Brevet FR2573188A1 — publié le 19860516

il4. 2573183 La présente invention concerne d'une manière généra- le des récupérateurs de chaleur et en particulier elle est relative à un appareil de récupération de la chaleur de gaz de fumée. Plus particulièrement l'invention concerne un système de récupération de chaleur d'un gaz à un liquide qui récupère la chaleur à partir des gaz de combustion d'un générateur à chauffage direct d'une machine à absorption. Dans les systèmes de réfrigération à absorption il est usuel de fournir de la chaleur externe, habituellement sous la forme de vapeur ou de gaz de combustion brûlés di- rectement, au générateur afin de chauffer une solution d'ab- sorbant pauvre, typiquement une solution de bromure de li- thium, et d'accroltre ainsi la concentration de l'absorbant. Le fonctionnement d'un système de réfrigération à absorption à chauffage direct est bien connu dans la technique et il ne sera donc pas décrit présentement en détail. Un exemple d'un système à absorption de ce genre est décrit dans le brevet US-3 316 727. Bien que la présente invention puisse être utilisée conjointement avec une large gamme de dispositifs ayant des possibilités de récupération de la chaleur de gaz de fumée, elle est tout particulièrement appropriée à un générateur d'une machine à absorption comportant, dans le générateur, un échangeur de chaleur à contre-courant, à faisceau tubu- laire submergé. Le récupérateur de chaleur décrit présentement fait passer les gaz de fumée provenant des tubes de combustion du générateur à chauffage direct, à travers une chambre de barbotage remplie d'un liquide, tel que de l'eau, afin d'as- surer un transfert de chaleur plus efficace qui élève le rendement global de la machine à absorption dans laquelle il est installé. L'invention a pour objet un récupérateur pour les gaz de fumée d'un générateur à chauffage direct utilisé dans une machine à absorption à chauffage au gaz. Dans une forme d'exécution préférée, les gaz de combustion et de l'air sont introduits à travers des brû- leurs faisant partie d'un ensemble de brûleurs et ils sont brOldés dans les tubes de combustion. Ces tubes de combustion comportent au moins une section mais de préférence deux sections à savoir une section supérieure dans un comparti- ment de solution supérieur et une section inférieure dans un compartiment de solution inférieur. Ces deux comparti- ments contiennent une pluralité de chicanes qui assurent une trajet sinueux pour la solution admise dans le comparti- ment supérieur du générateur. La solution est admise dans le compartiment supérieur à proximité de l'extrémité de déchar- ge des tubes de combustion et elle est déchargée à proximité de l'extrémité d'allumage initial des tubes de-combustion dans le compartiment inférieur. Par conséquent l'écoulement des fluides à savoir des gaz de combustion et de la solution est tel qu'un transfert de chaleur à contre-courant est réalisé du fait que les gaz de combustion les plus chauds pénètrent dans l'échangeur de chaleur à proximité de la solution la plus chaude quittant le compartiment tandis que les gaz de combustion les plus froids quittent l'échangeur de chaleur à proximité de l'endroit o pénètre la solution la plus froide. Les gaz de fumée sortant des tubes de com- bustion passent à travers une chambre de barbotage remplie d'un liquide tel que de l'eau. Les gaz de combustion qui pénètrent dans cette chambre, sont refroidis en dessous de leur point de rosée par un contact direct avec l'eau et leur condensation se produit. Un but de la présente invention est d'améliorer le rendement d'une machine à absorption en utilisant un récupé- rateur pour les gaz de combustion d'un générateur à chauffa- ge direct d'une machine à absorption. Un autre but de la présente invention est de récu- pérer la chaleur de combustion perdue habituellement dans les gaz de fumée provenant des tubes de combustion d'un générateur d'une machine à absorption, en faisant passer les gaz de fumée sortant à travers une chambre de barbotage remplie de liquide. Un autre but de la présente invention est de four- nir un récupérateur qui soit économique à fabriquer, simple à construire et qui ait un rendement supérieur aux échan- geurs de chaleur connus antérieurement. A cet effet ce récupérateur pour un système de ré- frigération à absorption, comportant un générateur h chauf- fage direct, un condenseur, un absorbeur et un évaporateur, est caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe fixée au générateur à chauffage direct, une première entrée et une première sortie formées dans cette enveloppe, la première entrée comportant des parois latérales, une paroi supérieure et une paroi inférieure, l'une de ces parois étant percée d'une ouverture pour recevoir les gaz de combustion s'écou- lant à partir du générateur à chauffage direct, la paroi inférieure étant percée d'ouvertures d'évacuation des gaz de combustion ainsi reçus, la première sortie comportant un ventilateur pour aspirer les gaz de combustion à partir de la première entrée, à travers l'enveloppe, en direction de la sortie, des moyens pour canaliser un fluide de refroidis- sement à travers l'enveloppe, ces moyens de canalisation d'un fluide de refroidissement définissant un trajet d'écou- lement comprenant une entrée, une sortie, des parois latéra- les, une paroi supérieure, une paroi inférieure et un écran anti-turbulence intermédiaire disposé entre la paroi supé- rieure et la paroi inférieure et parallèle h celles-ci, deux- parois latérales opposées étant reliées entre elles par une cloison de séparation perpendiculaire définissant un trop- plein s'étendant entre la paroi inférieure et l'écran an- ti-turbulence, pour dévier le fluide de refroidissement s'écoulant à partir de l'entrée et passant à travers l'écran anti-turbulence, et des conduits alignés d'une manière étan- che avec les ouvertures de la paroi inférieure de la pre- mière entrée, ces conduits présentant une ouverture formée dans ceux-ci pour définir un trajet d'écoulement pour les gaz de combustion afin que ceux-ci s'écoulent h partir de la première entrée à travers le fluide de refroidissement et à l'extérieur de la sortie en direction d'une cheminée. L'ouverture formée dans chaque conduit est une fente longitudinale parallèle à l'axe du conduit et s'éten- dant entre l'écran anti-turbulence et la paroi inférieure des moyens canalisant le fluide de refroidissement. On décrira ci-après,à titre d'exemple non limita- tif, une forme d'exécution de la présente invention,en réfé- rence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en élévation, avec arrache- ment partiel et partiellement en coupe, d'un générateur à chauffage direct d'une machine à absorption utilisant la présente invention. La figure 2 est une vue en perspective, avec arra- chement partiel, du récupérateur-de la chaleur des gaz de fumée suivant l'invention. La figure 1 représente un générateur à chauffage direct pour un système de réfrigération à absorption sui- vant l'invention qui utilise, par exemple, de l'eau en tant que fluide frigorigène et du bromure de lithium en tant que solution d'absorbant. Techniquement le bromure de lithium pur est un absorbant et n'est pas une solution d'absorbant. Cependant il est habituel de considérer l'absorbant dans un système de réfrigération à absorption comme étant une solu- tion parce que l'absorbant peut contenir du fluide frigori- gène dissous en lui. Par conséquent le terme "solution" est utilisé dans toute cette demande pour indiquer l'absorbant pur et la solution d'absorbant. Il convient également de noter que l'expression "solution riche" est utilisée présen- tement pour indiquer une solution d'absorbant qui a une teneur élevé en absorbant, tel que le bromure de lithium pur, tandis que l'expression "solution pauvre" est utilisée pour indiquer une solution d'absorbant qui a une faible teneur en absorbant, du fait qu'une quantité appréciable de fluide frigorigène se trouve dissoute dans cette solution. En outre il y a lieu de noter que l'on peue utiliser, dans le cadre de la présente invention, des fluides frigorigènes autres que l'eau et des absorbants autres que le bromure de lithium et que diverses modifications peuvent être apportées au système de réfrigération pour tenir compte de ces fluides frigorigènes et absorbants différents. Le système de réfrigération à absorption dont fait partie le générateur 10, comporte en outre généralement un absorbeur, un condenseur, un évaporateur, des échangeurs de chaleur externes, une pompe de fluida frigorigène et une pompe de solution. Le générateur 10 comporte un ensemble brûleur appro- prié 12 pour fournir des gaz de combustion et de l'air à des tubes de combustion inférieurs 16. Le mélange enflammé de gaz et d'air s'écoule à travers les tubes de combustion inférieurs 16 qui sont logés dans un compartiment de solu- tion inférieur 17, puis à travers une chambre de communica- tion 18, puis à travers des tubes de combustion supérieurs 26 qui sont logés dans un compartiment de solution supérieur 27, pour être finalement évacués à partir des tubes de com- bustion supérieurs 26 vers le récupérateur 40. La solution pauvre qui est introduite dans le géné- rateur 10 à travers un conduit d'entrée 14 et qui provient en général d'un absorbeur, en passant à travers un échangeur de chaleur externe, pénètre dans le compartiment de solution supérieur 27 et s'écoule à travers ce compartiment supérieur 27 suivant une direction généralement parallèle aux tubes de combustion supérieurs 26. La solution pauvre s'écoule, dans le compartiment de solution supérieur 27, suivant un tracé sinueux en passant au-dessus et en dessous d'une pluralité de chicanes 22 jusqu'à ce qu'elle atteigne la section à chicane extrême 24. La solution pauvre qui est introduite dans le compartiment de solution supérieur 27, est ainsi chauffée par les tubes de combustion supérieurs 26 qui provoquent l'ébullition du fluide frigorigène à partir de la solution pauvre. La vapeur de fluide frigorigène formée dans le compartiment de solution supérieur 27 passe par dessus le bord supérieur 29 du compartiment de solution 27 pour péné- trer dans un condenseur 20 o elle est refroidie et conden- sée. La solution relativement plus chaude et plus riche qui s'écoule dans la section à chicane extrême 24, sort par un 6 2573188 trop-plein 28 pour tomber dans la section à chicane extrême 32 du compartiment de solution inférieur 17. Cette solution plus riche débordant s'écoule ensuite dans une direction généralement parallèle aux tubes de combustion inférieurs 16, en passant alternativement au-dessus et en dessous de chicanes inférieures 34, en suivant un trajet sinueux, jus- qu'à la section à chicane antérieure et inférieure 36. Dans cette section à chicane antérieure et inférieure 36 la solu- tion relativement chaude, riche et concentrée déborde par dessus le compartiment de solution inférieure 17 et passe à travers un conduit de décharge 38 dans l'absorbeur. La vapeur de fluide frigorigène formée dans le géné- rateur s'écoule dans le condenseur 20 qui contient un échan- geur de chaleur en forme d'auge comprenant une pluralité de tubes de condenseur 42 contenus dans une enveloppe ouverte 44 en forme d'auge, o la vapeur de fluide frigorigène est refroidie et condensée. Le fluide frigorigène liquide con- densé dans le condenseur 20 s'écoule à travers un passage de liquide frigorigène 46 dans l'évaporateur. Un fluide tel que de l'eau s'écoule à travers les tubes de condenseur 42 afin de condenser le liquide frigorigène dans le condenseur. Si on se réfère maintenant à la figure 2, on peut voir que le générateur 10 et le condenseur 20 sont inclus tous les deux dans une enveloppe unique 30 mais on conçoit qu'une autre disposition peut être également envisagée d'une manière satisfaisante. L'ensemble brOleur fournit un mélan- ge enflammé de gaz et d'air dans les tubes de combustion inférieurs 16, afin de chauffer la solution pauvre qui est fournie au générateur à partir de l'absorbeur, à travers un conduit d'entrée dans le générateur. La solution pauvre est chauffée dans le compartiment de solution supérieur 27 et dans le compartiment de solution inférieur 17 afin de dégager par ébullition le fluide frigorigène à l'état de vapeur et de concentrer ainsi la solution-pauvre. La vapeur de fluide frigorigène s'élève en direction du condenseur 20 qui est avantageusement logé dans la même enveloppe 30 que le générateur 10 et qui comprend une pluralité de tubes de condenseur 42 formant échangeur de chaleur. La vapeur de 2573 1 8 8 fluide frigorigène se sépare du mélange de la solution d'absorbant s'écoulant en direction du condenseur et elle est condensée sous forme de liquide frigorigène dans ce condenseur. Le liquide frigorigène passe du condenseur 20, à travers le passage 46 pour le liquide frigorigène, en direc- tion de l'évaporateur. En outre, lorsque les gaz de combustion quittent les tubes de combustion supérieurs 26, ils pénètrent dans le récupérateur 40, à travers un orifice d'entrée 52, et ils sont aspirés à travers un passage des gaz 54 puis vers le bas à travers des tubes de distribution 56. Ces tubes de distribution 56 sont supportés par une plaque tubulaire 58 percée de part en paret d'ouverture correspondant aux tubes 56. La plaque tubulaire 58 s'étend également jusqu'aux pa- rois latérales 57 du passage des gaz 54, afin de séparer les gaz de combustion du liquide dans le récupérateur. Apres avoir été aspirés vers le bas dans les tubes de distribu- tion 56, les gaz de combustion s'écoulent à travers des ouvertures 64 dans les tubes de distribution et ils dépla- cent le liquide, qui peut être de l'eau, contenu dans un réservoir de barbotage 62. Les gaz de combustion barbotent alors en remontant à travers le liquide, jusqu'à une chambre collectrice supérieure 66 qui est séparée du réservoir de barbotage 62 par une grille anti-buée 68. Un ventilateur aspirant 70 qui est relié à la chambre collectrice supérieu- re 66 du récupérateur et qui assure aussi bien le tirage pour la combustion que la pression statique pour surmonter la pression hydrostatique dans le réservoir de barbotage 62, assure l'extraction des produits de combustion en di- rection d'une cheminée (non représentée). Pour effectuer un transfert de chaleur et une dilu- tion continus des produits de combustion dissous dans le liquide récupérateur, un flot continu de liquide est intro- duit dans le réservoir de barbotage 62 à travers un conduit d'entrée 74. Après avoir été en contact direct et en rela- tion d'échange thermique avec les gaz de combustion dans le réservoir de barbotage 62, l'eau s'écoule vers le haut à travers l'écran anti-buée et anti-turbulence 68, elle débor- 2573 1 8 8 de par dessus un trop-plein 76 pour tomber dans une chambre extrême 78 et s'écouler vers l'extérieur, par un conduit 75, vers une charge appropriée. Par conséquent les gaz de com- bustion qui pénètrent dans le récupérsteur 40, sont refroi- dis en dessous du point de rosée par un contact direct avec le liquide et leur condensation se produit. Le rendement du récupérateur au point de vue transfert thermique peut avoi- siner 100% et le rendement global du générateur est amélioré jusqu'à 90% et davantage. 9 2573 188 REVENDICATIONS 1.- Un récupérateur pour un système de réfrigération à absorption, comportant un générateur à chauffage direct, un condenseur, un absorbeur et un évaporateur, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe fixée au générateur à chauffage direct (10), une première entrée (52,54) et une première sortie formées dans cette enveloppe, la première entrée (52,54) comportant des parois latérales, une paroi supérieure et une paroi inférieure, l'une de ces parois étant percée d'une ouverture (52) pour recevoir les gaz de combustion s'écoulant à partir du générateur à chauffage direct (10), la paroi inférieure étant percée d'ouvertures d'évacuation des gaz de combustion ainsi reçus, la première sortie comportant un ventilateur (70) pour aspirer les gaz de combustion à partir de la première entrée (52,54), à travers l'enveloppe, en direction de la sortie, des moyens pour canaliser un fluide de refroidissement à travers l'en- veloppe, ces moyens de canalisation d'un fluide de refroi- dissement définissant un trajet d'écoulement comprenant une entrée (74), une sortie (75), des parois latérales, une paroi supérieure, une paroi inférieure et un écran anti-tur- bulence intermédiaire (68) disposé entre la paroi supérieure et la paroi inférieure et parallèle à celles-ci, deux parois latérales opposées étant reliées entre elles par une cloison de séparation perpendiculaire définissant un trop-plein (76) s'étendant entre la paroi inférieure et l'écran anti-turbu- lence (68), pour dévier le fluide de refroidissement s'écou- lant à partir de l'entrée (74) et passant à travers l'écran antiturbulence (68), et des conduits (56) alignés d'une manière étanche avec les ouvertures de la paroi inférieure de la première entrée (52,54), ces conduits (56) présentant une ouverture formée dans ceux-ci pour définir un trajet d'écoulement pour les gaz de combustion afin que ceux-ci s'écoulent à partir de la première entrée (52,54) à travers le fluide de refroidissement et à l'extérieur de la sortie en direction d'une cheminée. 2.- Un récupérateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'ouverture (64) formée dans chaque conduit (58) est une fente longitudinale parallèle à l'axe du conduit (58) et s'étendant entre l'écran anti-turbulence (68) et la paroi inférieure des moyens canalisant le fluide de refroidissement.