BE406204A - - Google Patents

Description

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  Procédé pour la production d'air comprimé. pour moteurs à combustion interne. 



   La présente invention concerne un procédé 'pour la pro- duction d'air comprimé pour des moteurs à combustion interne, en particulier des turbines à combustion. 



   Dans les moteurs à combustion interne réalises jusqu' présent, comportant une compression de l'air séparée de la cham- bre de combustion, on s'est toujours efforcé d'éliminer aussi complètement que possible la chaleur de compression de l'opé- ration de travail et de se rapprocher autant que possible de ce fait d'une compression isothermique à. température aussi basse que possible, pour maintenir aussi faible que possible la dé- 

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   d'amener   
Il a déjà été   proposé/dans   la chambre de combustion l'eau de refroidissement échauffée dans les réfrigérants intermédiaires d'un turbo-compresseur, pour la vaporiser en cet endroit par une partie du combustible introduit. 



  De ce fait, la chaleur de compression est bien réintroduite dans l'opération de traitement mais en même temps le ren- dement d'ensemble du procédé n'est pas augmenté mais con- sidérablement   diminué,   ceci provient de ce que la   valeur   produite avec une dépense de combustible ne peut être em- ployée qu'avec un petit rapport de détente à cause de l'absence d'une chambre en dépression, et que la chaleur de vaporisation est perdue sans utilisation. 



   En comparaison de ce procédé connu conduisant à des résultats non satisfaisants, la présente invention consiste en ce que la chaleur extraite de l'air lors de sa compres- sion et d'autres chaleurs non utilisables autrement sont employées pour évaporer de l'eau en-dessous et au moyen de la teneur de l'air comprimé, en vue de   l'augmentation/en   humidité de l'air comprimé. On obtient ainsi avec une diminution du travail de compression pour l'unité de poids du   fluide   moteur et sans dépense supplémentaire de combustible pour la vaporisation d'eau, que la chaleur correspondant au tra- vail de compression et toute autre chaleur non utilisable autrement restent conservées de façon utile pour le procédé de traitement. 



   Par le fait que   l'humidité   à amener   à   l'air comprimé n'est pas vaporisée mais est évaporée, la quantité de cha- leur nécessaire pour la chaleur de vaporisation du liquide peut avoir une température beaucoup moindre que la   tempé-   rature d'ébullition du liquide pour la tension sous la- quelle il se trouve. 11 en résulte la possibilité d'utiliser encore pour la formation de vapeur des quantités de   cha-   leur dont la température est tellement basse qu'avec celle- ci de l'eau sous la   tension à.   envisager ne pourrait plus être vaporisée.

   Si l'on voulait par exemple éva:porer de l'eau 

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 pour mélanger la vapeur   à   de l'air comprimé de 8 atmosphères   absolûmes,   la quantité de chaleur nécessaire pour la vaporisa- tion de   l'eau,   devrait posséder une température dépassant 170  C tandis que pour l'évaporation de l'eau, en-dessous et au moyen de l'air comprimé de 8 atmosphères/pour autant que sa saturation n'est pas fort avancée; une température de 70  de la quantité de chaleur de chauffage suffit. De ce fait, les quantités de chaleur sont encore utilisables pour la forma- tion de vapeur alors qu'elles ne le seraient pas pour la va- porisation de l'eau à cause de la température trop bass'e. 



   Dans les turbines à combustion, on a besoin d'air com- primé d'une part comme air de combustion, pour être.amené comme air moteur à l'état fortement échauffé à la roue de la turbine, tandis que d'autre part pour les témpératures très élevées de l'air moteur et par conséquent pour les tempé- ratures élevées des aubes, de l'a.ir comprimé est nécessaire, qui n'est pas chauffé par du combustible, pour refroidir les aubes, Pour autant que jusqu'à présent on a injecté de l'air ae refroidissement à travers l'aubage d'une roue mobile de turbine à combustion ou qu'on a proposé de le faire, on s'est efforcé d'employer toujours un air de refroidissement aussi froid que possible tel qu'on l'obtient par exemple 
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 (llû18 un (jomproaaour c[' air u.

   rofroidisaomonb étage par lequel on s'efforce de se rapprocher autant que possible d'une com- pression isothermique de l'air. De ce fait, on se tire d'af- faire avec la plus petite quantité d'air de refroidissement mais on n'obtient pas l'effet d'ensemble le plus favorable parce que cet air de refroidissement à température relative- ment basse fournit des vitesses d'écoulement trop minimes 
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 at se refroidit lors de la détente considérablement en-dessous de la température du milieu ambiant. 



   Suivant la présente invention, non seulement à la partie de l'air comprimé serrant, d'air de combustion et éventuelle- ment aussi aux gaz de combustion (comprimés, de la chaleur non 

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 utilisable autrement est amenée par évaporation d'eau et par l'enrichissement en humidité ainsi produit de l'air ou du gaz, une semblable chaleur est amenée également dans une. mesure li- mitée à l'air de refroidissement. cette chaleur peut être em- pruntée par exemple aux gaz de régénérateur.

   De ce fait, on peut obtenir que l'air comprimé qui est destiné au refroidis- sement de l'aubage de la roue mobile de la turbine possède, avant l'entrée dans la turbine, un'état tel que lors de la sortie de la turbine il atteint   approximatiement   la tempéra- ture du milieu ambiant. il ne s'agit pas d'ailleurs que cette température soit atteinte exactement vu que de minimes écarts par rapport à celle-ci n'influencent pas considérablement l'effet..

   Ceci provient de ce que lorsque l'air d'échappement sortant de la turbine est un peu en-dessous de la tempéra- ture du milieu ambiant, le rendement avec lequel l'air de refroidissement est utilisé dans la turbine s'abaisse bien) mais qu'à cause de sa température basse il faut moins d'air de refroidissement pour le même effet de refroidissement, cet air étant utilisé en tous cas avec un rendement beaucoup plus défavorable que les gaz de combustion chauds. On procure ain- si une compensation jusqu'à un certain degré. Les conditions sont renversées lorsque l'air de refroidissement sort de la turbine avec une température dépassant quelque peu la tempé- rature du milieu ambiant.

   Le rendement avec lequel l'air est employé s'élève alors quelque peu, il est vrai, mais on uti- lise pour le même effet de refroidissement une plus grande quantité d'air de refroidissement de sorte qu'à cause de son rendement toujours beaucoup plus défavorable en comparaison des gaz de combustion chauds, il se produit de nouveau une compensation   jusqu' à   un certain degré. 



   La teneur en chaleur de l'air comprimé qui est amenée à la turbine comme air de refroidissement se règle, lorsque l'air d'échappement de la turbine doit posséder   la     températu-   re du milieu ambiant, suivant le rendement avec lequel l'air de refroidissement est utilisé dans la turbine. Plus ce der- 

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 nier est bas, plus la temperature de l'air d'échappement de la turbine doit se trouver au-dessus de celle que l'on ob- tiendrait en cas de détente adiabatique exempte de perte. 



  Si l'on part inversement de ce que l'air d'échappement doit avoir la température du milieu ambiant, on obtient, en con- sidérant le rendement de turbine avec lequel l'air de re- froidissement est employé dans la turbine et en considérant la tension avec laquelle il doit être amené à   la   turbine, une teneur déterminée en chaleur que doit posséder l'air com- primé à envoyer comme air de refroidissement. Cette teneur en chaleur et par conséquent la quantité de chaleur sous forme d'humidité évaporée qui doit être amenée à l'air com- primé destiné aux applications de refroidissement pourra par conséquent 'être d'autant plus grande que le rendement est meilleur avec lequel l'air de refroidissenent est employé hydrauliquement dans la turbine. 



   Le procédé de la présente invention peut être réalisé de telle façon que la totalité de l'air et éventuellement le gaz combustible sont, pendant la compression, ,par exemple entre les étages de compression, amenés en contact directe- ment avec de l'cau fiuement divisée et sont ainsi refroidis et enrichis en humidité sous forme de vapeur.

   Pour enrichir encore davantage l'air de combustion et le gaz de combustion en humidité sous forme de vapeur par évaporation avec utili- sation de chaleur non utilisable autrement, on peut mettre à contribution par exemple de l'eau chaude qui a servi   d'eau-   de refroidissement des pièces de machine exposées   à   des ten- pératures particulièrement élevées et qui s'est ainsi forte- ment échauffée.   A   l'air de refroidissement éventuel on n'ap- portera plus au contraire dans ce cas d'autres quantités de chaleur. 



   Dans ce mode de réalisation du procédé de l'invention, la vapeur qui a pris naissance par la chaleur de compression par voie d'évaporation, dans les réfrigérants intermédiaires du compresseur d'air participe à la suite de la compression et 

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 élève ainsi la dépense de puissance nécessaire. pour ltunité de poids de l'air lors de la compression de l'air. Ceci peut être évité lorsque le procédé de la présente invention est réalisé avantageusement de telle manière que la partie de   l'air   dont la compression est terminée qui doit servir   d'air   de combustion est conduite avec de l'eau finement divisée sur les surfaces du réfrigérant à surfaces du compresseur d'air. 



  De ce fait, l'air qui baigne à l'état d'air sec l'autre côté du réfrigérant à surfaces est refroidi lors de la compression tandis que l'air dont la compression est terminée et qui, avec l'eau finement divisée, produit le refroidissement est enrichi en humidité sous forme de vapeur et absorbe ainsi la chaleur de   compressiqn.   



   Suivant la troisième manière de réaliser le procédé de la présente invention, les compresseurs d'air peuvent être pourvus des réfrigérants usuels à surfaces mais on n'envoie pas dans ceux-ci   d'une   manière connue toujours de l'au de refroidissement fraîche ; on y fait passer au contraire en cirduit fermé de l'eau qui cède la chaleur absorbée dans les réfrigérants à surface toujours de nouveau, avec évaporai, ion partielle en vapeur, à l'air de combustion qui parcourt, en contre-courant par rapport à   l'eau,   de circulation, des ré- frigérants qui sont intercalés dans le circuit de   l'eau..   il est alors avantageux de ne pas faire passer également la partie de l'air qui doit servir d'air de refroidissement dans ce réfrigérant dans lequel l'air comprimé se sature de vapeur,

   mais de refroidir au contraire cet air de refroidis- sement après le dernier étage de la compression dans un fé- frigérant à surfaces dans lequel la partie formant l'air de combustion absorbe la plus grande quantité de la chaleur de compression du dernier étage, pour autant qu'elle doit être attribuée à l'air de refroidissement, à l'état d'humidi- té évaporée. De ce fait, on extrait encore de la chaleur de l'air de refroidissement de sorte qu'il est rendu capable d'absorber d'autres chaleurs perdues   non-utilisables   autre- 

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 ment, de température particulièrement basse. 



   Si le ou les compresseurs qui sont actionnés par le moteur à combustion interne servant fournir, outre   l'air   comprimé qui est nécessaire pour. le procédé de travail lui- même, encore de l'air qui est conduit à l'extérieur comme air de service en dehors du procédé, comme c'est le cas par exem- ple dans le cas de compresseurs de mines, .on transmet avan- tageusement aussi la chaleur de compression de cet air, de mê- me que celle de l'air de refroidissement à la partie de l'air comprimé qui doit servir d'air de combustion. A cet air de service on n'apporte toutefois, contrairement à l'air de re-   fro'idissement   aucune chaleur avec augmentation de sa teneur en humidité sous forme de vapeur vu qu'on s'efforce en géné-   ral   de.l'obtenir aussi sec que possible. 



   Si le moteur à combustion interne ne fonctionne pas avec du combustible liquide mais avec du combustible gazeux, on mettra avantageusement ce dernier également à contribution, de la même manière que la partie de l'air comprimé qui doit servir d'air, de combustion pour abesorber la chaleur de com- pression par augmentation de la teneur en humidité sous forme de vapeur. 



   Si le compresseur d'air est pourvu de la manière men- tionnée plus haut de réfrigérants d'évaporation à surfaces, la partie de l'air comprimé, chargée d'eau finement divisée, qui   doi-t   servir d'air de combustion peut être conduite soit en parallèle soit en série à travers les réfrigérants d'évapo- ration à surfaces de telle manière que le mélange d'air com- primé et d'eau finement divisée parcourt tout d'abord le ré- frigérant pour   l'air   de la plus haute pression et pour finir celui pour l'air de la plusbasse pression vu qu'on utilise ainsi de la manière la plus favorable sa capacité   d'absorber   de l'humidité sous forme de vapeur. 



   Si au contraire, l'air comprimé au cours de son tra- jet dans le compresseur d'air est refroidi dans des réfrigé- rants à surfaces par de l'eau de refroidissement qui est mise 

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 en mouvement en cirduit fermé, comme on l'a décrit plus haut également déjà, l'eau de refroidissement de chaque réfrigérant à surface peut être conduite à travers l'une en particulier des couches de ruissellement superposées et être recueillie in-   dépendamment.   La partie d'air comprimé destinée à la combus- tion est conduite alors de bas en haut d'abord à travers la couche de ruissellement de l'eau de refroidissement pour le réfrigérant de l'air de la plus haute pression et pour finir à travers la couche de ruissellement de   l'eau   de refroidisse-   !:

  lent   pour le réfrigérant de l'air de la plus basse pression. 



  A la place de cette disposition, on peut toutefois plus sim-   plement   faire passer   l'eau,   empruntée à la partie inférieure du réfrigérant à reflux d'évaporation successivement en com- mençant par le réfrigérant pour l'air de la plus haute pres- sion, à travers les réfrigérants pour la conduire après   qu'el-   le a quitté le réfrigérant pour l'air de la plus basse tension, à la partie supérieure, sur la couche de ruissellement que parcourt de bas en haut la partie de l'air comprimé à employer comme air de combustion ou éventuellement aussi le gaz de com- bustion comprimé. 



   Dans les différents genres de refroidissement à éva-   poration   il est nécessaire de remplacer la partie évaporée de l'eau par de l'eau supplémentaire. il est alors avantageux de réchauffer cette eau supplémentaire avant qu'elle soit ajou- tée à 1' eau à évaporer, au moyen des gaz d'échappement du mo- teur avec condensation partielle de la vapeur   qu'ils     c'ontien-   nent. Ceci peut se faire dans des échangeurs de chaleur à sur- faces ou bien suivant le procédé à injection.. Dans le dernier cas, il est à recommander de neutraliser d'une manière connue et de purifier l'eau d'addition avant qu'elle soit ajoutée à l'eau à évaporer, dans le cas   où.   elle est   acide   ou salie par les gaz de combustion. 



   Comme on l'a déjà expliqué, l'air de refroidissement lors- qu'il cède la chaleur absorbée dans le dernier étage de com- 

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 est amené au moteur avec une teneur relativement très basse. 



  La teneur en chaleur est par conséquent élevée avantageuse- ment   avecutilisation   de la chaleur des gaz d'échappement du moteur par enrichissement au moyen d'humidité évaporée pour parvenir à une teneur en chaleur de l'air de refroidissement qui après la détente de l'air de refroidissement dans la tur- bine fournit un air d'échappement qui possède approximative- ment la température du milieu ambiant. On utilise avantageu- sement les gaz d'échappement de la machine pour cette augmen- tation de la teneur en chaleur de l'air de refroidissement,a= vant qu'ils soient utilisés pour échauffer l'eau d'addition. 



   Les figures du dessin montrent des dispositifs pour la réalisation du procédé. Sur les fig. 1 et 2 on a représente un saturateur d'air, en fig,   1 en   coupe verticale et en fig. 2 en coupe horizontale, ce saturateur étant intercalé entre des étages successifs d'un compresseur d'air à plusieurs étages. 



  -L'air qui quitte le diffuseur d'un étage de compression du compresseur centrifuge parvient par l'ouverture 2 du logement 3 dans la chambre 4 et de 1 à dans la couche de ruissellement 
5 qui est parcourue horizontalement par l'air tandis que l'eau à évaporer est amenée de la chambre 6 à travers le fond per- foré 7 qui possède des trous à l'endroit de passage de l'eau où la couche de ruissellement 5 se trouve en-dessous de lui. 



  Pour autant que l'eau ruisselant dans la souche 5 n'est pas évaporée par   l'air   envoyé horizontalement à travers la couche de ruissellement, elle parvient dans la partie inférieure 8 de la chambre d'évaporation d'ou elle est repompée par la pompe 9'dans la chambre supérieure 6. Pour remplacer l'eau évaporée on a prévu un flotteur 10 qui se trouve dans un logement 11 dont la partie inférieure est reliée au guidage de l'eau et dont la partie supérieure est reliée par une conduite   d'équi-   librage de pression   12   à la chambre intérieure du logement 3 de sorte que le niveau de l'eau   dansle   logement 11 est tou- jours aussi élevé que dans le logement 3.

   Ce réglage à flo- teur 10   lais'se   passer par la conduite d'amenée 13 une quanti- 

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 té d'eau exactement telle quele niveau de l'eau dans le loge- ment 11 est maintenu, à la même hauteur. De cette manière l'eau évaporée est toujours exactement remplacée. L'air qui uaibne horizontalement la couche de ruissellement 5 parvient :.. la sortie de la couche de ruissellement dans la chambre 14, et de celle-ci par l'ouverture 15 à l'étage suivant du com- presseur   d'air.   



   La couche de ruissellement b peut consister en des corps de remplissage, par exemple des anneaux de Raschig qui se prouvent dans une   cae.   



   Au lieu de faire passer l'air à refroidir et à enrichir en humidité à travers une couche de ruissellement maintenue constamment humide,, on peut pulvériser de l'eau au moyen de tuyères dans le logement 3 ou   bien   l'air peut baïgner des tis- sus maintenus constamment humides, par exemple des mêches cy- lindriques qui passent par-dessus des tubes perforas remplis d'eau à l'intérieur. 



   Si la chaleur de l'air à comprimer ne doit pas être uti- lisée à enrichir cet air en humidité avant sa compression ul- térieure mais à enrichir l'air dont la compression est achevée en humidité, on peut, à la place du dispositif représenté aux fige 1 et 2, employer celui représenté aux fig. 3 et 4, la fig. 3 étant de nouveau une coupe verticale et la fig. 4 une coupe horizontale.

   L'air à refroidir et ensuite à compri- mer davantage passe de nouveau par l'ouverture 2 dans le lo- gement 3 et ainsi dans la chambre 4, s'écoule alors transver- salement aux tubes verticaux 16 au contact desquels il se re- froidit, parvient dans la chambre 14 et de   celle-ci   par l'ou- verture de sortie 15 à l'étage suivant de compresseur, Les tu- bes 16 peuvent être pourvus extérieurement de nervures hori- zontales pour améliorer la cession de chaleur à l'air. 



   La chaleur cédée de cette manière par l'air à la sur- face tubulaire extérieure est absorbée par le fluide de refroi- 

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 dissement qui parcourt les tubes 16. C.e fluide de refroidisse- ment consiste dans le compresseur d'air en de l'air dont la com- pression est achevée et comprend   avantageusement   seulement la partie à employer comme air de combustion ; cet air pénètre par la tubulure 17 et est chargé par la tuyère de dispersion 18 d'u- ne poussière d'eau finement divisée pour laquelle l'eau arrive par la conduite 19. Si le combustible du moteur est gazeux, on emploie dans le réfrigérant de compresseur de gaz, à la palace de l'air, le gaz combustible dont la compression est achevée. 



  Le mélange d'air et d'eau ainsi produit ou le mélange de gaz et d'eau parcourt de bas en haut les tubes 16 dont les extrému- tés sont maintenues de la manière usuelle par des tubes 20 et 21, de telle sorte que la surface intérieure des tubes est cons- tamment maintenue humide. La couche d'humidité ainsi chauffée s'évapore par suite de l'air passant dans les tubes et dont la teneur'en humidité s'accroit ainsi. L'air ainsi enrichi en hu-   mic;ité   quitte le dispositif par la tubulure supérieure 22. L'eau, pulvérisée en excès de préférence, tombe en gouttes vers le bas, parvient dans la chambre 23 et est envoyée de là pa.r la conduite 24 au moyen d'une pompe avantageusement à la conduite   19.   



   .Les différents réfrigérants suivant les fig. 3 et 4 dont est pourvu un compresseur centrifuge d'air à plusieurs étages peuvent être parcourus en parallèle ou en série par l'air dont la compression est achevée. Dans ce dernier cas, il est, particu- lièrement avantageux que l'air dont la compression est achevée parcourt, d'abord le réfrigérant qui doit refroidir l'air déjà le pluscomprimé. 



   Au lieu de faire s'effectuer l'évaporation   directement   sur les surfaces chauffées par l'air à refroidir, la chambre dans laquelle l'évaporation s'effectue peut également   'être   séparée de celle dans laquelle l'air à refroidir cède sa chaleur. on pré- voit alorsentre les étages d'un compresseur d'air   à   plusieurs étages des échangeurs de chaleur à surfaces d'un genre connu dont les surfaces d'échange de chaleur sont baignées d'un côté par l'air cédant la chaleur de compression et   de'.l'autre   côté par de l'eau de refroidissement qui est   pompée   -en circuit fermé 

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 à travers un saturateur d'air parcouru par l'air dont la com- pression est achevée, l'eau étant ainsi   refroidie.   



   Comme le montre la fig. 5, les échangeurs de chaleur à surfaces prévus entre les étages   d'un   compresseur d'air étagé peuvent être raccordés tous à un saturateur commun en forme de tour, avantageusement de telle manière que chaque .échangeur de chaleur à surfaces possède son circuit propre avec sa propre couche de ruissellement dans la tour, ces couches étant disposées l'une au-dessus de l'autre, de telle manière que l'air comprimé se saturant lui s'élève parcourt d'abord la couche de ruissellement   :le   l'échangeur de chaleur à surfaces atteint le dernier par l'air comprimé du compres- seur.

   Par la tubulure 25 l'air comprimé à enrichir en humidit pénètre dans la tour 26 et parcourt alors de bas en haut d'abord la couche de ruissellement 27 lui est pourvue   d'eau   par le tuyau   d'amenée   28 et le dispositif de répartition   d'eau   29. Cette eau est mise en circulation en circuit fermé de la chambre inférieure 30 de la tour 26 au moyen de la pom- pe 31 en   passabt   par l'échangeur de chaleur à surface 32 . représenté schématiquement.

   Au-dessus de ce réfrigérant à eau et de ce saturateur :l'air -lui sert par exemple pour l'eau de refroidissement du réfrigérant à air lue l'air du compresseur d'air etagé atteint; en dernier lieu., se trouve dans le même logement que ce réfrigérant inférieur et que ce saturateur d'air, un second réfrigérant avec le dispositif de   réparti-   tion   1 eau   33, la couche du ruissellement 34, le récipient collecteur d'eau 35 Lui laisse un espace annulaire 36 entre lui et la paroi   du   récipient 26 pour   l'air   lui   s'élève,   et avec la pompe 37   'lui   refoule   1' *au,   dans le réfrigéront à sur- face 38 et ensuite dans le dispositif   :la   répartition d'eau 
33.

   Au-dessus de celui-ci peut se trouver un troisième réfri- gérant et saturateur   d'air     -lui   est constitué de la même   maniè-   re et possède un récipient collecteur 38. Dans ce récipient 
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 collecteur 38 :le l'eau 3'>3<î+imm '"'... -. -- 

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 à flotteur 39 au moyen de la conduite 40, cette eau étant nécessaire pour le rem placement de l'eau évaporée, dès que le niveau du liquide dans le récipient collecteur inférieur 30 commence à   s'aoaisser.   De cette manière les récipients collecteurs 38 et 35 sont maintenus toujours dans   l'état   de débordement tandis que le récipient collecteur inférieur 30 reçoit une hauteur constante de biveau d'eau. 



   L'air enrichi en humidité qui parcourt les couches de ruissellement superposées de bas en haut l'une après l'autre et maintient ainsi froide l'eau de refroidissement des différents réfrigérants du compresseur d'air, quitte la tour 26 par le tuyau de sortie 41 disposé à la partie supé-   rieure.   



   On emploie avantageusement seulement comme air de refroidissement qui est conduit dans la tour de ruissellement en sens inverse de l'eau de refroidissement, la partie de l'air comprimé servant d'air de combustion.      



   Si une partie   ±Le   l'air comprimé produit est utilisée comme air de refroidissement pour   l'aubade   de la turbine à combustion, il est à recommander de refroidir cette partie de l'air comprimé produit, après le départ du compresseur d'air, dans le réfrigérant 32 pour la rendre susceptible  d'absorber   la chaleur des gaz d'échappement de combustion   quittant   le régénérateur de chaleur du moteur. En outre la chaleur de ces gaz d'échappement est utilisée pour amener, moyennant l'em- ploi   d'un   des saturateurs du genre décrit, à l'air de   refroi-.   dissement la chaleur à   l'état   d'humidité évaporée. 



   Si le moteur   thermique   fonctionne avec un combusti- comme ble gazeux,   le   dispositif suivant la fig.5peut être employé/ dans le cas de l'air, pouramener la chaleur de compression lui prend naissance lors du la compression du gaz, à l'état d'humidité évaporée, au gaz de combustion dont la compression est achevée. 

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   Si la puissance du moteur sert totalement ou partiel- lement à la production de l'air comprimé de service qui est évacué à   il extérieur,   cet air est refroidi avantageusement après avoir quitté le compresseur   d'air,   également dans le réfrigérant 32 pour céder sa chaleur de compression aussi complètement que possible à   ''.'air     :le   combustion, 
Ces gaz de combustion dont la compression est achevée ou la partie de l'air comprimé servant d'air de combustion, qui ont parcouru des tours de saturation suivant la fig. 5 sont avantageusement enrichis encore davantage en humidité moyennant 1'emploi de chaleur, par exemple celle contenue dans l'eau de refroidissement des pièces du moteur fortement chauffées, par le fait lue de   l'eau   est évaporée.

   Ceci peut se faire de telle manière que   comme   on l'a décrit à propos de la fig. 5, on a prévu des réchauffeurs   :1'-au   à   surf!'ces   -lui sont chauffés par la chaleur non utilisable autrement et dans lesquels l'eau   àévaporer   par l'air comprimé dans une tour de ruissellement est chauffée par le fait qu'elle est envoyée dans ces appareils et dans la tour de ruissellement. 



   Au lieu de cette disposition, on peut   ausi   prévoir par   exemple   comme on l'a décrit à l'aide des fig. 3 et 4, ies échangeurs   :le   chaleur à   surfaces     :lont   les surfaces d'échange de chaleur sont chauffées d'une part par la chaleur non uti- lisable autrement et sont baignées d'autre part non seulement par l'air comprimé mais encore par l'eau à évaporer finement   divisée.-   
Par les deux   moies   de dispositifs on obtient ce   résul-   tat que l'air de combustion reçoit sous la forme   d'humidité   évaporée de la chaleur supplémentaire qui provient de   quanti-   tés de chaleur non utilisables autrement. 



   L'air enrichi de cette manière en humidité est chauffé encore dans le régénérateur et ensuite dans la chambre de combustion pour se dilater ensuite dans le moteur et fournir ainsi un travail utile. Au lieu du dispositif de la fig. 5, 

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 l'agencement peut également être tel que le montre le schéma de la fig.- 6, Dans ce schéma, la conduite 42 dessinée en trait fort représente la circulation de l'eau ; l'eau refou- lée par la pompe 43 de la partie inférieure de la tour de ruissellement 26 s'écoule successivement à travers les réfri- gérants à surfaces 44, 45,46 et 47 du compresseur d'air 48 pour parvenir ensuite échauffée à la distribution d'eau 40 de la tour de ruissellement 26 avec la couche de ruisselle- ment 50 que l'eau parcourt de haut en bas.

   L'air comprimé par le compr.esseur 48 parcourt dans son trajet à travers le compresseur d'air les réfrigérants   47,   46 et .45 et quitte alors avec la plus haute tension le compresseur d'air 48.La partie de l'air   comprime   produit qui est destinée à ser- vir d'air de combustion pour le moteur à combustion parvient dans la partie inférieure du saturateur 26 dans lequel elle s'élève de bas en haut en sens inverse de l'eau de   refroi-   dissement pour quitter l'appareil à la partie supérieure   avsc   de la chaleur sous forme d'eau évaporée.

   La partie de l'air   comprima  produit lui doit servir d'air de refroidissement, de même que l'air de service éventuel qui doit être évacué pour des applications étrangères, sont refroidis fortement dans le réfrigérant 44 et transmettent ainsi leur chaleur de compression  a l'eau   de refroidissement, laquelle   la.   cède dans      la tour de ruissellement 26, par évapo ration, à l'air de com-    bustion. 



  Un régulateur à à fl.otteur 39 tel que celui prévu déjà   à la fig. 5 maintient le niveau de   l'eau   àla partie inférieu- re du saturateur 26 à la   marne   hauteur par le fait qu'il in- fluence un organe de réglage pour l'eau d'addition par la- quelle l'eau évaporée est remplacée, Cette eau d'addition qui a été échauffée, par exemple par les gaz d'échappement du moteur, avec condensation partielle de leur teneur en humidité sous forme de vapeur, parvient par la conduite 40 à la couche 

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 introduite à la hauteur à laquelle l'eau de circulation possède la température de l'eau d' addition mentionnée. 



   Par l'invention décrite on parvient à faire rentrer dans l'opération non seulement   presque   toute la chaleur de compression mais encore une partie co nsidérable de la cha- leur des gaz du régénérateur et   @ améliorer ainsi   le rende- ment   d'ensemble.La   température moyenne de l'air dans le com- presseur   3' air   est d'ailleurs un peu plus élevée, de sorte que le travail   de   compression pour un kg.   d'air   devient un peu plus grand que   lorsque   les réfrigérants du compresseur d'air sont refroidis avec de   1' ;

  ,au   aussi froide que possi- ble qu' on laisse s'échapper ensuite, tout particulièrement lorsque dans le procédé de la présente invention on place le réfrigérant fonctionnant avec   !'--au   de circulation la plus froide, contrairement à l'habitude, à la fin du com- presseur   :l'air.   Ce travail de compression un peu plus grand par kg. d'air est compensé toutefois par un gain considéra- ble en fluide de travail lui est atteint par l'évaporation de l'eau introduite de sorte que la dépende de travail, rap- portée à l'air à teneur en vapeur d'eau qui est produit de cette   manière,   est beaucoup plus -petite que, lorsque le travail de compression est évacué du procédé   de   travail avec l' eau de   refroidissement   cornue chaleur.

   Ceci s'observe dans une mesure plus elevee lorsque le travail utile de la machin;: thermique sert à fournir de l'air comprimé pour d'autres ap- plications,   lorsiue   la machine thermique doit actionner par exemple un compresseur de mine. Le travail de compression   :le   ce compresseur d'air, lui fournit   :le   l'air comprimé ou des gaz comprimés pour d'autres applications, peut alors être ajouté au procédé de travail de la machine thermique par le fait que l'air comprimé nécessaire pour celle-ci qui sert 
3' air de combustion évapore   :le   la manière décrite plus haut de l'eau lui est empruntée à des circuits d'eau dans   lesquels   
 EMI16.1 
 sont lri't=Y'Cale tos .o6.f'...;".6""""",,,, .:

  3.. ---'¯¯¯¯¯¯H , - - - . 

 <Desc/Clms Page number 17> 

 est vrai pour le cas où pour cet air comprime ou ces gaz comprimés 'lui servent à d'autres applications on a prévu un compresseur   d'air   particulier et également pour le cas où la   compression   d'air est réunie à celle qui est nécessaire pour la machine motrice même, en une machine ; l'utilisation du combustible du moteur thermique peut ainsi être augmentée ; de façon   inaccoutumée*   
La présente invention   r eut   être employée avec avanta- ge dans les moteurs à combustion à combustible gazeux, li-   quide   et solide.

   Au lieu de refroidir l'air d'abord dans un réfrigérant à surfaces pour lui apporter ensuite de la cha- leur des gaz d'échappement de combustion comme Humidité é- vaporée, l'air peut être amené à l' aubage de turbine dans   l'.état   dans lequel il quitte, par exemple dans la   disposi-   tion de la   fig.6,   le compresseur   3'air,   c'est-à-dire avec une température élevée et une teneur en humidité très mini- me, lorsque la matière des aubes est sensible aux fines gouttelettes d'eau se séparant lors de la détente. 
 EMI17.1 
 



  8 e v e n à 1 c a t 1 o n .s.. =t=+=.=+=.¯+¯.¯.¯+;+=¯.¯+¯¯ 1/ Procédé- pour la production d'air comprimé'pour moteurs à combustion interne, en particulier pour turbines à combùs- tion, caractérisé en ce que moyennant l'utilisation de'cha- leur non utilisable autrement, par exemple de lachaleur de compression, de la chaleur qui n'est plus utilisable'des gaz d'échappement de régénérateur et de la chaleur à   éliminer   de pièces à refroidir, de l'eau est évaporée en-dessous et au moyen de l'air comprimé et éventuellement du gaz de combus- tion, pour produire des gaz enrichis   n   humidité,

Claims (1)

1. EMI17.2 3/ Procédé suivant la revendication 1, 'pour des turbines a combustion, caractérisé en ce qu'à la partie de l'air compri- mé à employer comme air de combustion et.éventuellement aux EMI17.3 gaz de combustion cnmnrimô ,..,, n,-,r.-- --- - --- <Desc/Clms Page number 18> que possible, tandis que l'air éventuellement prévu pour le refroidissement :les aubes reçoit seulement une quantité d'humidité évaporée telle que cet air quite les aubes a refroidir, approximativement n, la température du milieu am- biant.

   3/ Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la totalité :le l'air et éventuellement le gaz combus- tible sont amenés directement en contact avec- de, l'eau fine- ment divisée déjà pendant la compression, par exemple entre les étages de celle-ci, sont ainsi refroidis et sont enrichis en humidité sous forme de vapeur, et en ce que l'air :le combustion et le gaz combustible, mais par contre pas l'air de refroidissement éventuel, sont encore enrichis d'avanta- ge, par évaporation, en humidité sous forme de vapeur avec utilisation de chaleur non utilisable autrement.

   4/ Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie de @'air dont la compression est terminée et qui doit servir d'air de combustion est conduite avec l'eau finement divisée sur les surfaces des réfrigérants du com- presseur d'air pour refroidir l'air lors de sa compression et enrichir en humidité sous forme de vapeur,l'air dont la com- pression est terminée, et faire passer ainsi dans celui-ci la chaleur de compression.

   5/ Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que par les réfrigérants à surface du compresseur d'air et par un réfrigérant parcouru par la partie de l'air dont la compression est achevée, partie qui doit servir d'air de com- bustion, on fait passer avantageusement en contre-courant par rapport à' l'air, de l'eau lui cède en circulant en circuit fermé la chaleur absorbée dans les réfrigérants . surface, toujours de nouveau à l'air :le combustion avec évaporation partielle à l'état de vapeur.

   6/ Procédé suivant les revendications 4 et 5, caractérisé en EMI18.1 ce :tu 1 à la partie 3-C l'air corn', rïmp ,,-.,.,.,.- a ¯c .¯ <Desc/Clms Page number 19> tion on apporte également la chaleur de compression de l'air de refroidissement et de l'air :l'utilisation éventuel, à débiter à l'extérieur, tandis qu' avantageusement après le dernier étage de la compression, seule la partie de l'air comprimé qui est destinée à servir d'air de refroidissement ou d'air d'utilisation pour des applications étrangères est refroidie dans un réfrigérant à surfaces au moyen de la par- tie d'air de combustion qui absorbe -la chaleur a l'état d'hu- midité évaporée.

   7/ Procédé suivant la revendication 4, caractérisa en ce que la partie de l'air comprimé, chargée d'eau finement divisée, qui doit servir d'air de combustion est conduite à travers EMI19.1 les réfrigérants d'évaroration à surface s du compresseur d'air, en parallèle ou bien de telle manière en série qu'elle parcourt d'abord le réfrigérant pour l'air de la plus haute pression et pour finir le réfrigérant pour l'air de la plus basse pression.

   8/ Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'eau de refroidissement, mise en mouvement en circuit fermé, de chaque réfrigérant a surfaces est conduite à travers unè couche déterminée parmi les couches de ruissellement superpo- EMI19.2 "... ' '.c ..:. sées et est recueillie séparément, et en ce que la partie de l'air comprimé destinée à la combustion est conduite de bas' en haut d'abord à travers la couche de ruissellement de l'eau de refroidissement pour le réfrigérant de l'air de la plus haute pression et pour finir à travers la couche de' ruis- sellement de. l'eau de refroidissement pour le réfrigérants de l'air la plus basse pression,.

   9/ Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce¯¯que l'eau extraite de la partie inférieure du réfrigérant àéva- poration est conduite successivement en commençant par le réfrigérant pour l'air de la plus haute pression, à 'bravera les réfrigérants pour être conduite après avoir quitté le réfri- EMI19.3 g8"'Y1;- Ï\,...""'" , 1",,"-1 -¯.:J" <Desc/Clms Page number 20> supérieure, sur la couche de ruissellement que parcourt de bas en haut la partie de l'air comprimé à employer comme air de combustion.

   19/ Procédé suivant les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'eau d'addition pour remplacer l'eau évaporée est chauffée au moyen des gaz d'échappement du moteur, avec con- densation partielle de la vapeur contenue dans ceux-ci, et est alors ajoutée 1 l'eau s'évaporant, par exemple dans le procédé suivant la revendication 4, dans le réfrigérant à évapo ration..

   Il/ Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la partie de l'air comprimé à employer comme air de refrai- dissement est, après avoir cédé sa chaleur de compression à l'air de combustion, enrichis en humidité évaporée moyennant l'utilisation de la chaleur des ga@ d'échappement du moteur, avantageusement avant que ceux-ci échauffent l'eau d'addition.

   12/ Dispositif pour le prodécé suivant la revendication 3, caractérisé en ce 'lu'entre des étages d'un compresseur d'air étagé on a intercalé des saturateurs d'air parcourus par l'air, et dans lesquels des couches de ruissellement ou des pulvéri- sateurs 3'eau ou ces deux genres d'organes sont prévus et lui sont pourvus d'une pompe pour pomperen circuit fermé l'eau non évaporée dans la couche de ruissellement, ainsi lue d'un dispositif de réglage connu pour l'amenée :1'--au d'addition (fig. 1 et 2).

   13/ Dispositif pour le procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce m'entre des étages d'un compresseur d'air étagé on a prévu des échangeurs de chaleur à surfaces dont les surfaces d'échange sont baignées 3' une part par l'air cédant la chaleur de compression, d'autre part par l'air complètement comprimé à saturer d'humidité et 11-au finement répartie dans celui-ci, à évaporer, tandis qu'avantageusement dans la chambre située en-dessous des tubes de refroidissement dans le courant de l'air à faire circuler de bas en haut, dans des tubes ver- <Desc/Clms Page number 21> sation d'eau et une chambre collectrice pour l'eau en excès,

   chambre d'ou cette dernière est envdyée de nouveau au pulvéri- sateur 6.' eau.

   14/ Dispositif pour le procédé suivant la revendication'5, caractérisé en ce qu'entre des étages d'un compresseur d'air étagé on a prévu pou.r le refroidissement de il air des réfri- gérants à surfaces de nature connue et pour l'eau de refroi- dissement passant dans ces réfrigérants d'autres réfrigérants parcourus par l'air dont la compression est terminée..

   15/ Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce .que les conduits d'eau de refroidissement des réfrigérants à surface prévus entre les étages d'un compresseur d'air éta- gé sont raccordées toutes à un réfrigérant en forme de tour et à des saturateurs d'air de telle façon que chaque réfrigérait à surfaces possède dans la tour son circuit propre'avec sa propre couche de ruissellement, ces couches étant superposées de telle façon qu'à la partie la plus basse dans le courant d'air comprimé à saturer circulant de bas en haut, est dis- posée la couche de ruissellement de l'échangeur de chaleur à surfaces atteint en dernier lieu par l'air comprimé du coin- p resseu r,

   et qu'à la partie supérieure se trouve la couche de ruissellement de l'échangeur de chaleur à surfaces atteint le Premier par l'air comprimé du compresseur.

   16/ Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que dans la conduite d'eau de refroidissement partant;:de la partie inférieure d'un réfrigérant en formp de tour et d'un saturateur d'air et se terminant au-dessus d'une couche de ruissellement parcourue de bas en haut par la partie de l'air comprimé dont la compression est complète et qui sert d'air de combustion, sont intercalés successivement les réfrigérants à surfaces pour l'air le plus comprimé jusqu'à celui de l'air le moins comprimé.

   17/ Dispositif suivait les revendications 14 et 15, caractéri- <Desc/Clms Page number 22> EMI22.1 1< hautaur du nivbcu d'un t.-o'v-t.ionnuA&nt fi' ;ou 2-bnr, 1': partie inférieure :le la tour, et lui envoie à la couche de ruissellement supérieure la quantité l'eau d'addition né- cessaire pour le remplacement ie l'eau évaporée, avantageuse- ment réchauffée par les gas d'échappement du moteur, pour maintenir pleines d'eau les cuvettes collectrices superposées EMI22.2 des couches de ruissai.1c,1*n.t.

   18/ Dispositif suivant les revendications 14 et 16, caracté- risé en ce qu'on a disposé un régulateur à flotteur influencé par la hauteur du niveau :!'un approvisionnement d'eau dans la partie inférieure de la tour, et 'lui amené la quantité d'eau d'addition nécessaire pour le remplacement :le l'eau évaporée, avantageusement réchauffée par les gaz 6.'échappement du mo- teur, lans la couche de ruissellement approximativement à la hauteur à laquelle l'eau en ruissellement possède la tempéra- ture de l'eau d'addition réchauffée.

   19/ Dispositif suivant les revendications 14 à 18, caracté- risé en ce que le réfrigérant à surfaces parcouru d'abord par l'eau refroidie est prévu seulement pour l'air de refroidi-5- sement éventuel et l'air 1utilisation éventuel rnais par contre pas pour- l'air de combustion, 20/ Dispositif pour le procédé suivant les revendications 1 à 11 et pour les dispositifs suivant les revendications 12 à 19, caractérisé en ce que dans le courant :la la partie de ?' air comprimé servant d'air de combustion lui quitte le saturateur EMI22.3 d'air servant au refroi:llsse.n.ent ;

   le l'air comprimé, sont in- tercalés des éva orateurs 3.' eau da construction quelconque, chauffés par le la chaleur non utilisable autrement, en par- ticulier par l'eau :le refroidissement du moteur.

   21/ Dispositif pour le procédé suivant les revendications 1 à 11, et pour les dispositifs suivant les revendications 12 à 19, caractérisé en ce que dans le courant d'air de refroidissement, <Desc/Clms Page number 23> avant son entrée dans la turbine à combustion, se trouve intercalé un saturateur d'air chauffé par les gaz d'échappement quittant le régénérateur de la turbine.