Brevet FR2599484A1 — publié le 19871204

La présente invention concerne un appareil refroidisseur de fluides par air1 à contact indirect, dans lequel la condensation de vapeurs ou le refroidissement du liquide sont obtenus sans contact direct avec l'air, ainsi qu'une machine pour la fabrication des noyaux d'interface air-eau de cet appareil. Chaque refroidisseur comprend deux circuits indépendants, primaire et secondaire, de telle manière que les deux circuits soient respectivement fermés et que l'eau circulant par le deuxième réfrigère le fluide qui circule dans le premier, en le condensant s 'il s'agit d'un gaz ou de vapeur, ayant été préalablement refroidi par l'air dans un noyau d'interface air-eau. Dans ce but, on fait circuler ledit fluide à l'intérieur d'un faisceau tubulaire qui est baigné par l'eau en circulation réfrigérée par l'air déplacé au moyen d'un ventilateur. La figure 1 est une vue simplifiée d'un appareil refroidisseur conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en perspective éclatée de l'échangeur de chaleur, avec arrachements du corps pour en montrer l'intérieur. La figure 3 est une vue en perspective d'un détail de blocs formant un treillis entrant dans la constitution des unités d'échange de l'installation selon l'invention. La figure 4 est un schéma général d'une machine de fabrication de noyaux de contact air-eau des refroidisseurs visés par l'invention. La figure 5 montre schématiquement le processus de fonctionnement de la machine de la figure 4. La figure 6 illustre des éléments auxiliaires de la machine de la figure 4. La figure 7 montre un détail des dispositifs soudeurs. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un ventilateur, la référence 2 un moyen de remplissage et la référence 3 une buse de pulvérisation de l'eau, composants d'une tour de réfrigération conventionnelle. L'eau receuillie dans le bassin 4 de la tour est aspirée par une pompe 5 de recyclage qui la fait passer par le corps extérieur d'un échangeur de chaleur 6, à section rectangulaire, accouplé sous le bassin de la tour. A la sortie de l'échangeur, un raccordement 7 sert à envoyer l'eau chauffée dans cet appareil à la buse de pulvérisation 3 pour être réfrigérée à nouveau dans la tour, fermant ainsi le circuit. Ce circuit, qui passe par le corps extérieur de l'échangeur et dont. le composant liquide est l'eau, au besoin avec des additifs pour la rendre mieux appropriée aux besoins industriels, est appelé circuit secondaire. Sur la figure 2, la référence 8 désigne une prise d'eau du circuit secondaire, la référence 9 des cloisons de guidage qui rendent longitudinal le courant pour améliorer l'effet d'échange thermique, et la référence 10 une tubulure de sortie d'eau à laquelle est raccordé le conduit 7 de la figure 1. Sur la figure 2, la référence 11 désigne une tubulure d'entrée du gaz à condenser ou du fluide à réfrigérer, la référence 12 une chambre de distribution aux tubes du faisceau de l'échangeur. Le gaz ou le fluide circule par lesdits tubes 13 et passe à la chambre postérieure 14 pour sortir, sous forme de condensé, ou bien réfrigérée, par la tubulure 15 de la chambre précédente. Le circuit constitué par le gaz à condenser ou le fluide à réfrigérer est appelé circuit primaire. Quand il s'agit de la condensation d'un gaz, la chambre de retour 14 peut être munie d'un raccord pour la sortie du condensé produit pendant le trajet de la chambre antérieure à la chambre postérieure, ce qui améliore considérablement le rendement de l'appareil. Le remplissage de la tour de réfrigération conventionnelle est conçu pour que le processus d'échange de chaleur entre l'eau et l'air atteigne une efficacité maximale. Dans ce but, il est construit en utilisant un treillis dans les orifices duquel l'eau forme une pellicule par adhérence aux bords de ces orifices. De cette manière, la surface d'interface est égale à la surface brute totale du treillis des deux faces, le support solide se limitant à la nervure qui constitue les bords des orifices. Le treillis est monté en blocs de différentes compacités afin d'obtenir des unités d'échange avec des surfaces spécifiques entre 100 et 300 m2 par m3. Un détail de ces blocs est représenté sur la figure 3, où la référence 16 désigne un réseau de nervures constituant les bords des orifices, la référence 17 des orifices de support de la pellicule d'eau, et la référence 18 une zone de passage de l'air. L'hydrophilité des bords des orifices du treillis et les dimensions adéquates de ces orifices assurent la stabilité de la pellicule d'eau, permettant d'obtenir une pellicule unique sans interruption sur toute la surface du treillis qui forme le noyau d'échange. Cette présence d'eau sur toute la surface du noyau assure l'-utilisation de ce-dernier en totalité, même avec un système irrégulier de distribution de l'eau, dans la mesure où l'échange entre l'eau et l'air a lieu dans toutes les zones du noyau, y compris au cours des périodeslesquelles il n'y a pas d'apport d'eau. La fabrication des noyaux est effectuée au moyen d'une machine spécialement conçue pour travailler avec du treillis flexible en polyéthylène ou en polypropylène. Sur la figure 4, la référence 19 désigne un corps fixe qui supporte une bobine de bande treillis en plastique 20 et des plaques d'appui 21 des dispositifs soudeurs. De même, il supporte le corps mobile 22 de la machine, constitué par les dispositifs soudeurs 23 et les plaques de conformation d'onde 24. La figure 5 montre l'ensemble mobile 22 en position de travail avec une bande en plastique 20 introduite par le dispositif de plaques de conformation 24 entre les dispositifs soudeurs 23 au-dessus et les plaques d'appui 21 au-dessous. Les dispositifs soudeurs 23, actionnés par des cylindres pneumatiques en séquence de droite à gauche, procèdent à la soudure de la bande 20 - qui, par l'action des plaques de conformation 24, prend une forme d'onde triangulaire - au bloc en formation, lequel a été préalablement introduit entre les plaques d'appui 21. Le temps de soudure écoulé, les dispositifs soudeurs se relèvent, une nouvelle onde de bande en plastique ayant été ainsi incorporée au bloc en formation 25. Les plaques d'appui 21 sur le corps fixe 19 et les plaques de conformation 24 du corps mobile 22 se retirent vers la partie arrière de la machine, comme il est indiqué sur la figure 6, en laissant libre le bloc en formation 25. Puis, le corps mobile 22 se déplace vers le côté gauche de la machine, permettant ainsi à l'opérateur de placer la dernière onde produite du bloc 25 en formation sur les pointes des plaques d'appui 21, un nouveau cycle démarrant alors avec le mouvement en avant des plaques de conformation 24, vers le côté droit du corps mobile 22, en portant la bande 20 en avant des plaques d'appui 21, ce qui permet de commencer une nouvelle opération de soudure. Sur la figure 6 sont également représentés les éléments auxiliaires de la machine, le tableau de commande 27 et les pédales 26 d'avancement et de recul. Sur la figure 7 est représenté un détail des dispositifs soudeurs, la référence 28 désignant un élément soudeur proprement dit, la référence 29 une colonne de guidage, la référence 30 une résistance électrique de chauffage et la référence 31 une borne de raccordement de cette dernière. Une caractéristique essentielle des appareils d'échange indirect selon l'invention réside dans le fait que le processus de refroidissement est accompli en deux étapes, à savoir - L'eau du circuit secondaire est réfrigérée dans le noyau d'interface air-eau comme dans une tour conventionnelle. - Le gaz ou le fluide du circuit primaire est condensé ou réfrigéré à l'intérieur des tubes du faisceau tubulaire d'un échangeur accouplé à la tour sous le bassin d'eau de cette dernière. De cette manière, la somme des surfaces d'échange des deux étapes est bien supérieure à la surface obtenue avec les systèmes conventionnels dans lesquels l'eau mouille les tubes du faisceau, l'ensemble étant directement réfrigéré par l'air. Cependant, la plus grande partie de la surface correspond au remplissage de la tour de réfrigération, le coût de cette surface étant bien inférieur à celui des tubes du faisceau. Le faible coût de cette surface permet d'utiliser des valeurs très élevées de celle-ci dans la disposition compacte de son noyau d'interface, ce qui permet d'obtenir des appareils très avantageux par leurs dimensions et par la puissance consommée par leur équipements mécaniques. Une autre caractéristique essentielle de cet appareil dans sa version condensateur réside dans l'utilisation de tubes droits avec retour par chambre, ce qui permet la sortie optimale de condensé de chaque tronçon droit, réduisant ainsi l'accumulation de ce condensé qui se produit avec le système conventionnel utilisant des tubes continus avec retour en U. Une autre caractéristique essentielle réside dans le fait que l'eau du circuit secondaire demeure en contact continu avec les tubes de l'échangeur par suite du positionnement de ce dernier sous la partie inférieure de la tour, accouplé sous son bassin, ce qui permet de réduire la corrosion des tubes et l'en- crassement rapide dû à l'action de l'air lorsque l'appareil n'est pas en fonctionnement. Une caractéristique essentielle concernant le noyau d'interface air-eau incorporé à l'appareil réside dans la présence des orifices du treillis dans lesquels se forme la pellicule d'eau, ce qui permet d'obtenir deux caractéristiques fondamentales du système : la disparition de la plus grande partie du support solide de l'eau et la poursuite du processus d'échange au cours des périodes pendant lesquelles il n'y a pas d'apport de liquide à la zone correspondante. Enfin, une caractéristique essentielle de la machine à fabriquer ces noyaux d'interface air-eau réside dans sa capacité de produire une matrice de conduits droits, à section rectangulaire, d'une compacité variable, par un processus semi-automatique, n'ayant besoin que d'un seul opérateur pour tout le processus et n'utilisant qu'une seule bobine d'alimentation de bande. Ne constituent pas des caractéristiques essentielles des appareils d'échange indirect selon l'invention : la disposition de la tour conventionnelle, les dimensions de l'appareil, les matériels, aussi bien ceux de la tour que ceux de l'échangeur de chaleur, employés pour sa fabrication. Ne constituent pas des caractéristiques essentielles du noyau d'interface air-eau : le matériel du treillis, la forme de celui-ci, la disposition du noyau dans l'appareil échangeur, la manière d'établir la circulation d'air dans ce noyau. Enfin, ne constituent pas non plus des caractéristiques essentielles de la machine à fabriquer ces noyaux ; la largeur et les dimensions intrinsèques de la bande de treillis, les dimensions du triangle que forme la matrice du noyau, les dimensions du noyau lui-même, les systèmes pneumatique ou électrique commandant les différents mouvements de la machine, le système de contrôle de ces mouvements. L'invention constitue un développement technique positif en ce qui concerne les tours de réfrigération et les condensateurs de gaz. REVENDICATIONS 1. Appareil refroidisseur de fluides par air, à contact indirect comportant des moyens refroidisseurs, caractérisé par le fait que chaque refroidisseur comprend deux circuits indépendants primaire et secondaire (7,3) de telle manière que les deux circuits soient respectivement fermés et que l'eau circulant par le deuxième réfrigère le fluide qui circule dans le premier, en le condensant s'il s'agit d'un- gaz ou de vapeur, ayant été préalablement refroidi par l'air dans un noyau d'interface air-eau. 2. Appareil refroidisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'eau du circuit secondaire (7,3) échange de la chaleur avec le fluide du circuit primaire au moyen du faisceau tubulaire d'un échangeur de chaleur (6) à l'intérieur duquel circule le fluide et qui est logé dans la partie inférieure d'une tour sous un bassin (4) d'eau froide de cette tour. 3. Appareil refroidisseur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la première des deux étapes constituant le processus, dans laquelle intervient le circuit secondaire (7,3), met en oeuvre une grande surface d'échange, ce qui réduit les dimensions de l'appareil et la puissance qu'il consomme. 4. Appareil refroidisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, dans la version du refroidisseur comme condensateur de gaz ou de vapeur, l'utilisation de tubes droits et courts avec retour par une chambre (14) permet d'obtenir un drainage efficace du condensé, ce qui améliore le rendement d'échange thermique de l'appareil. 5. Appareil refroidisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la disposition du faisceau tubulaire (13) d'échange est telle que celui-ci demeure baigné par l'eau du circuit secondaire, ce qui le protège de l'action corrosive de l'air et de l'encrassement provoqué par ce dernier. 6. Appareil refroidisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, dans le noyau d'interface air-eau, l'eau forme une pellicule adhérant aux bords des orifices (16) du treillis en plastique qui le compose, de sorte que la surface d'interface est égale à la surface totale du treillis des deux faces, avec disparition de la plus grande partie du support solide de l'eau et avec poursuite du processus d'échange au cours des périodes pendant lesquelles il n'y a pas d'apport d'eau. 7. Appareil refroidisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'absence d'un apport régulier d'eau aux différentes zones du treillis est compensée par la présence dans ces dernières de l'eau contenue dans la pellicule qui les recouvre et qui demeure en contact avec l'air, donc sans interruption du processus d'échange. 8. Machine de fabrication de noyaux d'interface air-eau destinés à un appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps fixe (19) support d'une bobine d'alimentation de bande (20), une série de plaques d'appui (21) et un corps mobile (22) composé d'une série de dispositifs soudeurs (23) et un ensemble de plaques de conformation (24) et avec capacité de mouvement latéral en ce qui concerne le corps mobile et de mouvement en avant et en arrière en ce qui concerne les plaques d'appui et de conformation (24). 9. Machine selon la revendication 8, caractérisée par le fait qu'elle possède un système d'actionnement pour le mouvement séquentiel de la série de dispositifs soudeurs (28).