Brevet FR2570479A1 — publié le 19860321

GROUPE DE REFROIDISSEMENT La présente invention concerne un groupe de refroidissement pour assurer l'échange direct de chaleur et de matière entre deux agents, un des agents, par exemple de l'eau, tombant verticalement vers le bas tandis que l'autre agent, par exemple de l'air, s'écoule horizontalement, c'est-à-dire transversalement par rapport au premier. Une caractéristique commune des dispositifs d'échange de chaleur et de matière entre des gaz et des liquides consiste en ce que, pour assurer un contact plus efficace entre les deux agents, on fait intervenir des surfaces de contact relativement grandes ou bien, au moyen de dispositifs différents, on assure une dispersion intense du liquide et son mélange avec les gaz. L'inconvénient des dispositifs classiques consiste en ce qu'il est nécessaire de faire intervenir des surfaces importantes et, par conséquent, coûteuses ou bien que ces surfaces ou dispositifs opposent une grande résistance à l'écoulement de gaz. On rencontre une difficulté particulièrement grande à concevoir des dispositifs appropriés d'échange de chaleur et de matière dans le cas d'échangeur de chaleur à écoulement transversal, où l'un des agents, par exemple de l'eau, tombe verticalement vers le bas tandis que l'autre agent, par exemple de l'air, s'écoule horizontalement. Dans les échangeurs de chaleur connus à écoulement transversal, une solution connue consiste à disposer verticalement l'une à côté de l'autre des nobreuses plaques planes en ardoise ou en verre. Cependant ces matières sont très fragiles, notamment en hiver. Une solution plus moderne consiste à fabriquer les plaques planes en matière plastique. Dans ce cas, il est cependant nécessaire d'utiliser beaucoup de matière, ce qui augmente fortement le coût des dispositifs. Le montage des plaques en matière plastique est, en outre, très compliqué. Dans une autre solution, on utilise un groupe de refroidissement en forme de grille ou moins de matière est nécessaire, comme le dispo sitif décrit par exemple dans le brevet hongrois n0 160 015. Ce groupe de refroidissement oppose cependant une très grande résistance à l'air dans le cas des échangeurs de chaleur et de matière à écoulement transversal et il ne peut, par conséquent, pas être utilisé dans ceux-ci. L'invention a pour but de créer un groupe de refroidissement qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus, qui possède, en plus d'une faible résistance à l'air, de bonnes propriétés d'échange de chaleur et de matière, qui puisse être fabriqué en série avec une faible dépense de matière et dont le montage soit simple. Le problème posé est résolu selon l'invention de deux manières. D'une part, le nouveau groupe de refroidissement tient compte des impératifs de l'ecoulement transversal par le fait que toute l'encombrement total du groupe qui oppose une résistance au gaz s'écoulant horizontalement, par exemple de l'air, est réduit au minimum possible, c'est-àdire qu'on utilise des profilés de faible résistance. D'autre part, on utilise selon l'invention juste la quantité nécessaire de matière. Les résultats de mesures et des calculs ont conduit, notamment, à la conclusion surprenante que, dans le cas où l'on réalise une réduction de la résistance à écoulement dans des groupes de refroidissement en augmentant l'espacement vertical des groupes, les caractéristiques d'echange de chaleur et de matière diminuent à un degré bien plus faible que la résistance. Cela signifie que, pour assurer la même fonction de refroidissement, il faut utiliser moins de groupes de refroidissement. Naturellement, une trop grosse réduction ne serait pas satisfaisante, mais on peut établir une proportion optimale de la géométrie du groupe de refroidissement.A la suite de l'augmentation de l'espacement vertical des groupes de refroidissement, le nombre des gouttes de liquide qui tombent n'est pas considérablement réduit tant que les gouttes ne se réunissent pas sous forme de trop grosses gouttes. L'invention concerne, pour cette raison, un groupe de refroidissement pour échangeurs de chaleur et de matiere, notamment pour des tours de refroidissement à écoulement transversal, ce groupe se composant d'au moins deux grilles horizontales disposées l'une en-dessous de l'autre, et dans lequel les grilles se composent de barres de dispersion orientées parallèlement l'une à côté de l'autre et présentant une section allongée en forme de quadrilatère ou de trapèze ainsi que de barres de raidissage transversal disposées perpendiculairement aux premières, la section des barres de raidissage transversal ayant une forme de goutte allongée d'axe horizontal et la partie la plus large de la section en forme de goutte étant orientée en direction de l'agent s'écoulant horizontalement, les grilles disposées l'une en-dessous de l'autre étant maintenues sous forme d'un ensemble unitaire au moyen de pieds d'espacement pouvant être emboités l'un dans l'autre, et la hauteur verticale des barres verticales de #dispersion s'élevant avantageusement à 25 à 50% de la distance d'espacement vertical des grilles disposées l'une en-dessous de l'autre. Les dispositifs opposant une résistance à l'air et pénétrant dans le trajet de l'agent s'écoulant horizontalement, par exemple de l'air, doivent avoir des dimensions qui correspondent à leur fonction et ainsi l'epaisseur des barres de raidissage transversal perpendiculairement à la direction d'écoulement de l'agent s'écoulant horizontalement ne doit pas être supérieure à 8 à 10 mm et au maximum à 20% de la distance d'espacement vertical des grilles, l'épaisseur horizontale moyenne, dans une direction perpendiculaire à la direction d'écoulement de l'agent s'écoulant horizontalement, des barres de dispersion étant égale au maximum à un dixième de l'espacement horizontal entre des barres de dispersion. Avantageusement, les barres de dispersion ont une section longitudinale en forme de quadrilatère, auquel cas pour obtentir une bonne répartition de l'eau et l'augmentation des caractéristiques de dispersion sur le bord supérieur des barres verticales de dispersion, on prévoit avantageusement une rigole qui peut exister également sur la partie supérieure des barres de raidissage transversal. Enfin, on peut réaliser à partir des grilles un groupe de refroidissement facile à préfabriquer et facile à monter en faisant en sorte que, à partir de la grille se composant des barres de dispersion montées sur chant et des barres de raidissage transversal, des pieds de maintien d'espacement fassent saillie au moins en quatre endroits, plus avantageusement en huit à neuf endroits vers le bas et en prévoyant sur la grille en-dessus des pieds des évidements appropriés pour recevoir les extrémités des pieds. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue latérale du groupe de refroidissement conforme à l'invention; - la figure 2 est urf vie de face du groupe de refroidissement; - la figure 3 est une vue en plan d'une grille du groupe de refroi dissement; - - la figure 4 représente trois groupes de refroidissement placés dans une tour de refroidissement à écoulement trans versal; - les figures Sa 5b et 5c représentent différentes sections des barres verticales de dispersion de la grille; - les figures 6a 6b et 6c représentent différentes sections des barres de raidissage transversales de la grille; - la figure 7 est une vue de coté des pieds de maintien de l1espace- ment assurant la liaison des grilles. La figure 1 est une vue latérale du groupe de refroidissement ou l'un des agents participant a l'échange de chaleur et de matière, par exemple l'air, s'écoule dans une direction horizontale A. L'autre agent, par exemple l'eau, parvient dans une direction verticale B dans le groupe de refroidissement. Le groupe de refroidissement se compose de grilles 1, placées les unes au-dessus des autres, et dans l'exemple représenté sur le dessin, il est prévu huit grilles. Une grille est constituée de barres de dispersion 2, de barres de raidissage transversal 3 réunissant les barres de dispersion 2 sous la forme d'un réseau réticulé et ayant une section profilée, et de pieds de maintien d'espacement 4, qui font saillie des grilles 1.Les pieds 4 de maintien d'espacement sont relies aux grilles 1 disposées en-dessous des pieds. Sur la figure, le groupe de refroidissement se composant de huit grilles 1, embossées l'une dans l'autre, repose sur un dispositif porteur approprié 5. Sur la figure 1, on a également représenté un mode avantageux de réalisation du groupe de refroidissement conforme a l'invention, la cote de hauteur verticale b des barres de dispersion 2, disposées sur chant, correspondant à peu près à 25% de la distance d'espacement vertical e des grilles 1, placées l'une en-dessous de l'autre, tandis que l'epais- seur horizontale moyenne a des barres de dispersion 2, dans une direction perpendiculaire à la direction d'écoulement de l'agent s'écoulant horizontalement, est égale au maximum à un dixième de l'espacement horizontal c entre les barres de dispersion 2.La figure montre egale- ment que les barres de raidissage transversales 3 ont un profil avantageux pour favoriser l'écoulement et l'épaisseur maximale d des barres de raidissage transversal 3 dans une direction verticale ne peut pas être supérieure à 8 à 10 mm. Sur la figure 2, on a représenté une vue de face du groupe de refroidissement représenté sur la figure 1, c'est-à-dire dans un plan orienté perpendiculairement à la direction de l'agent s'écoulant hori zontalement, par exemple de l'air. Cette figure montre également clairement que le groupe est constitué de huit grilles et on peut voir, également sur la figure, les barres de dispersion 2, les barres de raidissage transversal 3 et les pieds de maintien d'espacement 4 du groupe. Sur la figure 3, on a représenté en vue en plan une grille 1 du groupe de refroidissement de la figure 1, la figure montrant les barres de dispersion 2, les barres de raidissage transversal 3 de structure profilée et les évidements 4' recevant les pieds de maintien d'espacement 4. La figure 4 montre une possibilité d'utilisation du groupe de refroidissement conforme à l'invention dans une tour de refroidissement à écoulement transversal dans le cas d'un écoulement forcé. Sur cette figure, les grilles 1 disposées l'une au-dessus de l'autre, constituent un ensemble unitaire. Sur la figure, on a mis en évidence trois ensembles unitaires placés l'un à côté de l'autre. L'un des agents, par exemple l'air, s'écoule horizontalement dans la direction A de manière pénétrer dans le groupe de refroidissement et il s'échappe à l'air libre dans la direction C sous l'impulsion d'un ventilateur 7. L'autre agent, par exemple de l'eau, pénètre dans le groupe de refroidissement verticalement dans la direction B pour arriver sur les grilles 1 et il est évacué des grilles en ruisselant vers le bas dans le canal de décharge 9. Les figures Sa à 5c montrent différentes sections possibles pour les barres de dispersion 2 du groupe de refroidissement. Sur la figure Sa, on a représenté une section trapézoidale complète tandis que sur la figure 5b la barre de dispersion 2 présente le long du bord supérieur une rigole étroite 2'; sur la figure 5c, on a mis en évidence un mode de réalisation dans lequel il est prévu, dans la zone supérieure de la barre de dispersion 2, une partie 2" s'élargissant en forme de T. Sur les figures 6a 6c, on a représenté plusieurs formes possibles de section des barres de raidissage transversal 3 du groupe de refroidissement. Sur la figure 6a, la barre de raidissage transversal 3' présente un profil plein, alors que sur la figure 6c la barre de raidissage transversal 3" présente un profil creux. Lorsque, par exemple, de l'eau se trouve dans la cavité, il se forme alors également une section profilée. Enfin, sur la figure 6c, on a représenté une barre de raidissage transversal 3"' ayant un profil creux simple en forme de demi-cercle. Sur la figure 7, on a représenté d'une part un pied 4 de maintien de l'espacement et, d'autre part, un évidement 4 de la grille 1 servant à recevoir le pied. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Groupe de refroidissement pour assurer un échange direct de chaleur et de matière entre deux agents, l'un des agents, par exemple de l'eau, tombant verticalement vers le bas, tandis que l'autre agent, par exemple de l'air, s'écoule horizontalement, c'est-à-dire transversalement par rapport au premier agent, caractérisé en ce que le groupe de refroidissement comporte au moins deux grilles horizontales disposées l'une en-dessous de l'autre, en ce que les grilles (1) se composent de barres de dispersion (2) placées sur chant et orientées parallèlement l'une à côté de l'autre et présentant une section allongée en forme de quadrilatère ou de trapèze ainsi que de barres de raidissage (3), perpendiculaires aux barres de dispersion la section des barres de raidissage transversale ayant une forme de goutte allongée d'axe horizontal et la partie la plus large de la section en forme de goutte étant orientée en direction de l'agent s'écoulant horizontalement, en ce que les grilles (1) disposées l'une en-dessous de l'autre sont réunies sous forme d'un ensemble unitaire au moyen de pieds (4) de maintien d'espacement pouvant être emboîtes l'un dans l'autre, et en ce que la hauteur verticale b des barres verticales de dispersion (2) est avantageusement comprise entre 25 et 50% de la distance d'espacement vertical e des grilles (1) disposées l'une en-dessous de l'autre. 2.- Groupe de refroidissement selon la revendication 1, caracterisé en ce que l'epaisseur (d) perpendiculaire à la direction d'écoule ment de l'agent s'écoulant horizontalement, des barres de raidissage transversales (3) de forme profilée est au maximum égale à 20% de l'espacement vertical (e) des grilles (1). 3.- Groupe de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur horizontale (a), transversalement à la direction d'écoulement de l'agent s'écoulant horizontalement, des barres de dispersion (2) est au maximum égale à un dixième de l'espacement horizontal (c) entre des barres de dispersion (2). 4.- Groupe de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des pieds de maintien d'espacement (4) font saillie vers le bas au moins en quatre endroits des grilles (1) se composant des barres verticales de dispersion (2) et des barres de raidissage transversales (3) perpendiculaires à celles-ci et en ce qu'il est prévu, sur la grille (1) au-dessus des pieds (4), des évidements (4') appropriés pour recevoir les extrémités des pieds. 5.- Groupe de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu, le long du bord supérieur des barres verticales de dispersion (2), une rigole (2') qui est disposées également, le cas échéant, sur la partie supérieure des barres de raidissage transversal (3).