(19)
(11)EP 1 101 071 B1

(12)FASCICULE DE BREVET EUROPEEN

(45)Mention de la délivrance du brevet:
26.10.2005  Bulletin  2005/43

(21)Numéro de dépôt: 00931340.4

(22)Date de dépôt:  23.05.2000
(51)Int. Cl.7F25C 5/04, F25D 17/02
(86)Numéro de dépôt:
PCT/FR2000/001405
(87)Numéro de publication internationale:
WO 2000/071945 (30.11.2000 Gazette  2000/48)

(54)

PROCEDE POUR DETACHER LES CRISTAUX DE GLACE D'UN ECHANGEUR THERMIQUE GENERATEUR D'UN FRIGOPORTEUR DIPHASIQUE LIQUIDE-SOLIDE

VERFAHREN ZUR LÖSUNG VON EISKRISTALLEN IN EINEM WÄRMETAUSCHER MIT ZWEIPHASIGEN FEST-FLÜSSIG KÄLTETRÄGER

METHOD FOR REMOVING ICE CRYSTALS IN A HEAT EXCHANGER GENERATING A DIPHASIC LIQUID-SOLID REFRIGERANT


(84)Etats contractants désignés:
AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

(30)Priorité: 25.05.1999 FR 9906559

(43)Date de publication de la demande:
23.05.2001  Bulletin  2001/21

(73)Titulaire: Barth, Michel
78370 Plaisir (FR)

(72)Inventeur:
  • Barth, Michel
    78370 Plaisir (FR)


(56)Documents cités: : 
US-A- 4 075 863
US-A- 4 656 836
US-A- 4 936 114
US-A- 5 139 549
US-A- 5 743 110
US-A- 4 401 449
US-A- 4 865 251
US-A- 4 970 869
US-A- 5 402 650
US-A- 5 894 734
  
  • PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 418 (M-1022), 10 septembre 1990 (1990-09-10) -& JP 02 161293 A (HISAKA WORKS LTD), 21 juin 1990 (1990-06-21)
  
Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen).


Description


[0001] L'invention concerne le domaine de la production et distribution du froid au moyen d'un fluide frigoporteur diphasique liquide + solide.

[0002] Le fluide frigoporteur diphasique liquide + solide est constitué d'un mélange de deux liquides, généralement un mélange d'eau, et d'un autre liquide miscible avec l'eau, soit de l'éthanol, du méthanol, de l'ammoniac, du chlorure de calcium ou autre. Ce mélange est refroidi jusqu'à la température de cristallisation de l'eau. Les cristaux alors formés sont entraînés par le frigoporteur en phase liquide. Ce mélange de cristaux et de phase liquide est défini par le terme frigoporteur diphasique ou « coulis de glace »

[0003] Le coulis de glace présente, par rapport aux fluides frigoporteurs monophasiques, des avantages non négligeables. En changeant partiellement d'état, ces frigoporteurs diphasiques liquide + solide mettent en oeuvre une chaleur latente de transformation (solide en liquide) et permettent un transport de froid par unité de volume beaucoup plus grand ce qui a pour avantage de réduire les débits volumiques en circulation. Ceci permet de diminuer notablement le débit des pompes et le diamètre des tuyauteries de distribution.

[0004] Les coulis de glace sont formés dans des générateurs qui ont pour objet de générer des cristaux de glace qui sont entraînés par la phase liquide du fluide frigoporteur. Ces générateurs comportent des parois d'échange thermique balayées sur une face par le fluide frigoporteur et sur l'autre face par un fluide frigorigène. Ces parois d'échange thermique peuvent se présenter sous la forme d'un faisceau de tubes plats ou cylindriques faisant partie d'un premier circuit de fluide, ce faisceau étant disposé dans une chambre faisant partie d'un deuxième circuit de fluide. Le fluide frigoporteur s'écoule dans l'un des circuits, tandis que le fluide frigorigène s'écoule dans l'autre circuit.

[0005] Les cristaux de glace se forment sur la face des parois du générateur balayé par le fluide frigoporteur et ont tendance à rester collés sur ces parois. Les conséquences directes sont une augmentation des pertes de charge, une baisse des échanges thermiques ; le but du générateur étant de fabriquer des cristaux il est donc nécessaire de prévoir des moyens pour détacher les cristaux formés sur les parois.

[0006] En général, on utilise des moyens mécaniques pour arracher la couche de glace formée sur les parois de l'échangeur. À cet effet, des lames ou des balais raclent la couche ainsi formée et la glace est entraînée dans le circuit de distribution. Cette disposition oblige à utiliser des surfaces d'échange sous forme de cylindres à double paroi, le système racloir agissant à l'intérieur du cylindre (circuit fermé) soit à l'extérieur du cylindre (circuit ouvert). Ces générateurs de coulis, dits « à surface raclée » sont limités en dimension, donc en puissance avec des systèmes mécaniques de racloirs relativement fragiles. Ils sont boûteux et un accroissement de puissance exige une mise en parallèle de plusieurs générateurs, ce qui rend le procédé compliqué et volumineux.

[0007] Dans d'autres générateurs de coulis de glace, dits à film tombant, on forme la glace sur une plaque verticale sur laquelle tombe un film d'eau ou de solution. La glace fournie en pied de plaque est ensuite broyée. Ici aussi, il faut des moyens mécaniques supplémentaires dans le générateur pour broyer les glaces obtenues.

[0008] On peut également réaliser des coulis de glace par le procédé de surfusion. Ce procédé consiste à faire baisser la température du fluide frigoporteur en dessous de son point de congélation commençante, dans des conditions particulières, avant d'initier la cristallisation par des effets tels que les chocs thermiques ou mécaniques, ou par introduction d'agents nucléants. Mais cette technique est difficilement exploitable en pratique car elle se traduit par une diminution du rendement de la machine frigorifique.

[0009] L'invention s'est donnée pour but de proposer un nouveau procédé pour générer des cristaux de glace et pour détacher la partie des cristaux de glace qui se forment sur les parois d'un générateur de coulis de glace et qui puisse être mise en oeuvre facilement sur tous types d'échangeur quelle que soit la forme géométrique de leur parois d'échange de chaleur.

[0010] L'invention est basée sur l'idée de créer par intermittence déterminée par un calculateur des turbulences dans le fluide frigoporteur par augmentation du débit, donc de la vitesse de circulation. Les conséquences directes de l'augmentation de la vitesse de circulation sont d'une part : une augmentation de la force d'arrachement appliquée sur les cristaux en formation et d'autre part une modification des paramètres d'échange qui induisent une légère augmentation de la température des parois.

[0011] Ce procédé ne peut être comparable au brevet N°2.161.293. JAP qui consiste à retirer des salissures contenues dans un liquide en provenance de l'extérieur, et qui s'accroche à la surface de la paroi de l'échangeur. Le brevet japonais propose un système dans lequel plusieurs échangeurs à plaques sont en série et c'est en by-passant l'un des échangeurs que l'on diminue les pertes de charge et que l'on permet d'augmenter momentanément le débit donc la vitesse dans l'échangeur restant, et d'éliminer ainsi les salissures en les entraînant dans le flux. Cette action qui est déclenchée d'une façon régulière avec des fréquences et des durées fixes, ne fait intervenir que la vitesse du fluide qui contient les salissures.

[0012] Alors que dans l'invention présente, il s'agit de cristaux de glace (et non de salissures) qui sont engendrés volontairement et dont une partie se fixe sur les parois d'échange,et qui nécessite pour les éliminer une double action :
  • Une action thermique de décollement des cristaux de glace sous forme de modification du coefficient d'échange engendrée par l'augmentation de vitesse et de diminution de l'énergie frigorifique sur le fluide refroidisseur circulant de l'autre côté de la paroi.
  • Une action hydro- mécanique d'entraînement des cristaux qui ont été détachés au préalable par l'action thermique (début de changement d'état solide vers liquide).


[0013] De plus le déclenchement de ces actions ainsi que leurs durées sont variables et dépendent d'un nombre important de paramètres fixes et variables (différence de pressions et de températures d'entrée et de sortie de l'échangeur) et qui sont transmis à un calculateur qui détermine les fréquences et les durées.

[0014] L'invention présente est donc basée sur le principe de créer par intermittence à des moments précis et des durées définies par un calculateur :
  • Des turbulences dans le fluide figoporteur par augmentation du débit, donc de la vitesse de circulation.
  • Une diminution de l'énergie frigorifique transportée par le fluide refroidisseur.
  • Les conséquences de ces deux actions sont :

    1. La diminution de la force d'accrochage des cristaux par effet thermique suite à la diminution de l'énergie frigorifique côté fluide refroidisseur et à la modification du coefficient d'échange par augmentation de la vitesse

    2. L'augmentation de la force d'arrachement par effet hydro mécanique simultanément à la diminution de la force d'accrochage par effet thermique



[0015] L'invention conceme donc un procédé pour détacher la partie des cristaux de glace générée qui reste attachée à la surface des parois d'échange thermique d'un échangeur générateur de coulis de glace, ladite face étant en contact avec un fluide figoporteur d'un premier circuit qui s'écoule à une vitesse nominale dans ledit échangeur, tandis que l'autre face desdites parois est en contact avec un fluide refroidisseur qui s'écoule dans un deuxième circuit.

[0016] Selon l'invention le procédé en deux phases est caractérisé par la détermination du moment des changements de phases et de leur durée qui sont fonction d'un certain nombre de paramètres inhérents au fluide frigoporteur lui-même (concentration du mélange nominal, type de mélange) et de certains paramètres variables qui sont la température d'entrée et de sortie du frigoporteur de l'échangeur, mesurées par des sondes thermiques (10) et (11), et par l'évolution des pertes de charge du fluide figoporteur dans l'échangeur mesurée à l'aide d'un pressostat différentiel.(15)

Durant la phase 1 :



[0017] 
  • la vitesse du fluide frigoporteur est Vn
  • l'énergie frigorifique fournie par le fluide refroidisseur est à son maximum
  • la durée de temps est To

Durant la phase 2 :



[0018] 
  • la vitesse du fluide figoporteur est Vs supérieure à Vn
  • l'énergie frigorifique fournie par le fluide refroidisseur est à son minimum
  • la durée de temps est Do.


[0019] La prise en charge des données variables, température d'entrée et sortie du fluide frigoporteur, et pertes de charge dans l'échangeur du figoporteur, sont transmises à un calculateur, qui en fonction des autres paramètres inhérents au fluide figoporteur et des résultats d'expérimentation transmet les ordres de changements et de durée de phase, à la pompe de circulation du fluide figoporteur et à la source de production d'énergie frigorifique.

[0020] De préférence, le fluide frigoporteur est mis en circulation par une pompe et l'on augmente sur ordre d'un calculateur ou d'un automate la vitesse de rotation de la pompe.

[0021] La pompe est entraînée par exemple par un moteur à vitesse variable qui permet de maintenir dans toutes les phases un débit déterminé et constant quelles que soient les pertes de charges du fluide frigoporteur dans l'échangeur.

[0022] La vitesse de base du moteur et de la pompe, et par le fait même le débit normal ou la vitesse nominale du fluide frigoporteur dans le générateur ainsi que la température de surface de la paroi froide sont déterminés en fonction du type d'échangeur, du frigoporteur et de la concentration du mélange ainsi que la concentration des particules solides que l'on veut obtenir dans le fluide frigoporteur diphasique.

[0023] Ainsi grâce à l'invention, les cristaux de glace sont détachés sans moyens mécaniques disposés dans le générateur comme dans l'art antérieur.

[0024] La fréquence et la durée des turbulences, ainsi que la vitesse du fluide Frigoporteur pendant la phase des turbulences peuvent être établies par des résultats de tests qui serviront de base pour la programmation du calculateur ou de l'automate. Elles seront fonction du type d'échangeur, du frigoporteur, de la concentration du mélange, ainsi que de la concentration des particules solides que l'on veut atteindre dans le frigoporteur.

[0025] Selon l'invention le déclenchement, et la durée de phase sont réalisés automatiquement grâce à un calculateur. À cet effet on mesure en continu la perte de charge subie par le fluide figoporteur à travers le générateur, ainsi que sa température d'entrée et de sortie, et on ajuste la vitesse de la pompe ainsi que la puissance de l'installation frigorifique en fonction des phases.

[0026] Afin de renforcer l'action thermique et mécano hydraulique induite par l'augmentation de vitesse (turbulences) on provoque en outre simultanément une augmentation de la température du fluide refroidisseur dans le générateur.

[0027] Dans le cas où le fluide refroidisseur est un liquide en phase d'évaporation dans le générateur, et le deuxième circuit comporte un compresseur de gaz, on augmente la température du fluide refroidisseur en augmentant la pression d'évaporation. Ceci peut être obtenu en manoeuvrant les vannes d'entrée et de sortie du générateur sur le deuxième circuit et dans ce cas l'augmentation de température et sans apport d'énergie extérieure. Un autre dispositif consiste en injectant dans le générateur des gaz chauds issus du compresseur de gaz, et dans ce cas c'est avec apport d'énergie extérieure.

[0028] Dans le cas, où le fluide refroidisseur est un frigoporteur liquide monophasique ou diphasique, on augmente avantageusement la température du fluide refroidisseur en circulant le fluide refroidisseur en dehors de générateur.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 montre un schéma d'une installation frigorifique comportant un générateur de coulis de glace ayant un fluide refroidisseur en phase d'évaporation dans le générateur.

La figure 2 montre un schéma d'une installation frigorifique comportant un générateur de coulis de glace refroidi par un fluide refroidisseur monophasique ou diphasique (liquisol).

La figure 3 montre le graphique des vitesses du fluide frigoporteur dans le générateur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

La figure 4 montre le système de pilotage du générateur selon un premier mode de réalisation de l'invention.

La figure 5 montre le système de pilotage du générateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.



[0029] Dans la description faite ci-après, les éléments identiques portent les mêmes références.

[0030] Sur les figures 1 et 2, on a représenté par la référence 1 un générateur de coulis de glace qui comporte des parois d'échange thermique 2 séparant un premier circuit 3 dans lequel s'écoule un fluide frigoporteur diphasique eau /glace, le deuxième circuit 4 dans lequel s'écoule un fluide refroidisseur dessiné à refroidir le fluide frigoporteur du premier circuit 3.

[0031] Le premier circuit 3 comporte en dehors du générateur 1 un conduit 5 de délivrance de coulis de glace destiné à alimenter en parallèle des échangeurs 6 et un conduit de retour 7 équipé d'une pompe de circulation 8. Les échangeurs 6 peuvent être branchés directement entre les conduits 5 et 7, ou montés sur des dérivations équipées de pont de circulation 9 autonomes. Les échangeurs 6 sont destinés à refroidir des locaux ou des produits, le froid étant obtenu par fusion des cristaux de glace contenus dans le fluide frigoporteur les traversant. La concentration en glace du fluide frigoporteur dans le conduit de retour 7 est ainsi inférieure à celle du fluide frigoporteur dans le conduit de délivrance 5.

[0032] Du fait que la température d'un fluide figoporteur diphasique décroît lorsque la concentration en cristaux de glace augmente, la température du fluide frigoporteur dans le conduit de retour 7 est supérieure à la température du fluide figoporteur dans le conduit de délivrance 5 du coulis de glace, et la mesure de ces températures à l'entrée et à la sortie du générateur par les sondes 10 et 11 permet de connaître avec une bonne précision les concentrations en cristaux pour un type de mélange utilisé en tant que fluide frigoporteur et la concentration du mélange.

[0033] Une bâche 12 de recirculation pouvant avantageusement faire office d'accumulation, doit en outre être disposée entre le conduit de délivrance 5 et le conduit de retour 7. Une pompe de circulation 8b est montée sur le conduit 5 en aval de la bâche 12.

[0034] Le fluide frigoporteur circulant dans le générateur 1 est refroidi par le fluide refroidisseur, grâce aux échanges thermiques qui se font à travers les parois d'échange 2. des cristaux de glace se forment alors sur la face des parois 2 , qui est en contact avec le fluide frigoporteur du circuit 3.

[0035] La pompe de circulation 8 montée sur le conduit de retour 7 est entraînée en rotation par un moteur électrique à vitesse variable 13.

[0036] En exploitation normale de l'installation, la pompe de circulation 8 est entraînée à une vitesse sensiblement constante, ce que nous appelons vitesse de base, et le fluide frigoporteur s'écoule alors dans le générateur 1 avec un débit sensiblement constant qui est le débit normal du générateur 1 et à une vitesse sensiblement constante que nous appelons la vitesse nominale Vn.

[0037] Selon la présente invention, on détache les cristaux de glace qui se forment sur une face des parois d'échange thermique 2, en faisant circuler par intermittence définie par le calculateur 16, le fluide figoporteur dans le générateur 1 à une vitesse Vs supérieure à la vitesse nominale Vn afin de créer dans la portion du circuit 1 située dans le générateur 1 des turbulences qui réchauffent légèrement les parois 2 et entraînent des forces supplémentaires pour l'arrachement des cristaux.

[0038] L'augmentation de vitesse du fluide frigoporteur est obtenue en agissant sur la vitesse de rotation du moteur 13 qui entraîne la pompe 8.

[0039] La figure 3 montre le graphique des vitesses de circulation du fluide frigoporteur dans le générateur 1. L'intervalle de temps To entre deux phases de turbulences T1 et T2 et la durée Do de chaque phase de turbulence sont obtenues par l'intégration dans le calculateur de l'expérimentation, et sont fonction du type de générateur, du type de frigoporteur, de la proportion du mélange et de la concentration des cristaux utilisés.

[0040] Selon un premier mode de réalisation le moteur électrique est piloté par un automate 14 dans la mémoire duquel on introduit quatre données caractéristiques de fonctionnement : la vitesse de base correspondant à la vitesse nominale Vn, la vitesse maximum correspondant à la vitesse Vs, l'intervalle de temps To pendant lequel le moteur tourne à sa vitesse de base affichée, et la durée Do d'une phase turbulente. L'automate 14 comporte évidemment une horloge interne.

[0041] Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, montré sur la figure 5, deux sondes d'un pressostat différentiel 15 sont interposées entre l'entrée et la sortie des conduits 5 et 7 dans le générateur. Ce pressostat 15 mesure la perte de charge subie par le fluide frigoporteur à travers le générateur 1. Cette perte de charge est fonction de la quantité de cristaux de glace déposés sur les parois 2 et de la concentration en glace du fluide frigoporteur. La mesure du pressostat 15 est transmise à un organe de calcul 16 qui le compare à une valeur de consigne, et lorsque cette mesure est supérieure à la valeur de consigne, l'organe de calcul 16 commande le moteur 13 à tourner à sa vitesse maximum pendant une durée Do. Ensuite, l'organe de calcul 16 commande le moteur 13 à tourner à sa vitesse de base.
Les mesures des sondes de température 10 et 11 sont également transmises à l'organe de calcul 16. Ce dernier est apte à corriger la valeur de consigne en fonction des mesures des sondes de température 10 et 11 qui sont représentatives de la concentration des cristaux dans le fluide frigoporteur à l'entrée et à la sortie du générateur 1. La perte de charge nominale du fluide frigoporteur à travers le générateur 1, en l'absence de cristaux collés sur les parois 2, est donc fonction des températures mesurées et de la vitesse nominale du fluide figoporteur. Lorsque la différence entre la perte de charge mesurée par le pressostat différentiel 15 et la perte de charge nominale est supérieure à la valeur de consigne, l'organe de calcul 16 commande le moteur 13 à tourner à sa vitesse maximum pendant une durée Do.

[0042] Au fur et à mesure que la concentration en cristaux augmente dans le fluide figoporteur, la température de formation des cristaux diminue. L'organe de calcul 16 agit sur la circulation du fluide refroidisseur dans l'échangeur 1 afin d'adapter en permanence la température des parois d'échange 2 en vue de l'optimisation du rendement de l'installation, et afin d'obtenir de nouveaux cristaux jusqu'à l'obtention de la concentration de cristaux désirée.

[0043] Lorsque le fluide frigoporteur du circuit 1 s'écoule dans le générateur en mode de turbulence afin de détacher les cristaux de glace formés sur les parois 2, l'invention prévoit en outre d'augmenter très rapidement et simultanément la température des parois froides 2 en agissant du côté du fluide refroidisseur. Ceci est obtenu en augmentant la température du fluide refroidisseur pendant la durée Do des turbulences. La méthode diffère selon le type du fluide refroidisseur.

[0044] Dans l'installation frigorifique montrée sur la figure 1, le fluide refroidisseur qui s'écoule dans le deuxième circuit 4 est un liquide en phase d'évaporation dans le générateur 1 de coulis de glace. Le générateur 1 joue ainsi le rôle d'évaporateur pour le fluide refroidisseur. Les gaz produits dans le générateur 1 sont aspirés par un compresseur de gaz 20 monté dans le circuit d'aspiration 21 qui relie le générateur 1 à un condenseur 22. Une vanne de régulation de pression 23 est montée sur le conduit d'aspiration 21. Le fluide frigorigène à l'état liquide retourne vers le générateur 1 par un conduit d'alimentation 24 sur lequel est montée une vanne de régulation 25 d'injection de fluide frigorigène. Une dérivation 26 est prévue entre la sortie de refoulement du compresseur 20 et l'entrée du circuit d'alimentation 24 dans le générateur 1. Une vanne 27 d'injection de gaz chaud est montée sur la dérivation 26.

[0045] Dans la phase de durée Do, l'automate 14 ou l'organe de calcul 16 agit également sur les vannes 23 et 25 ou sur la vanne 27 d'injection de gaz chaud.
L'action sur les vannes 23 et 25 modifie selon leur degré de fermeture la pression d'évaporation et donc modifie la température du fluide refroidisseur sans apport d'énergie extérieure.
L'action sur la vanne 27 d'injection de gaz chaud modifie également la pression d'évaporation et donc la température mais avec apport d'énergie extérieure.
Dans les deux cas ceci entraîne avec des intensités différentes l'élévation de température des parois froides 2 et favorise le décollement des cristaux de glace.

[0046] Dans l'exemple montré sur la figure 2, le fluide refroidisseur qui circule dans le deuxième circuit 4 est lui-même un fluide figoporteur refroidi dans un générateur 30 alimenté en fluide refroidisseur par un circuit 4b semblable au circuit 4 de la figure 1.
Une vanne trois voies 40 est montée sur le circuit d'alimentation 24 du fluide du circuit 4 et une dérivation 41 est prévue entre la vanne trois voies 40 et le conduit de retour 42 du fluide du circuit 4.

[0047] La vanne trois voies 41 est commandée par l'automate 14 ou l'organe de calcul 16, et pendant la phase de durée Do dans le premier circuit 3, le fluide refroidisseur recircule par le conduit de dérivation 41, ce qui provoque le réchauffement des parois froides 2. Le deuxième générateur 30 peut également être piloté par un autre automate ou un autre organe de calcul afin de décoller les cristaux de glace qui s'y forment, dans le cas où le fluide frigoporteur qui circule dans le deuxième circuit 4 est diphasique


Revendications

1. Procédé pour générer des cristaux de glace utilisant un échangeur générateur et détacher la partie résiduelle des cristaux de glace qui se fixe sur une des faces de la paroi (2) d'échange thermique de l'échangeur générateur (1) la dite face étant en contact avec un fluide frigoporteur d'un premier circuit (3) qui s'écoule à une vitesse nominale (Vn) maintenue constante dans le dit échangeur (1)quelle que soit l'évolution des pertes de charges, tandis que l'autre face en contact avec un fluide refroidisseur qui s'écoule dans un deuxième circuit (4),
   caractérisé par le fait que après une durée de temps de fonctionnement « To »à la vitesse (Vn) on augmente la vitesse(Vs) du fluide frigoporteur pendant une durée de temps « Do » pour modifier le coefficient d'échange thermique frigoporteur / paroi (2) et permettre le détachement de la partie résiduelle des cristaux de glace fixés sur la paroi (2), par la diminution de la force d'adhérence due à l'effet thermique auto-engendré complété simultanément par un effet hydromécanique, les paramètres de durée de temps et de vitesse de chacun des cycles de fonctionnement « To »à la vitesse(Vn) et « Do » à la vitesse (Vs) sont ajustés individuellement par un organe de calcul (16) qui en fonction des valeurs mesurées par les sondes d'un pressostat différentiel (15) mesurant la perte de charge subie par le fluide frigoporteur à travers l'échangeur générateur(1) les compare à une valeur de consigne que l'organe de calcul est apte à corriger en fonction des mesures des températures du fluide frigoporteur à l'entrée et à la sortie de l'échangeur générateur ('1) par les sondes de température(10) et(11)
 
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on modifie la vitesse de circulation du fluide frigoporteur à une vitesse (Vs) établie par le calculateur (16) en augmentant le débit de la pompe (8) à l'aide d'un moteur à vitesse variable (13) pendant une durée de 'Do' déterminée par le calculateur (16).
 
3. Procédé selon la revendication 1 et 2 dans lequel le fluide refroidisseur est un liquide en phase d'évaporation dans le générateur (1) et le deuxième circuit (4) comporte un compresseur de gaz (20) caractérisé par le fait que l'on modifie la température d'évaporation pendant le temps 'Do' en modifiant la pression.
 
4. Procédé sans apport d'énergie extérieure selon la revendication 3 caractérisée par le fait que l'on modifie la pression dans le générateur (1) en manoeuvrant les vannes d'entrée et de sortie du générateur sur le deuxième circuit (4)..
 
5. Procédé avec apport d'énergie extérieure selon la revendication 3 caractérisée par le fait que l'on modifie la pression en injectant en plus dans le générateur (1) des gaz chauds issus de la partie refoulement du compresseur de gaz.
 
6. Procédé selon la revendication 3 dans lequel le fluide refroidisseur est un frigoporteur liquide monophasique ou diphasique liquide /solide caractérisé par le fait que l'on augmente la température du fluide refroidisseur en recirculant le fluide refroidisseur, en dehors de l'échangeur générateur (1).
 
7. Générateur de coulis de glace pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications selon 1 à 6, comportant des parois (2) d'échange thermique entre un premier circuit (3) comportant une pompe de circulation (8) pour l'écoulement d'un fluide frigoporteur à une vitesse nominale (Vn) dans le générateur (1) et un deuxième circuit (4) dans lequel circule un fluide refroidisseur, caractérisé :

par le fait qu'il comporte en outre des moyens (14,16) pour augmenter par intermittence la vitesse d'écoulement du fluide frigoporteur afin de créer des turbulences entraînant le détachement de la partie des cristaux de glace formés sur les parois (2) d'échange thermique par réchauffement des parois d'échange (2) sans apport d'énergie calorifique extérieure au système et par effet d'entraînement hydromécanique

par le fait que les dits moyens comportent un capteur de pression différentielle (15), sous forme de sondes de pression placés à l'entrée et la sortie du générateur, et des sondes de température (10) et (11) à l'entrée et à la sortie du générateur reliées à un organe de calcul (16) qui comprend les moyens de calcul pour déterminer à partir des caractéristiques nominales du frigoporteur et des caractéristiques variables de pression différentielle (15) et de température (10) et (11), la durée 'To', puis augmenter le débit de la pompe afin d'atteindre une vitesse (Vs) du frigoporteur dans le générateur(1), et simultanément modifier la production frigorifique coté fluide refroidisseur pendant une durée 'Do' déterminée également par le calculateur

par le fait que les sondes de pression du pressostat différentiel(15) mesurent une différence de pression entre l'entrée et la sortie du générateur, donc une perte de charge et transmettent ces informations à l'organe de calcul(16)

par le fait que les sondes de température (10) et(11) mesurent un écart de température entre l'entrée et la sortie du générateur, donc une qualité d'échange et transmettent ces informations à l'organe de calcul (16).


 


Ansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung von Eiskristallen mit einem Kälteaustauscher-Eiskristallgenerator und zur Entfernung von Eiskristallrückständen, die sich auf einer Seite der Seitenwände (2) des Generators(1) gebildet haben, wobei die genannte Seite in Kontakt mit einem Kälteträger aus einem ersten Kreislauf (3) ist, der in den Eiskristallgenerator strömt und unabhängig vom Druckverlust auf die konstante Nominalgeschwindigkeit (Vn) geregelt wird , während die andere Seite mit einem Kältemittel in Kontakt ist, das in einen zweiten Kreislauf (4) strömt,
dadurch gekennzeichnet, dass man nach einer Betriebszeitspanne " To" mit einer Geschwindigkeit (Vn) die Geschwindigkeit des Kälteträgers während einer Zeitspanne " Do" auf die Geschwindigkeit (Vs) erhöht,um den Wärmeübergang zwischen Kälteträger /Oberfläche (2) abzuändern,um die Rückstände von Eiskristallen, die an der Seitenwand (2) haften, über die Verminderung der Adhäsionskraft hervorgerufen durch selbst-erzeugte thermische Wirkung gleichzeitig ergänzt durch einen hydromechanischen Effekt, wobei die Zeitdauer und Geschwindigkeit Parameter von jedem Betriebszyklus,Zeitdauer "To" und die Geschwindigkeit (Vn), Zeitdauer "Do" und und die Geschwindigkeit (Vs) durch das Berechnungsorgan (16)einzeln eingestellt werden, welches,gemäss den gemessenen Werte der Sonden eines Differential- Pressostats (15) der den Druckverlust des Kälteträgers durch den Eiskristallgenerator misst,sie mit einem Sollwert vergleicht, der durch das Berechnungsorgan in Abhängigkeit von den durch Temperatursonden (10) und (11) gemessenen Temperaturen des Kälteträgers am Einlass und Auslass des Generators (1) korrigiert werden kann.
 
2. Verfahren gemäß Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass man dieUmlaufgeschwindigkeit (Vs), gemäß Festlegung durch den Kalkulator (16) abändert indem man die Durchflussmenge der Pumpe (8) mit Hilfe eines Motors mit variabler Drehzahl(13) während einer Zeitspanne "Do" ebenfalls gemäß Festlegung durch den Kalkulator (16) erhöht.
 
3. Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und 2, indem das Kältemittel eine Flüssigkeit in einer Verdampfungsphase im Generator (1) ist und der zweite Kreislauf (4) einen Gaskompressor (20) enthält, gekennzeichnet dadurch, dass man die Verdampfungstemperatur während der Zeitspanne"Do" durch Änderung des Drucks ändert.
 
4. Verfahren ohne Zufuhr äußerer Energie gemäß Patentanspruch 3
dadurch gekennzeichnet, dass man den Druck im Generator (1) durch Steuerung der Einlass- und Auslassventile im zweiten Kreislauf (4) des Generators ändert.
 
5. Verfahren mit Zufuhr äußerer Energie gemäß Patentanspruch 3
dadurch gekennzeichnet, dass man den Druck abändert indem man Wärmegas aus der Hochdruckseite des Gaskompressors in den Generator (1) einführt.
 
6. Verfahren gemäß Patentanspruch 3, bei dem das Kühlmittel ein monophasischer oder diphasischer flüssig / fest Kälteträger ist, gekennzeichnet dadurch, dass man die Temperatur des Kühlmittels durch Umwälzung des Kühlmittels in einem Außenkreislauf des Generators (1) erhöht.
 
7. Eiskristallgenerator zur Anwendung des Prozesses gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 6, der Wärmeaustauschwände (2) aufweist, zwischen denen Medien in zwei Kreisläufen strömen, wobei der erste Kreislauf (3)eine Umlaufpumpe (8) für die Strömung eines Kälteträgers mit einer Nominalgeschwindigkeit (Vn) in den Generator (1) enthält und der zweite Kreislauf (4) von einem Kühlmittel durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet :

- dass er außerdem die Mittel (14,16) enthält um zeitweilig die Strömungsgeschwindigkeit des Kälteträgers zu erhöhen, um somit Turbulenzen zu erzeugen, die die Eiskristalle, die sich teilweise auf den Seitenwänden (2) gebildet haben durch Erwärmung der Wände (2) ohne Zufuhr äußerer Wärmeenergie zum System und durch hydromechanischen Antriebseffekt zu entfernen.

- dass die genannten Mittel über einen Differential-Druckgeber (15) verfügen in Form von Drucksonden am Einlass und Auslass des Generators und Temperatursonden (10) und (11) am Einlass und Auslass des Generators verbunden mit einem Berechnungsorgan (16), das die Berechnungsmittel enthält um auf Grundlage der Nominaldaten des Kälteträgers und variablen Daten des Differentialdruckgeber (15) und der Temperatursonden (10 und 11) die Zeitspanne "To" zu ermitteln, und dann die Fliessmenge der Pumpe zu erhöhen um die Geschwindigkeit (Vs) des Kälteträgers im Generator (1) zu erreichen und gleichzeitig die Kälteproduktion auf der Kühlmittelseite während einer Zeitspanne "Do" abzuändern, ebenfalls durch den Kalkulator Berechnungsorgan ermittelt

- dass die Drucksonden des Differentialdruckgebers (15) eine Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass des Generators , d. h. einen Druckverlust messen und diese Informationen dem Berechnungsorgan (16) übermitteln

- dass die Temperatursonden (10 und 11) einen Temperaturunterschied zwischen Einlass und Auslass am Generator, d.h. eine Austauschqualität messen und diese Informationen dem Berechnungsorgan (16) übermitteln.


 


Claims

1. Method for generating ice crystals using an heat exchanger generator, and removing the ice crystal residue which forms and sticks to one of the sides of the heat exchange walls(2) of the generator(1) the said side being in contact with a diphasic liquid solid secondary refrigerant of a primary circuit (3) which flows out at a nominal speed (Vn) kept constant in the said generator

(1) independent of pressure drop, whilst the other side is in contact with a cooling refrigerant which flows out in a second circuit (4),

   characterized by the fact that after running for a time period "To" at a speed (Vn) the speed of the secondary refrigerant increases (Vs) for a period of time "Do" in order to modify the heat transfer coefficient between wall (2) and secondary refrigerant, and allow the removal of the residual part of the ice crystals stuck to the walls(2), by decreasing the strength of adherence resulting from auto- generated thermal effect, boosted simultaneously by a hydro-mechanical effect ,the parameters of time period and speed of each running cycle "To" at speed (Vn) and "Do" at speed (Vs) are individually set by means of a calculator (16) which according to the values measured by sensors with a differential pressure gauge (15) measuring the pressure loss of the secondary refrigerant through the generator (1) compares them to an instruction value that the calculator is able to correct according to the temperature of the secondary refrigerant going into and coming out of the generator (1) measured by means of the temperature sensors (10) and (11).
 
2. Process according to claim 1 characterized by the fact that the flow speed of the secondary refrigerant is modified to a speed (Vs) set up by the calculator by increasing the flow rate of the pump (8) using a variable speed motor (13) for a time period "Do" established by means of the calculator(16).
 
3. Process according to claim 1 and 2 in which the refrigerant is a liquid in the evaporating phase in the generator (1) and second circuit (4) includes a gas compressor (20) characterized by the fact that the evaporating temperature is modified during time "Do" by modifying the pressure.
 
4. Process without external energy supply according claim 3 whereby the pressure modification in the generator (1) is done by operating the inlet and outlet valves of the generator on the second circuit (4).
 
5. Process with external energy supply according to claim 3 whereby the pressure is modified by also injecting into the generator (1) hot gases provided by the compressor discharge line.
 
6. Process according to claim 3 by which the refrigerant is either a monophasic refrigerant or a diphasic liquid / solid refrigerant, the temperature of the refrigerant is increased by recirculation of the refrigerant outside of the generator(1)
 
7. Ice slurry generator for implementing the process according to any of claims 1 to 6 involving thermal exchange walls (2) between a first circuit (3) comprising a circulation pump(8) enabling the secondary refrigerant to flow out at a nominal speed (Vn) in the generator (1) and a second circuit (4) in which the refrigerant circulates, characterized:

by the fact that it includes in addition the means (14),(16) for intermittently increasing the flow speed of secondary refrigerant, by creating turbulence enabling the removal of the part of ice crystals formed on the heat exchange walls (2) by heating up the heat exchange walls without supply of external energy to the system and by a hydro-mechanical pulling effect

by the fact that the said means include a differential pressure gauge (15), in the form of pressure and temperature sensors at the entrance and exit of the generator connected to a calculator (16)containing the nominal characteristics of the secondary refrigerant and taking into account the variable characteristics such as differential pressure(15) and temperature (10,11) in order to determine the time period "To" then to increase the pump flow rate in order to obtain the speed (Vs)of the second refrigerant in the generator(1) and simultaneously modify the refrigeration production on the refrigerant side for a time period "Do" also set by the calculator

by the fact that the pressure sensors of a pressure gauge (15) measure a difference in pressure between entry point and exit point of the generator, thus a pressure loss and transfer these data to the calculator by the fact that the temperature sensors (10,11) measure a variation in entry and exit temperature thus a quality of heat exchange and transfer these data to the calculator (16).


 




Dessins