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Perfectionnements apportés à la conservation de la chaleur à l'in- térieur d'un système générateur de force alimenta par de la vapeir cette invention est relative à la conservation de la chaleur à l'intérieur d'un système générateur de force alimenté par de la vapeur* @ Dans les systèmes de. ce type comportant un condenseur
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la tendance selon la pratique .suivie à l'haure actuelle est de travailler sous un vide poussé de façon que le plus grand nombre possible d'unités thermiques de la vapeur convertibles en énergie mécanique puissent être utilisées;
toutefois, dans les systèmes de ce genre tels qu'ils ont été utilisés jusqu'à présent, alors que le rendement de la machine proprement dite est probablement maximum, il se produit une baisse de rendement distincte dans le fonctionnement de la chaudière et même du système consi- déré dans son ensemble parce qu'on ne fait rien pour con- server dans la vapeur d'échappement les unités thermiques restantes (y compris la chaleur latente) qui ne représentent pas d'énergie mécanique utilisable.
Il est évident par ail- leurs que dans les systèmes générateurs de force alimentés par de la vapeur et utilisant de l'eau de condensation pour l'alimentation de leur chaudière, il se produit une économie partielle de la chaleur latente de la vapeur, mais, comme on le sait fort bien, l'eau de condensation est gé- néralement ompropre à être utilisée dans la chaudière et, quand il s'agit d'eau de mer. absolument inutilisable dans les chaudières de navires.
Pour conserver la chaleur latente de la vapeur d'é- chappement d'une machine, on a pensé précédemment à utili- ser une chambre de condensation de volume supérieur à ce- lui de la chambre de travail de la machine et dont on éli- mine la chaleur à l'aide d'un agent de réfrigération tel que l'air ou l'eau, la vapeur d'échappement provenant de ladite machine se détendant dans cette chambre de condensa- tion jusqu'à une pression inférieure à celle qui règne dans ladite chambre de travail mais supérieure toutefois à la pression atmosphérique, cette détente de la vapeur d'échaP- pement ayant pour effet de la condenser à seule fin que, comme il a été exposé, l'eau de condensation (qui est ra-
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menée au réservoir d'eau du générateur de vapeur)
par une petite pompe renferme la chaleur latente employée dans la formation de la vapeur la première fois,
Selon la présente invention,. des moyens sont prévus pour conserver la chaleur à 1* intérieur d'un système géné- rateur de force alimenté par de la vapeur;
ces moyens com- prennent un générateur de vapeur, un groupe moteur mû par la vapeur fournie par ce générateur, un récepteur dont le volume est plus petit que le volume simple ou combiné de la ou des chambres de travail dudit groupe moteur et dans lequel on fait passer la vapeur d'échappement de ce groupe, des groupes propres à capter la chaleur de la vapeur d'échappement dans le récepteur et des organes pro- pres à régler la vitesse de cette captation de chaleur selon le débit d'échappement,
la vapeur qui se trouve dans le récepteur étant transformée en un liquide formé par l'eau de condensation partielle de la vapeur du fait qu'elle est soumise simultanément à l'action des organes capteurs de chaleur et à l'action compressive de nou- velles quantités d'autre vapeur d'échappement à une tem- pérature et à une pression supérieures à celles de la vapeur qui se trouve déjà dans le récepteur, l'eau de condensation partielle de la vapeur qui se forme étant ra- menée directement au réservoir d'eau du générateur de va- peur par un dispositif de pompage dont on fait varier la capacité par rapport au débit de la vapeur d'échappement.
Le dépôt de l'eau de condensation partielle de la vapeur dans les circonstances sus-indiquées peut être ex- pliqué comme suit:
Si l'on désigne respectivement par t1 et p1 la tempéra- ture et la pression originelles de la vapeur dans le ré- cepteur et respectivement par t2 et p2 la température et la pression de la vapeur ¯d'échappement¯ du groupe mo- teur, lorsqu'une nouvelle quantité de vapeur d'échappé- ment pénètre dans le récepteur, la température du mélange de
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vapeur résultant tend vers la'valeur t1 c-à-d. vers la température de la vapeur qui se trouve déjà.dans le ré- , capteur. De même la pression résultante tend vers la valeur p1 c-à-d. vers la pression de ladite vapeur.
Mais comme de la vapeur à une température t2 et à une pression est continuellement envoyée dans le récepteur par l'échappement du groupe moteur, le volume étant constant et de la chaleur étant captée à même la vapeur par la réfrigérateur, la pression p1 correspondnat à la tempé- rature t1 ne peut être atteinte que par un dépôt d'eau provenant de la vapeur d'échappement, lequel dépôt a lieu lorsque celle-ci pénètre dans le récepteur.
Pour favoriser le dépôt dans le récepteur de cette eau de condensation partielle de la vapeur, une pompe peut être interposée entre le groupe moteur et le réfrigé- rateur,
La pompe servant à favoriser ainsi le dépôt dans le récepteur de l'eau de condensation partielle de la vapeur peut être mue par le groupe moteur ou par un moteur séparé alimenté par de la vapeur puisée à même le générateur prin- cipal et qui s'échappe dans le récepteur
L'invention va maintenant être décrite à titre d'exem- ple de réalisation en regard des dessins-annexé s dans les- quels:
Fig.1 est une vue schématique mettant en évidence le cycle des opérations;
Fig.2 est une autre vue schématique mettant en évi- dence un autre cycle opératoire.
Selon la Fig.l, de la vapeur à haute pression est as- pirée à même le générateur 1 par la tubulure 2 qui l'amène au groupe moteur à vapeur 3..Après y avoir produit du travail de la manière connue, la vapeur s'en va par la tuba- lure d'échappement 4 jusqu'au,récepteur tubulaire 5 pourvu
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d'un dispositif de réfrigération 6 et étranglé à sa partie inférieure comme figuré en 5a. C'est dans ce récepteur que se dépose de l'eau de condensation partielle de la vapeur ainsi' qu'il a été expliqua plus haut.
De ce récepteur 5 cet- te eau de condensation est ramenée au générateur 1 par une tubulure 7 pourvue d'une pompe d'alimentation 8 placée sur elle en un endroit étudié pour qu'il se manifeste une chute de pression (par exemple la pression de la. vapeur d'échappe- ment) du coté de l'arrivée de la pompe.
Dans la Fig.2 est représenté un autre cycle opératoire.
Ici la. vapeur provenant du générateur 1 et passant par la tubulure 9 et par son branchement 9a arrive au groupe mo- teur à vapeur 3. De la elle gagne par la tubulure d'échappe- ment 10, la pompe 11 dont le moteur 12 est mû par de la va- peut qui est amenée du générateur 1 par la tubulure 9 et son branchement 9b. La vapeur d'échappement du moteur 12 de la pompe est conduite au récepteur 5 par la tubulure d'é chappement 13.
De la pompe 11, la vapeur d'échappement venant du grou- pe moteur 3 est conduite par la tubulure 10a au récepteur 5 pourvu d'un dispositif de réfrigération 6. c'est dans ce récepteur 5 que se produit le dépôt de l'eau de condensa- tion partielle de la vapeur*. Cette eau est ramenée au géné- rateur l par la. tubulure 7 et la pompe d'alimentation 8, comme dans le précédent cas.
L*eaU de réfrigération qui circule dans le réfrigérât* 6 peut être fournie par un réservoir 6a et être évacuée par une tubulure 6b.
Avec cet agencement d'organes, l'expérimentation a per- mis de constater que s'il se produit une certaine déperdi- tion par suite de la contre-pression qui se manifeste dans l'échappement du groupe moteur, elle s'accompagne d'une notable accélération de l'action utile du générateur et par là marne d'une importante économie de combustible.
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Pour la' facilité de la réalisation industrielle de l'invention, la, suite de cette description va porter sur les détails de construction mécanique et de fonctionne- ment d'une installation en possédant les caractéristiques et comportant une machine monocylindrique alternative.
Dans cette installation, le récepteur est constitué par un tube étranglé à sa partie inférieure et enveloppé d'une chemise dans laquelle on fait circuler de l'eau selon,'un débit de 1715 grammes environ à la minute cor- respondant à un débit simultané de 453g4.5 environ de vapeur d'échappement. La surface de ce récepteur en con- tact avec l'échappement est proportionnée de façon que pour chaque unité cubique de vapeur qui se trouve dans le récepteur il y ait de deux à trois unités carrées de surface réfrigérante et que, par ailleurs, le rapport entre le volume du récepteur et celui du cylindre de la machine soit approximativement comme 1 est à 3.
Durant le fonctionnement de la machine, .la vitesse d'écou- lement de l'eau de réfrigération est réglée pour être approximativement égale à la valeur spécifiée plus haut par un registre d'admission qui est actionné, de la manière connue, selon les variations même survenant dans la pression de la vapeur d'échappement.
La pompe d'alimentation destinée à éliminer du récepteur l'eau de condensation partielle de la vapeur = est du type alternatif et elle'est étudiée pour que les volumes relatifs du corps de pompe et ou cylindre de la machine soient approximativement dans la proportion de l à 33. La surface de l'étranglement ménagé au fond du récep- teur et du conduit reliant ce dernier à la pompe d'ai- mentation est approximativement égale à deux fois la sec- tion droite d'un tuyau qui serait propre à renfermer de l'eau. dans les mêmes conditions extérieures.
On main-
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tient la capacité dé la pompe d'alimentation selon un rap- port constant avec l'évacuation de la vapeur d'échappement en entraînant cette pompe 'par la machins même, ou dans le cas où il s'agit d'un entraînement indépendant, en raccordant le moteur d'entraînement à des organes d contrôle actionnés selon las fluctuations mêmes de la pression de l'échappement de la machine. Pour pré- venir touta déperdition de chaleur, la pompe et les tubulures qui la desservent ont avantage à être re- vêtuesde garnissages calorifuges ou isolées.
Lors de la mise en route de l'installation, on peut - commencer par chauffer le récepteur jusqu'à une tempéra- ture (115 C) de la vapeur d'échappement mais une fois que l'installation a fonctionné pendant un temps assez court cette vapeur d'échappement ne tarde pas à échauf- fer la surface du récepteur.
Le générateur de vapeur de l'installation peut être de n'importe lequel des systèmes connus, l'exemple étudilé ici comportant une chaudière tubulaire à bouil- leurs verticaux. Au sortir de la machine, la vapeur (engendrée à une pression manométrique de 40 Kgs environ) possède encore une pression de 4 kgs. 5 environ qui é- quivaut à une température de 115 C.
Dans ces condi- tions. l'eau de condensation partielle de la vapeur qui se dépose dans le récepteur ainsi qu'il a été ex- posé plus haut a une température de 112, 8 C environ les températures initiaient finale de l'eau qui sert à refroidir le récepteur étant respectivement d'environ 1000 et 88 à 93 C. on conooit que l'exemple de réalisation mécanique idi choisi a été indiqué sans aucune portée limitative et uniquement pour faire ressortir ce que l'expérience a permis d'accomplir* Diverses modifications ou appropria-
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tions pourraient y être apportées sans que pour autant on sortit du domaine de l'invention.
L'invention tire surtout son originalité de ce qu'un vide partiel n'est pas maintenu dans le récepteur mais qu'une pression quelque peu inférieure à la vérita- ble pression de l'échappement et également qu'une tempéra- ture toujours quelque peu inférieure à celle de l'échappement sont constamment maintenues dans le récepteur, la vapeur d'échappement gagnant rapidement ledit récepteur qui est de capacité comparativement faible de façon à ne pas don- ner lieu à une détente par trop considérable de la vapeur tout en assurant que toute la masse de la vapeur qui pé- nètre dans le récepteur aura sa température abaissée pratiquement dans son intégralité lorsque s'exercera sur elle le froid produit par l'agent réfrigérateur tel que l'eau de circulation.
Il en résulte qu'à leur entrée dans le récepteur les molécules de vapeur subissent l'action de pressions différentes, la pression régnant dans le récepteur et la pression régnant dans la tubulure d'échappement et que la réaction causée par la différence de pression augmentée de la chute de température par suite de l'action refroidissuse de l'agent de réfrigéra- tion transforme brusquement la vapeur en eau de condensa- tion (renfermant une notable partie de la chaleur latente de la vapeur) qui peut être ramenée directement au moyen d'une pompe ou autrement dans le générateur de vapeur.
A certains égards, l'action qui se produit ici est l'inverse de celle qui se produit dans les chaudières a vaporisation instantanée où l'eau passant dans des' tubs grêles fortement chauffés est transformée d'un seul coup en vapeur.