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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Procédé pour le fonctionnement d'une machine à vapeur à triple ou multiple expansion, et machine fonctionnant par ce procédé.
Le rendement théorique de machines à vapeur est plus grand - toutes autres circonstances restant les mêmes d'ailleurs - dans la mesure où la pression et la température initiales sont plus élevées. L'élévation de la pression de vapeur entraîne toutefois une plus forte condensation dans la machine à vapeur ce qui, en dehors des pertes mécaniques résultant de l'entraînement de fines gouttes d'eau, provoque dans les turbines à vapeur une attaque des aubes. Cet incon- @ vénient estévité par l'élévation de la température initiale
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(surchauffage de la vapeur); une limite est toutefois imposée. à cette surchauffe par les propriétés mécaniques de la matière des tuyaux de surchauffage et des conduites.
En pratique on est limité ainsi à une température de 450 C qui ne permet pas, pour la limitation de la teneur en humidité de la vapeur après détente jusqu'à la pression du condenseur, une pression initiale plus élevée que 50 à 60 atmosphères absolues, à moins qu'on applique le surchauffage intermédiaire.
Suivant la présente invention cette voie généralement suivie est abandonnée et l'on augmente l'effet utile de la machine en alimentant la machine au moyen de vapeur à haute pression (au-dessus de 25 atmosphères absolues) qui n'est pas surchauffée ou est surchauffée à une température telle que pendant la détente dans la machine elle se condense partiellement avant que sa capacité calorifique soit descendue d'un tiers ou au maximum de la moitié de la différence entre l'état initial et l'état final (pression du condenseur), après quoi l'eau de condensation qui a pris naissance est séparée de la vapeur. Le surchauffage intermédiaire n'est donc pas appliqué; par contre, l'invention repose précisément sur l'idée que pour l'obtention d'un effet utile élevé, une partie aussi grande que possible de la chaleur latente de vaporisation doit être utilisée.
On peut favoriser ce but, suivant la présente invention, notamment dans une machine à pistons, en condensant également entre les étages de détente la vapeur dans un appareil échangeur de chaleur qui est refroidi par de l'eau d'alimentation et dans ce but cet appareil est disposé dans un receiver ou une conduite de transfert d'un étage de détente vers le suivant. De cette manière la chaleur latente de vanorisation de la vanpiir est récupérée après nue la va¯
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peur a déjà effectué un travail, laquelle chaleur est perdue autrement dans le condenseur.
On peut mentionner les exemples suivants de réalisation de l'invention:
De la vapeur à 60 atmosphères absolues (température de saturation 275 C) est surchauffée à une température de 300 C seulement et amenée au cylindre de haute pression d'une machine à triple expansion, dans lequel elle se condense partiellement. L'eau de condensation formée est séparée totalement ou partiellement de la vapeur dans le premier receiver, et la vapeur est amenée à peu près sèche et saturée au cylindre de moyenne pression dans lequel une condensation se produit également. L'eau de condensation ainsi formée est séparée de la vapeur avant que celle-ci soit admise dans le cylindre de basse pression qui est raccordé au condenseur.
On peut obtenir de cette manière un effet utile qui est possible seulement avec les procédés connus dans le cas d'une température initiale de 450 C.
De la vapeur à 90 atmosphère absolues (température de saturation 302 C) est surchauffée à 400 C, et sa capacité calorifique vaut alors 746 calories. Dans le cas d'un rendement thermo-dynamique de 80%, cette vapeur commence à se condenser pendant la détente après que la capacité calorifique est descendue à 665 calories, donc au-delà de deux cinquièmes (capacité calorifique à la pression du condenseur 0,05 atm. abs. = 554 calories), ce qui pour une machine à triple expansion sera le cas dans le cylindre de moyenne pression ou la turbine de moyenne pression.
L'eau de condensation qui a pris naissance est séparée de la vapeur dans le receiver ou la.conduite de transfert entre le second étage et le troisième étage de détente ou, ce qui peut mériter la pré-
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férence au point de vue du rendement de la machine, entre les étages particuliers de détente dans la turbine à moyenne pression.
Contrairement au surchauffage intermédiaire, la séparation d'eau entre les étages de détente n'offre aucun inconvénient au point de vue pratique, même pour les machines de grande puissance. Dans ce cas un séparateur d'eau de construction connue, éventuellement combiné à un échangeur de chaleur refroidi par l'eau d'alimentation ou exécuté sous la forme d'un échangeur de chaleur refroidi par l'eau d'alimentation, peut être disposé dans le receiver ou un ou plusieurs receivers ou dans une ou plusieurs des conduites de transfert entre les différents étages de détente.
On a représenté au dessin une machine à vapeur à pistons suivant l'invention, à triple expansion, en vue de dessus et partiellement en coupe, les séparateurs d'eau étant exécutés dans cette machine sous la forme d'échangeurs de chaleur.
Les cylindres de haute pression, de moyenne pression et de basse pression sont indiqués respectivement par 1, 2 et 3, les boites de tiroir correspondantes par 4, 5 et 6. Le tiroir de vapeur de haute pression évacue la vapeur dans un receiver sur lequel est disposé un séparateur d'eau servant en même temps d'échangeur de chaleur 7, avec tuyaux de refroidissement 8,la disposition étant telle que la vapeur sortant du receiver est obligée d'entrer sous un angle aigu dans le canal 9 qui est relié par une conduite 10 au côté admission de la boite de tiroir 5 de moyenne pression tandis que l'eau présente dans la vapeur est projetée tout droit et parvient contre les tuyaux 8 dans le séparateur
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temps que l'eau qui est précipitée de la vapeur par les tuyaux de refroidissement, vers la bâche à eau chaude du condenseur principal 15.
D'une manière correspondante un séparateur d'eau servant en même temps d'échangeur de chaleur 11, pourvu de tuyaux de refroidissement 12, est disposé sur le receiver de moyenne pression et le canal 13 s'infléchissant transversalement est relié par une conduite 14 à la boite de tiroir 6 de basse pression.
La vapeur provenant du cylindre 3 de basse pression est précipitée dans le condenseur 15; l'eau de condensation formée est renvoyée dans la chaudière à vapeur par deux pompes à eau d'alimentation 16, une conduite 17, 18, les tuyaux de refroidissement 12 de l'échangeur de chaleur 11, une conduite 19, les tuyaux de refroidissement 8 de l'échangeur de chaleur 7 et la conduite 20. Au moyen d'une conduite de dérivation 21, contenant des organes d'obturation, les échangeurs de chaleur 7 et 11 peuvent être mis hors de service.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour le fonctionnement d'une machine à vapeur, caractérisé en ce qu'on amène à la machine de la vapeur à une tension supérieure à 25 atm. abs. et à une tem- pérature telle que pendant le processus de détente elle se condense partiellement avant que sa capacité calorifique soit descendue d'un tiers de la différence des capacités calori- fiques entre l'état initial et l'état final (pression du condenseur), l'eau ainsi formée étant, entre deux étages de détente, séparée totalement ou partiellement de la vapeur.
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