divisé et envoyé dans un conduit formé de deux branches parallè- les 29, 30 par lesquelles la solution d'absorption pauvre est conduite jusqu'aux orifices d'entrée 31, 32 de liquide des deux absorbeurs 22, 23 Les branches de conduits 29, 30 s'étendent à partir de l'échangeur de chaleur 28 entre liquides. Dans le réservoir 21 d'absorbeur, la solution d'ab- sorption riche en fluide frigorigène provenant des absor- beurs 22, 23 est recueillie jusqu'à un niveau de liquide 33 La solution est conduite par un conduit intérieur 34 de l'échangeur de chaleur 28 entre liquides jusqu'au bouilleur dans lequel les vapeurs de fluide frigorigène sont chassées et la solution qui est alors pauvre est élevée par la pompe 10 jusqu'au niveau 27 Dans un appareil de réfrigération correspondant n'ayant qu'un seul absorbeur et un conduit d'alimentation normal en solution pauvre partant du conduit extérieur 35 de l'échangeur de chaleur 28, le niveau du liquide dans le réservoir tubulaire l' s'arrêterait au niveau 36 du fait que le liquide fourni par la pompe 10 déborderait du conduit d'alimentation dans l'absorbeur, à un niveau 37 Conformément à l'invention, il est créé dans chaque conduit d'alimentation 29, 30 une réduction de pression qui est une fonction de la longueur et du diamètre du tube Les deux conduits ont un même diamètre intérieur et ont la même longueur La réduction de pression dans les branches 29, 30 a pour effet que le niveau du liquide dans le réservoir tubulaire il s'élève du niveau 36 jusqu'au niveau 27 Cette différence de niveau est avantageusement d'environ 20 à 30 mm Conformément à l'invention, on obtient une telle réduction de pression dans les conduits 29, 30 en leur donnant un diamètre inté- rieur d'environ 2 mm et une longueur d'environ 60 cm On peut déterminer les dimensions appropriées des conduits par le calcul ou au moyen d'essais Pour que l'appareil fonc- tionne de manière fiable, le diamètre intérieur doit être supérieur à l mm; Avec de telles dimensions des tubes, il n'y a aucun risque d'interruption dans le fonctionnement en ce point de l'appareil. La 'fig 2 montre ce qui se produit lorsque l'appa- reil est fortement incliné dans un plan vertical passant par le bouilleur et les absorbeurs Il y a deux niveaux différents 38 ', 32 ' des orifices d'entrée des absorbeurs avec entre eux une certaine différence de hauteur Si chaque conduit 29, 30 a été conçu pour provoquer une réduc- tion de pression suffisamment grande pour que le niveau du liquide dans le réservoir tubulaire il soit élevé du niveau 36 au niveau 27, avec une différence de hauteur entre les niveaux d'environ 20 mm et si les points d'entrée 31, 32 ont été positionnés proches l'un de l'autre, on obtient une différence de hauteur entre eux de peut-être mm qui est tellement plus petite que la différence de hauteur dans le réservoir tubulaire du bouilleur que l'écoulement du liquide dans les conduits d'alimentation 29, 30 n'est modifié que d'une manière insignifiante Il s'écoule plus de liquide dans l'absorbeur 23 que dans l'autre absorbeur 22 du fait que l'orifice d'entrée de l'absorbeur mentionné en premier lieu est situé à un niveau plus bas Cependant, la différence est si petite qu'en pratique elle est sans importance pour le fonctionne- ment de l'appareil. Sur les figures, on a représenté les orifices d'en- trée 31, 32 des conduits d'alimentation 29, 30 des absor- beurs nettement séparés afin de montrer clairement la différence entre les niveaux 31 ' et 32 ' dans un appareil incliné En pratique, cependant, les deux points d'entrée peuvent être positionnés plus proches l'un de l'autre Si on place une petite cloison s'étendant vers le haut entre les deux points d'entrée, ceux-ci peuvent être disposés pratiquement adjacents l'un à l'autre et, dans ce cas, la différence de hauteur entre eux lorsque l'appareil est incliné est presqu'imperceptible. REVENDICATIONS 1 Appareil de réfrigération a absorption qui supporte d'être incliné, qui fonctionne avec un gaz égali- sateur de pression et qui comporte au moins deux absorbeurs ( 22, 23) du type en serpentin et dans lequel une différence de hauteur, lorsque l'appareil est dans une position horizontale, entre le niveau du liquide contenu dans le réservoir tubulaire ( 11) du bouilleur et le niveau des orifices d'entrée ( 31, 32) des absorbeurs est, d'une manié- re connue, fonction de la différence de température entre la solution d'absorption chaude s'écoulant dans le réser- voir tubulaire vers le bas jusqu'à un échangeur de chaleur ( 28) entre liquides de l'appareil et la solution d'absorp- tion qui est plus froide et s'écoule vers le haut dans un conduit d'alimentation depuis l'échangeur de chaleur entre liquides jusqu'aux orifices d'entrée des absorbeurs, caractérisé en ce qu'au moins la plus grande partie du conduit d'alimentation est remplacée par des branches de conduits ( 29, 30) produisant chacune une réduction de pression qui est supérieure à la différence de pression qui se produit entre les orifices de sortie ( 31,32) de ces branches ( 29, 30) lorsque l'appareil est incliné dans les limites de l'angle d'inclinaison admissible. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réduction de pression est au moins égalé au double de la différence de pression entre les orifices de sortie ( 31, 32). 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites branches de conduits ( 29, 30) sont faites de manière à présenter des réductions de pression Égales 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites branches de conduits ( 29, 30) sont constituées par des tubes ayant le même diamètre intérieur et la même longueur. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tu Des des branches de conduits ( 29, 30) ont un diamètre intérieur supérieur à 1 mm. 6 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des dites branches de conduits ( 29, 30) est au moins égale à la hauteur des absorbeurs ( 22, 23). 7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites branches de conduits ( 29, 30) s'éten- dent depuis l'échangeur de chaleur ( 28) entre liquides de l'appareil jusqu'aux orifices d'entrée ( 31, 32) des absorbeurs ( 22, 23). 8 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'une cloison s'étendant vers le haut est disposée entre les orifices d'entrée ( 31, 32) des absorbeurs ( 22, 23).