Brevet FR2577655A1 — publié le 19860822

PROCEDE DE VAPORISATION D'UN LIQUIDE DANS UN VAPORISEUR ATMOSPEHRIQUE FONCTIONNANT AVEC DE L'AIR SOUFFLE PAR UN VENTILATEUR L'invention a pour objet un procédé de vaporisation dans un vaporiseur permettant de aire passer un corps de l'état liquide à l'état gazeux en prélevant la chaleur nécessaire à cette transformation dans l'air atmosphérique ambiant. L invention s'applique notamment à la vaporisation des gaz liquéfit et out particulièrement à l'anhydride carbonique (C02). De nombreux produits qui sont normalement utilisés à l'état gazeux sont conservés à l'état liquide pour une plus grande commodité de stockage et de transport. A cet état liquide correspondent des conditions de pression, température et densité (taux de remplissage) déterminées et que l'on choisit de sorte que le réservoir de stockage puisse être réalisé dans des conditions économiquement acceptables. Par exemple, le CO2 peut être stocké à l'état liquide dans des réservoirs comprotant un ciel gazeux de 10 % (taux de remplissage 5 90 %) sous une pression de 18 à 20 105 Pa et une température négative de - 200 C environ. Il peut également etre stocké à l'état liquide dans des réservoirs avc un taux de remplissage de 75 Z, sous une pression de 50 à 55 105 Fa et une température positive de + 15 C environ, sachant que l'on pourra toujours revenir aux conditions ci-dessus par détente de pression par exemple. En vue de l'utilisation, le passage de l'état liquide dans le réservoir à l'état gazeux se fait au moyen d'un vaporiseur destiné à apporter la quantité de chaleur nécessaire à la variation d'enthalpie recherchée. La chaleur fournie au liquide à vaporiser peut être produite par l'effet Joule sur des résistances électriques ou cédée par un liquide caloporteur ou produite par condensation d'une va?eur ou encore plus simplement prélevée dans l'air amodiant. Les vaporiseurs "atmosphériques" prélevait la chaleur dans l'air ambiant sont le plus souvent du type statique et constitués par tubes à ailettes (longitudinales de préférence), disposés verticalement pour favoriser l'écoulement des condensats et qui offrent côté air atmosphérique une surface de contact suffisamment grande avec des ailettes suffisamment épaisses pour que la température de transition, soit 0 C environ, se trouve en dessous de la peau extérieure, faute de quoi le vaporiseur doit fonctionner de manière discontinue avec, en alternance, chargement en liquide froid et vaporisation, puis repos et dégivrage. Si on n'utilise pas cette méthode de marche discontinue, alors que la température de vaporisation du liquide à transformer er. gaz est négative (inférieure à O' C), l'appareil devient inopérant vis-à-vis du transfert thermique, Il est connu par tailleurs, dans les installations de production de froid, d'utiliser des batteries d'évaporation constituées par des faisceaux de tubes à ailettes, à l'intérieur desquels on évapore un fluide frigorigène (hydrocarbures chlorofluorés par exemple). Les frigories ainsi produites sont véhiculées par de i'air soufflé par un ventilateur le long des ailettes, le but recherché étant ici de refroidir de l'air dans un volume confiné. La présente invention a trait à un procédé de vaporisation d'un liquide dans un vaporiseur atmophérique fonctionnant avec un gaz ou mélange de gaz caloporteurs soufflés par un ventilateur (8) comprenant au moins une batterie de faisceaux tubulaires (2), à l'intérieur desquels on évapore le liquide cu gaz liquéfié par passage d'un gaz (ou m e de gaz) caloporteur à l'extérieur des tubes du faisceau, caractérisée par le fait que l'écart de températurc entre le gaz calo - ur entrant et sortant des batteries (2) est d'au plus de 10 C t avantageusement compris entre 1 et 5 C. Selon l'invention, le liquide est en particulier constitue par un gaz liquéfié, tel que l'anhydride carbonique. Le ga caloporteur est avantageusement constitué par de l'air température ambiante. Le faisceau est de préférence un faisceau de tubes à a ailettes. La présente invention sera plus aisément comprise à l'aide des exemples de réalisacicn et de mise en oeuvre suivants. On a illustré, aux figures 1 et 2, un vaporiseur à ailettes selon l'art antérieur et 2UX figures 3 à 6 un dispositif pour la nise en oeuvre de l'invention. La figure 1 illustre un vaporiseur et la figure 2 un tube à ailettes (1). Les figures 3 et 4 représentent une batterie constituée par des faisceaux de tubes à ailettes. Les figures 5 et 6 illustrent une mise en oeuvre du procédé de l'invention. La batterie de faisceaux (2) est carénée par une enveloppe en tôle (9) et comprend 8 nappes verticales comportant chacune 4 tubes équipés d'ailettes (10) en aluminium 45 x 90 mm, donnant l'encombrement suivant (figures 3 et 4) : Largeur A = 660 mm auteur B = 630 mm Epaisseur D = 360 mm Le liquide å évaporer (CO2 liquide) entre en (7) et prcduit le gaz qui sort en (6), l'eau condensée, formée à partir de l'air ambiant, s'écoule par gravité à travers un collecteur (5). L'air est pulsé dans le faisceau par un ventilateur (8), pénètre en (3) et s'échappe en (4) apres avoir traversé ledit faisceau. Selon l'exemple illustrant le procédé de l'invention, le ventila- teur (8), de diamètre - 500 mm, a un débit nominal de 83CO Nm3/h d'air atmosphérique (3), prélevé à + 13 C et restitué à une température moyenne d'environ + 12 C en (4). L'anhydride carbonique liquide à vaporiser pénètre en (7), sous une pression de 18 105 Pa, à une température de - 20 C. Il sort en (o), sous forme gazeuse, sans perte de charge sensible (inférieure à 1.C00 Pa), au débit de 100 kg/h, à une température de + 9C C. De même, on a pu élever le débit de C02 à 150 kgith en maintenant la même température de sortie du gaz à 9 C, mais en abaissant la température de sortie d'air à + 11 C environ. En limitant à un niveau aussi bas la chute de température de l'air, on limite la production d'eau condensée (5) et on obtient à la sortie du faisceau, après vaporisation, un fluide gazeux (6) dot la température s'écarte de celle de l'air de 10 C au plus, de préférence 1 à 50 C. De plus, on arrive à fonctionner de manière continue car l'eau de condensation qui s'écoule le long des ailettes (10) vers le collec- teur (5) n'a pas la possibilité de constituer ure couche de glace hydrique qui nuirait au transfert thermique. Cet appareil vaporiseur est aussi un surchauffeur dans la @ mite de température du gaz caloporteur. Si la température de ce gaz calopor- teur donne un gaz vaporisé, délivré à température trop basse, on peut faire un complément d'apport de chaleur à ce gaz par ccut moyen approprié ccmme, par exemple, des résistances électrices å effet Joule, cet apport de.chaleur complémentaire étant beaucoup plus faible que la chaleur nécessaire à la vaporisation du fluide circulant à l'intérieur des tubes, ce qui constitue un intérêt considérable, par comparaison aux vaporiseurs utilisent uniquement l'énergie électrique avec effet Joule pour la vaporisation. R E V E N D I C A T I 0 N S 1) Procédé de vaporisation d'un liquide dans un vaporiser atmosphé- rique fonctionnant avec un gaz ou mélange de gaz caloporteurs soufflés par un ventilateur (8), ccmprenant au moins une batterie de faisceaux tubulaires (2), à l'intérieur desquels on évapore le liquide ou gaz liquéfié par passage d'un gaz (ou mélange de gaz) caloporteur à l'extérieur des tubes du faisceau, caractérisé par le fait que l'écart de température entre le gaz caloporteur entrant et sortant des batteries (2) est d'au plus 10 C. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'écart de température entre les gaz entrant et sortant des batteries (2) est compris entre 1 et 5 C. 3) Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le gaz liquéfi est de l'anhydride carbonique. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le gaz caloporteur est constitué par de l'air atmosphé rique à température ambiante.