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"PROG'EDE ET DISPOSITIFS AUE MACHINES THERMIQUES DANS LE BUT DAU#EBNa'SR D EBBDMEBS EC3'rI"
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la présente invention a pour objet un procédé et
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des dispositifs qui sont applicables aux machines thermiques
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dans le but d'augmenter le rendement oolique ; la oompres- sion isodynamique ou 1sothermiqus des fluides s'opérant sans enlèvement de chaleur, Sa peoogdg se caractérise essentiel- lement en ce que le fluide II!V(\1J:i!;a.ut dans une machine ther- mique est maintenu en m,4taot feaoaaeiat par une action propulsive quelconque et dcr1t un @.vole fermé composé de
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trois transformations principales : 1 - une transformation isobare au contact d'une source chaude 2 - une transfor. mation isodynamique ou isothermique;
3 - une transformation isentropique à la fin de laquelle le fluide est revenu en son état taitial. Le procède objet de l'invention, consis- te à introduire dans le cycle deux transformations auxiliai- res qui se substituent à la transformation isodynamique ou isothermique et qui sont constituées par une transformation isobare,à la mené pression que celle du cycle, mais de par- cours inverse, et par une transformation isentropique de parcours inverse à celui du cycle. Dans ces conditions, le cycle ne comporte pas de transformation au contact d'une source froide, et le rendement cyclique est égal à l'unité.
Sur le dessin annexé, et à titre d'exemple :
La figure 1 représente le diagramme entropique d'un gaz,
La figure 2 montre, schématiquement, une instal- lation fonctionnant en application du procédé,, objet de l'- invention.
La figure 3 montre l'application du procédé objet de l'invention au diagramme entropique de la vapeur d'eau.
La figure 4 représente un mode de réalisation d'- un thermo-compresseur fonctionnant suivant le procédé en ques- tion.
Sur le diagramme entropique (figure 1) le point A figure l'état d'un gaz à. la pression p et à la température T, Pendant sa compression isothermique, de la pression p à celle P, le point A devrait décrire le parcours AC (trans- formation isodynamique qui,pour les gaz, se confond avec 1' isotherme). Mais cette compression directe est pratiquement irréalisable, Dans le procédé, objet de l'invention$ on lui substitue deux transformations successives,soit :
une trans- formation isobare AB, sous pression p, suivie d'une trans-
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formation isentropique BÔ.
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A titre dtexemplet la figure 2 représente sché-
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matiquement une Installât! permettant la mise en oeuvre du
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procédé dont s'agit. Dan. une induits 1 circule un flui- de dans le sens de la f1ohil!l µ le rg1Jle permanent d'écou- lement étant entretenu pot la prpsur K.
Sur la cana- lisation 1 $et disposât une tuyère oonverge9te suivie d'un diffuseur divergeât M débitant sur le récipient Hue 1* étant du gaz dans la 1t1@n 81 sous les conditions de température T et de preectom p est représenté par le point A du diagramme finre 3U la Vitesse d'écoulement dans la section 8 étant Ti7" Q le fluide entre avec cette vitesse dans la tuybro m et ledeoizlement s'opère suivant la transformation isobare AB %ma oommuniquer aucune éner- gie nouvelle* au gaz* pu1Sq11MI le mouvement a lien en vertu de lnerg1e de déplacement o10 Soit B le point figu- rant l'état du gaz ou o de 1 t1!1ll1r. Z. la température .a Tarie de T w !#, et la vitesse dt doculement de 'Z<7"== 91.5 i/"1 aveu Q = cpc (#..!tT), Ensuite. dans le tivergaat IL l'écoulement suit l'iaentropique BOe et le uid 9rovion la vitesse 2y dans la section extrême an a.i.?o3*g@.
Dans ses deux par- cours, le fluide ntdehange anume énergie avec l-extérieur, et son énergie Q reste invariable Soit C le point fi- guratif du gaz après rôtawe à la vitesse 0UT . Par suite de la nouvelle variation -7'- dans 10 diffuseur la température reprend la valeur B et 1fé!1lelrgi @1nt1que du gaz au pool
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se transforme en énergie de prG}s1n$ point 0 la pres- sion prend la valeur P tassé far CJL1 y"1* = .B...
Les deux transformations auxiliaires AB et Q ont donc permis de réaliser la compression isothermique AC du gaz sans enlèvement de chsilotwo comme feut exigé la transfor- mation directe, effet, cotte transformation directe né-
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oessite un apport d'énergie mécanique en vue de rapprocher
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##a #
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les molécules du fluide* $ mais cette énergie est en partie
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traaafcfimée la chaleur par nuit* de l'augmentation du nombre de chocs entre molécules chaleur qui doit être continuellement enlevée par contact avec une source froide pour permet-
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tre de continuer l'opération 18othem1que.
Au contraire, dans les transformations AB BC,
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lténergie nécessaire à la compression est empruntée, pendant le parcourt AB, an fluide lui-mime qui cède Q = Op (2-T1 transformé* en puissance vive* Celle-ci est ensuite resti- tuée aTtirant le parcours BQ pour le rapprochement des molécules avec production de chaleur précisément égale à A la fin de la compression, l'état du fluide est représenté par 0 où les conditions de température et pression sont T et P.
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lie gaz du récipient 1 peut être détendu immédia- tement ou ultérieurement de ? à. p .
Suivant l'isentropi- que CB et l'énergie calorifique, Q est transformée en énergie mécanique par l'intermédiaire d'un récepteur R, le-
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quel peut être une roue qui utilise 1T énergie cinétique du gaz détendu dans une tuyère appropriée L.
Diaprés ce qui préoède, on peut imaginer que le fluide évoluant dans une machina thermique subit les trans-
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formations suivantes. On supposera le fluide, a, 1T origine, à l'état B (p 27) en mouvement permanent, Il subit une transformation isobare Roue pression p dans le sens BA, au contact d'une source chaude puis une transformation isobare p dans le Roue contraire AB ;
ensuite, une transformation isentropique dans le sens BC, et enfin une transformation isentropique dans la sens CB qui ramène le gaz à l'état prii- mitif B, Le fluide a parcouru un cycle fermé comprenant
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deux isobares et deux iaentrQp1quea, mais on ne constate pas de surface thermodynamique apparente représentative d'un tra- vail produit. Si, comme il a été dit, on remplace les deux @
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transformations 4 BC par leu:!!." éql1t;valente AO$ le cycle fermé et la surface dev1eo!JS\t BAUB, Se cycle ne comporte pas de source froide. et son rendement est égal à l'unité.
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Fin pratique* piy imite des pertes d'énergie, 11 Y a augmentation de l'entrera du gaz 4 abaque cycle, Soit Ml cette variation, la e&aîeur transformée en énergie a- canique n'est plus <. iQ" 2** acmtre, on peut établir la section du o07. de la tuybre convergentet de manière que le point figuratif B 30 à B2 à la fin de la trans- formation isobare dans le mens R - et, si -2 Bal on transformera exactement la ohalôur Q en énergie mécani- que.
Si le point B vient en B3, on recueillera même
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une énergie mécanique 4qU:1vlente Q4 Q * La tem- pérature drts3ïappment me est inférieure à T'. température du gaz à l'origine. aisa transformé en énergie mé- oaniclue de 1" énergie ca1Qrlf1q furni8 par l'ambiance agis- sant comme source de chaleur !aU!' le parcours B4 B.
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Si maintenait a\t lieu d'út11iser la puissance disponible du gaz renferma dans le; récipient N. on fait traverser au gaz une série de dispositifs semblables à LMN,
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tels que Trlt2fI, 'e7 ' , o 0 0 après ehscnn de ces grou- pements , le point figuratif a prend les positions et 0" .... et la pression devient 21 Puo '8te< , valeurs en progres- sion géométrique.
On T0iirq'a"@a utilisant les récepteurs R Rif. la chaleur transformée est ten jours égale à Q, mais que. logiquement$ l'échappement du récepteur doit faire re- tour à l'aspiration du pr@giiHils'aï'5( la conduite formera un circuit fermé, 74e fluide 4velunt pourra µtre à très grandes pression et densité, et les machines thermiques. pour une même puissance, pourront être de faible volume.
En remarquant maintenant que le travail disponible par cycle ne dépend que de la différence entre T et T', et non de leur valeur absolueil devient possible de ohoi-
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sir de telle sorte que les roues des récepteurs R, R', air T', de telle sorte que les roues des récepteurs
R" (s'il s'agit de turbines) travaillant dans un milieu à température acceptable On pourra donc établir des turbines à gaz sans être assujetti aux températures énormes envisagées Jusqu* alors, On voit, en mime temps, que la compression s'effectue dans des organes très simples, une conduite con- vergente-divergente,
et que ces turbines peuvent être éta- blies économiquement comme construction. Ces turbines pourront d'ailleurs utiliser des gaz chauds de foyers, de fours, etc,... rejetés à l'atmosphère parce qu'on ne pou- vait utiliser leur énergie calorifique qualifiée d'énergie dégradée. Le procédé et dispositif décrits ci-dessus per- mettront de revaloriser toutes les formes de l'énergie dé- gradée qui pourra être captée,,
Si alors on choisit comme température limite su- périeure du cycle T, égale à la température de l'ambiance, on pourra faire prendre à xx T' des valeurs très infé- rieures à 273 abs., et la /machine thermique constituera une machine frigorifique produisant de la force motrice au lieu d'en consommer,
Les gaz d'échappement se réchaufferont à la source chaude constituée, par les matières 4 refroidir. De plus, cette machine ne consommera pas d'eau,
Si on admet encore f égake à la température de l'ambiance, ou même toute autre température, et que les ré- capteurs R.
R', R" n'utilisent plus la puissance disponi- ble équivalents à Q qu'à une époque ultérieure, les réel. plante N, Ni* N". supposés de capacité suffisante, constitueront des réserves d'air ou de gaz comprimé aux pres- nions P, P' P" et on aura réalisé une compression isother- mique à étages de pression tans dépense d'eau réfrigérante et nana autre dépense de force motrice que celle exigée pour compenser des pertes extérieures cu désertes organiques.
Enfin, le procédé et le dispositif décrits trouvent leur application dans une clause d'appareils dits thermo..
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compresseurs de vapeur, en maago taas les procédés d'auto"
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évaporation.
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Soit en figure 3 mur le diagramme entropique de la vapeur d'eau, p 1s pression de vapeur dite motrice, p celle de la vapeur aspire ou h revaloriser, et Pt celle au refoulement de l'appareil. set A le point figuratif de la vapeur de refoulement. saturé et aboheg B celui de la vapeur aspira si en fadt subit à cette dernière la transformation B7Ât, le PQ1Dt A étant sur la ligne de chaleur constante de Ai o'eat=â1re une transformation iso- bare p au contact d'une nott"c chaude, On fait encore su- bir à la vapeur les deux tresfo&t1ons dites auxiliaires A 'VB et BA, Au point A la tapeur est 4 la pression P, Ces deux tran$format1ant a1111rea pâtiTeat 3tre remplacées
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par eur équivalente isonam1que AA1 .
de sorte qu'âpres la détente .AB la vapeur a Iferit le joie fermé BVAAB de
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rendement égal à l'unité
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La figure 4 reprl5entG) M mode d'JI[éoutiol1 d'un ther.#o-compresseur basé sur les prinoipes ci-dessus! n'appareil est i 4' éots / servant, au début de l'opération. à mettra eis elroulelt(n le poids de ka- peur à la pression po destiné à amorcer 1'autoëvapratioN.
Le liquide à aootrer dmot, dans la chambre d'ébullition de l'évaporateur. des vapeurs à la pression p qui sont ré-. chauffées dans le réchauffeur An cearea cheoude R et tra- versent ensuite la tuyère ooavergente L avant de pénétrer dans ltespaoe iatertubulaire de 1? ërnsporatettr Le réchauffeur et l'é3eoteur sont alimentés do vapeur à la pression 3? par les vannes A et B* On autre ce/ deux vannes à la mise en route et, lorsque le régime de débit A 3 est atteint, on réduit l'arrivée de vapeur à l'é jeteur à la quantité néces- saire pour assurer le régime permanent de la 1rottlatioD.
Cet appareil est plus 4:!JD.om1que que le système dit
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43eotooQ8'seur. Si par exemple P = 90*000 xge absolus Bar n p 10,33 rgs . pf 20,000 Kgs, le thermocompres- nour permet df6yaporer. dans l'taatallatlon aatoévaporatoire, 80 ras d'eau par Es de vapeur motrice, et l' é ectoooD1prea- seur supposé parfait 5 Eg 800 seulement par Eg de vapeur motrice.
On peut supprimer, en totalité ou en partie, le divergent M lorsque le col de la tuyère ± peut déboucher dans un récipient de grande capacité,
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BENDZ1,2I18S, 1- Procédé applicable aux machines thermiques
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dans le but d* augmenter le rendement cyclique, caractérisé en oe que le fluide évoluant dans la machine thermique est maintenu en mouvement permanent par une action propulsive quelconque de manière à décrira un oyole de travail fermé com- posé d'une transformation isobare au contact d'une source chaude, d'une transformation isodynamique ou isothermique, et
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d'une transformation 1,
entroplqwa à la fin de laquelle le fJJ1de est revenu à son état initial j la transformation odynamique ou 1sotherm1que étant remplacée par una transformation iso- bare 4 14. melxe pression que celle du cycle, mais de parcours inverse, et par une transformation isentropique de parcours inverse à celle du oyole, de façon a, éliminer toute transfert nation au contact d'une source froide.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.