Brevet FR2573853A1 — publié le 19860530

*1 Système de réfrigération de type à absorption J La présente invention concerne un système de réfrigération de type à absorption et, plus particulièrement, un système de réfrigération de type à absorption qui utilise l'eau comme réfrigérant et du bromure de lithium (LiBr) aqueux comme absorbant. Un système de réfrigération à absorption du type qui utilise l'eau et le bromure de lithium aqueux est décrit dans la Demande de brevet japonais non examinée publiée sous le nO 58-40468. Ce système consiste principalement en un évaporateur, un absorbeur, un régénérateur et un con- denseur. Dans l'évaporateur, un fluide frigoporteur estdébarrassé de sa chaleur et refroidi par l'évaporation de l'eau (réfrigérant). La vapeur d'eau en provenance de l'évaporateur est absorbée par une solution aqueuse de bromure de lithium (absorbant) placée dans l'absorbeur avec production de chaleur concomitante. Dans le régénérateur, l'absorbant dilué provenant de l'absorbeur et parvenant dans ledit régénérateur après passage dans un échangeur thermique, est chauffé par un fluide de chauffage, l'eau étant ainsi évaporée à partir de l'absorbant. L'absorbant concentré ainsi obtenu dans le processus de régénération est renvoyé via ledit échangeur thermique dans l'absorbeur dans lequel il est réutilisé pour l'absorption de la vapeur. Dans le condenseur, sont prévus des tubes de tranfert thermique dans les- quels circule un fluide de refroidissement, de telle sorte que la vapeur d'eau introduite en provenance du régénérateur dans le condenseur se trouve condensée à mesure qu'elle vient en contact avec les surfaces de conduction thermique des tubes. Dans le système cité de l'art antérieur, comme la condensation de la vapeur d'eau produite dans le régénérateur est effectuée dans le con- denseur indirectement par l'intermédiaire des tubes de transfert thermique, il est nécessaire, afin d'augmenter le taux de condensation, de rendre la température du fluide de refroidissement très inférieure à la température de condensation de la vapeur d'eau et de prévoir une importante surface de conduction thermique, par exemple par l'utilisation d'un grand nombre de tubes de-transfert thermique. En conséquence, le système de l'art an- térieur a pour désavantage qu'un système extérieur destiné à être connecté au condenseur est limité à un système apte à générer un fluide de refroidis- sement de faible température, faute de quoi il est nécessaire de reconcevoir le système de réfrigération entier cas par cas de manière à l'adapter au système extérieur. Une autre difficulté réside dans le fait que, comme le condenseur doit présenter une importante surface de conduction thermique, le coût du système de réfrigération devient dans son ensemble inévitablement élevé. Le but de l'invention est de permettre de disposer d'un système de réfrigération de type à absorption qui soit compatible d'une manière satis- faisante avec une variété de systèmes extérieurs, moins coûteux à fabriquer, et qui puisse être conçu suivant des dimensions plus petites. L'objectif précité est atteint selon l'invention par un système de réfrigération de type à absorption, caractérisé par le fait qu'il comprend une unité d'évaporation dans laquelle on fait évaporer un réfrigérant en prélevant de la chaleur sur un fluide frigoporteur, une unité d'absorption dans laquelle la vapeur de réfrigérant reçue en provenance de ladite unité d'évaporation est absorbée par un absorbant liquide avec production concomi- tante de chaleur, une unité de régénération pour concentrer l'absorbant dilué recu en provenance de ladite unité d'absorption par chauffage de celui- ci avec un fluide de chauffage pour évaporer le réfrigérant qu'il contient de manière que l'absorbant soit réutilisé dans l'unité d'absorption, et une unité de condensation pour condenser la vapeur de réfrigérant reçue dans celle-ci en provenance de ladite unité de régénération, par mise en contact direct de ladite vapeur avec un réfrigérant en phase liquide amené par pulvérisation. D'autres caractéristiques et avantages divers de l'invention seront aisément compris à la lecture de la description détaillée suivante d'un de ses modes de réalisation donné à titre indicatif mais nullement limita- tif, en référence au dessin annexé, dans lequel: - la figure unique est une vue schématique représentant une forme du système de réfrigération de type à absorption conforme à l'invention. Dans la figure unique, le repaire numérique 1 désigne un évaporateur dans lequel est introduit de l'eau en tant que réfrigérant par l'intermé- diaire d'une conduite de dérivation 2 pourvue d'une soupape de réduction de pression 3. Dans l'évaporateur 1, l'eau est amenée à s'évaporer par apport de chaleur à partir d'un fluide frigoporteur 4 qui traverse l'évaporateur 1. latempé- rature et la pression dans l'évaporateur 1 sont respectivement, par exemple, de 5 C et 6,5.105Pa. Le fluide frigoporteur 4 entre dans l'évaporateur 1 à - 760 une temperature d'admission par exemple de 12 C, et il y est refrodi jusqu'à par exemple 7 C puis amené ensuite dans un système d'utilisation extérieur (non représenté). La vapeur d'eau 5 engendrée dans l'évaporateur 1 pénètre dans un absorbeur 6, dans lequel elle est absorbée par un absorbant constitué par une solution aqueuse de bromure de lithium en produisant de la chaleur. La pression régnant dans l'absorbeur 6 est également de 6,5.105Pa. L'absorbant 7 dilué par l'absorption de la vapeur d'eau, quitte l'a Zsorbeur 6 à une température de sortie par exemple de 44 C et passe dans un échangeur de chaleur 8, dans lequel il est chauffé, par exemple, jusqu'à 75 C, avant d'être amené dans un régénérateur 9. Ce préchauffage de l'absorbant 7 avant son entrée dans le régénérateur 9 est destiné à diminuer les exigences de puissance thermique imposées au régénérateur 9. Dans le régénérateur 9, se trouve un fluide de chauffage 11 qui traverse celui-ci et dont la chaleur sert à évaporer l'eau absorbée pré- sente dans l'absorbant 7 dilué. L'absorbant concentré 10 résultant du processus de régénération quitte le régénérateur 9 à une température de sortie par exemple de 88 C, et sa température est abaissée par exemple à 55 C après son passage dans l'échangeur de chaleur 8. L'absorbant 10 est ensuite amené dans l'absorbeur 6, dans lequel il est réutilisé pour l'absorption de la vapeur d'eau. La pression régnant dans le régénérateur 9 est de 55.105Pa. Comme fluide de chauffage 11, on peut utiliser, par exemple, d6 ?a vapeur d'eau à 110 C, qui libère une chaleur de condensation lorsqu'elle se condense en eau, par exemple à la même température (110 C); on régénére ainsi l'absorbant 7 dilué. La vapeur d'eau 12 ayant par exemple une température de 400C, et produite dans le régénérateur c est introduite dans un condenseur 13, dans lequel la vapeur 12 est condensée par contact direct avec de l'eau pulvériséepar exemple à 38 C, amenée séparément par une conduite 14 à partir d'une source d'alimentation extérieure (non représentée). La pres- sion régnant dans le condenseur 13 est également de 55.105Pa. L'eau 15 recueillie, se trouvant par exemple à la température d 6040 C, est partiel- lement transférée par la tuyauterie 16. Une partie de l'eau 15 circulant dans la tuyauterie 16 est envoyée en tant que réfrigérant dans l'évapora- teur 1 par la conduite de dérivation 2 précitée, tandis que la partie restante de l'eau est envoyée dans l'absorbeur 6, dans lequel elle est chauffée par exemple à 42 C, par la chaleur d'absorption engendrée dans l'absorbeur 6, l'eau chauffée étant ensuite envoyée pour utilisation dans un système d'utilisation extérieur (non représenté). Le surplus d'eau 15 recueilli est évacué à l'extérieur du système de réfrigération par l'inter- médiaire d'une soupape d'évacuation 17. Selon une variante représentée par des lignes en traits interrompus sur la figure, on peut amener l'eau chauffée, obtenue par circulation dans l'absorbeur 6, via un circuit fermé, dans un-refroidisseur indirect tel qu'un échangeur de chaleur 18 à refroidissement par air et pourvu d'un ventilateur 19, et la renvoyer dans le condenseur 13 pour le processus de condensation. Dans ce cas, comme aucune quantité d'eau (réfrigérant) sup- plémentaire qui pourrait donner naissance à de l'eau en excès ne vient alimenter le condenseur 13, il n'est pas nécessaire de prévoir la soupape d'évacuation 17. En outre, conformément à cette variante, comme un circuit complètement fermé est constitué pour la circulation du réfrigérant (eau), il est possible d'éviter la pénétration dans le système de réfrigération de gaz non condensables tels que l'air qui pourrait provoquer une perte de vide et une détérioration du rendement. Il y a lieu de remarquer que le bromure de lithium aqueux (absorbant) devient corrosif en présence d'air, et pour cette raison également la pénétration d'air doit être évitée. Conformément au système de réfrigération de type à absorption selon l'invention, tel que décrit ci-dessus, la vapeur d'eau 12 est condensée dans le condenseur 13 par contact direct avec l'eau pulvérisée, de telle sorte qu'unedifférence de température peu importante est requise entre la vapeur d'eau 12 et l'eau de condensation (par exemple, de l'eau à 38 C par rapport à la vapeur d'eau.à 40 C dans le mode de mise en oeuvre repré- senté), et il existe ainsi peu de contrainte en ce qui concerne l'aptitude du système extérieur ou de l'échangeur thermique 18 à refroidissement par air, en tant que source d'alimentation, à être relié à la conduite 14. En outre, le-système de l'invention n'implique pas la nécessité d'utiliser un grand nombre de tubes de tranfert de chaleur dans le condenseur 13 pour former une importante surface de conduction thermique, ce qui conduit en conséquence à une construction simplifiée, une économie et une bonne pos- sibilité de réduction des dimensions. Les différentes températures citées conjointement avec le mode de réalisation représenté s'entendent seulement à titre d'illustration et ne sont pas destinées à limiter l'invention. Il est entendu au contraire que l'invention peut être mise en oeuvre suivant de nombreuses modifications et variantes sans toutefois s'écarter de son cadre et son esprit. REVENDICATIONS 1. Système de réfrigération de type à absorption, caractérisé par le fait qu'il comprend une unité d'évaporation (1) dans laquelle on fait évaporer un réfrigérant en prélevant de la chaleur sur un fluide frigopor- teur (4), une unité d'absorption (6) dans laquelle la vapeur de réfrigérant (5) reçue en provenance de ladite unité d'évaporation (1) est absorbée par un absorbant liquide avec production concomitante de chaleur, une unité de régénération (9) pour concentrer d'absorbant dilué (7) reçu en provenance de ladite unité d'absorption (6) par chauffage dudit absorbant avec un fluide de chauffage pour évaporer le réfrigérant qu'il contient de manière que l'absorbant soit réutilisé dans l'unité d'absorption (1), et une unité de condensation (13) pour condenser la vapeur de réfrigérant (12) reçue dans celle-ci en provenance de l'unité de régénération (9) par mise encon- contact direct de ladite vapeur avec un réfrigérant en phase liquide (14) amené par pulvérisation. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réfrigérant en phase liquide recueilli dans ladite unité de condensation (13) est envoyé dans ladite unité d'absorption (6) par une tuyauterie (16) et est chauffé avec la chaleur d'absorption engendrée dans ladite unité d'absorption (6). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite tuyauterie (16) comprend une conduite de dérivation (2) pour alimen- ter ladite unité d'évaporation (1) avec une portion-du réfrigérant en phase liquide, ladite conduite de dérivation (2) étant munie d'une soupape de réduction de pression (3). 4. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réfrigérant en phase liquide, chauffé dans ladite unité d'absorption (6), est amené via un circuit fermé, dans ladite unité de condensation (13), après passage dans un refroidisseur indirect (18). 5. Système selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le refroidisseur indirect est un échangeur de chaleur à refroidissement par air. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé par le. fait que l'absorbant dilué alimentant l'unité de régénération (9) en provenance de ladite unité d'absorption (6) et l'absorbant concentré alimentant l'unité d'absorption (6) en provenance de ladite unité de régénération (9) sont soumis à un échange de chaleur au moyen d'un échangeur de chaleur (8). 7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit réfrigérant est l'eau et que ledit absorbant est une solution aqueuse de bromure de lithium.