<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et dispositif pour l'utilisation de la chaleur perdue par les moteurs à combustion interne.
La présente invention se rapporte à un procédé pour l'utilisation de la chaleur perdue par les moteurs à combustion interne.
L'invention se rapporte en même temps à un dispositif qui permet la réalisation du procédé mentionné.
Le but de l'invention est de permettre l'utilisation rationnelle de la chaleur abandonnée par les moteurs à combustion interne tant dans l'eau de circulation que dans les gaz d'échappement, en l'employant pour actionner une installation comportant une turbine alimentée par des vapeurs d'un
<Desc/Clms Page number 2>
fluide à poids moléculaire élevé et possédant des caracté- ristiques thermodynamiques spéciales.
Une forme de réalisation de l'invention est illustrée par le dessin ci-joint dans lequel la figure unique montre schématiquement une installation dans laquelle la chaleur est utilisée pour l'actionnement d'une turbine.
Comme le montre le dessin, le moteur à combustion interne 1 est refroidi par une circulation d'eau distillée envoyée aux chemises d'eau de refroidissement 2 du type commun.
L'eau, à son entrée, a une température qui est généralement supérieure à 50 C, par exemple 650 C, mais qui peut descendre même au-dessous de cette limite. Elle est mise en circulation active par une pompe 4. A sa sortie, l'eau est introduite en passant par une soupape de laminage 3 dans un réchauffeur suivant 6, tandis que les gaz d'échappement du moteur sont amenés dans une chambre 5 du même réchauffeur et en passant par les tubes de fumée 7 ils réchauffent ensuite l'eau chaude introduite dans les chemises de la chaudière elle-même 6. A sa sortie de la chaudière 6, l'eau peut avoir une température inférieure à 1000 C
Non seulement dans les chemises 2 mais aussi dans la chaudière 6, l'eau est maintenue sous une pression supérieure à la pression d'ébullition.
De la chaudière 6, l'eau qui a recueilli la chaleur transmise, tant par les chemises que par les gaz d'échappement, passe dans un récipient 10 où elle stationne un certain temps, en circulant toujours d'une manière active et ensuite du récipient 10 l'eau s'écoulant à travers un g dégazeur 13 passe à un réchauffeur préalable 14. Du réchauffeur 14, l'eau est renvoyée au moyen dtune pompe de circulation 4 aux chemises 2 du moteur. Dans le récipient 10 qui constitue l'évaporateur du fluide à, poids moléculaire élevé, l'eau cède une partie de la chaleur absorbée par le moteur pour vaporiser le fluide pesant.
Ce fluide est injecté dans l'eau chaude en étant minutieusement fractionné et comme il a
<Desc/Clms Page number 3>
été choisi parmi ceux qui ne sont pas miscibles avec l'eau, il forme avec l'eau une espèce dtémulsion. Par conséquent, dans le récipient 10, le fluide pesant s'évapore dans de l'eau chaude et, à cause de la pression des vapeurs saturées du premier, la pression partielle de la vapeur d'eau dans le récipient 10 peut être considérée comme négligeable par rapport à celle du fluide. Les vapeurs du fluide produites par le générateur 10 aotionnent en passant par la tubulure 15 une turbine à vapeur 16 qui entrai ne un alternateur ou une autre machine 17 effectuant un travail ou l'arbre moteur luimême du moteur à combustion interne.
La vapeur qui s'échappe de la turbine en passant par le tube 18 est amenée dans un condenseur 19 alimenté par de l'eau de source de refroidissement, de l'eau de mer ou un fluide semblable qui entre par exemple à 15 C et sort à 20 C Du condenseur 19, le fluide condensé traverse le serpentin 22 du réchauffeur préalable 14 et il est renvoyé à nouveau en étant minutieusement fractionné dans la chaudière 10 au moyen de la pompe 23.
L'eau chaude de l'évaporateur 10 s'étant refroidie en ayant cédé de la chaleur au fluide qui s'évapore dans l'eau même, passe, comme déjà dit, dans le dégazeur 13 où elle est amenée à une pression inférieure à celle qui règne dans la chambre 10 et par conséquent elle perd une partie des gaz qu'elle contenait en dissolution. Ces gaz sont amenés directement dans le condenseur 19.
Une fois g dégazée, l'eau acquiert à nouveaux aux dépens de l'énergie cinétique une partie de la pression originale et après avoir traversé le réchauffeur préalable 14, en passant par la pompe 4 rétablit la pression originale et elle est renvoyée dans les chemises 2, mais aussi dans la chaudière 6 ; dans l'évaporateur 10 il y a une pression unique qui est celle du fluide pesant, de beaucoup supérieure à la pression partielle de l'eau.
La caractéristique du système décrit est la suivante.
Tant la chaleur enlevée des chemises de refroidissement
<Desc/Clms Page number 4>
du moteur à combustion que celle que l'on peut enlever à travers des parois par les gaz d'échappement du moteur est réunie dans un seul courant d'eau en circulation. Cette chaleur recueillie sert à évaporer directement dans l'eau et dans un récipient convenable 6, un fluide capable d'actionner une turbine à action pure.
Ce fluide choisi parmi ceux qui ne sont pas miscibles avec l'eau est un fluide à poids moléculaire élevé suivant le principe qu'une vapeur saturée en se détendant adiabatiquement entre deux températures acquiert des vitesses d'échappement inversement proportionnelles à la racine carrée du poids moléculaire et par conséquent des vitesses remarquablement inférieures à celles de la vapeur d'eau entre les mêmes extrêmes de température permettant l'emploi d'une turbine à action à une seule roue et à simple couronne d'aubes dans les conditions d'un rendement maximum, c'est-àdire avec des vitesses périphériques égales à peu près à la moitié de la vitesse d'échappement de la vapeur.
Parmi les différents fluides convenables, on a choisi le butane ou l'isobutane qui possèdent la propriété thermodynamique caractéristique d'avoir pour le diagramme température-entropie, la courbe limite supérieure dans l'intervalle de température compris entre 10 C et 100 C, l'entropie crois- sant avec la température ; parconséquent ils présentent la caractéristique que dans une expansion adiabatique, en partant de la vapeur saturée et sèche ou à un haut degré, on obtient après la détente une vapeur surchauffée ou sèche; tous les inconvénients dûs à l'humidité de la vapeur dans une turbine sont ainsi éliminés.
Enfin, ce fluide qui est choisi à titre d'exemple possède à la température qui est la plus proche de celle de la source froide une pression de vapeur saturée un peu supérieure à la pression atmosphérique de manière qu'il permet un bourrage facile des organes et empêche des retours d'air dans le fluide même. Comme exemple explicatif on a considéré le hutane qui, entre les températuresex-
<Desc/Clms Page number 5>
trêmes de 90 et 15 C, présente les propriétés thermodyna- miques mentionnées ci:-dessus. Le poids moléculaire de ce fluide est 58 contre 18 pour l'eau.
La vitesse d'échappement dans une seule expansion ou détente adiabatique entre les températures mentionnées est à peu près de 400 m. par seconde contre environ 1000 pour la vapeur d'eau, ce qui permet fa- cilement l'emploi d'une turbine à une roue à action à simple couronne d'aubes et vitesses périphériques admissibles de 200 m par seconde tandis que, dans les mêmes conditions, avec la vapeur d'eau, il faudrait avoir une vitesse périphérique d'environ 500 m. par seconde, inadmissible à l'état présent de la technologie. La pression du butane à 15 C est d'en viron 0,8 kg/cm2 supérieure à l'atmosphère tandis que pour la vapeur d'eau la pression absolue est d'environ 0,02 atmos= phères absolues.
A la fin de la détente, les vapeurs du butane même, partant d'une vapeur saturée et humide, mais à un haut degré, se présentent dans des conditions sur chauffées, tan- dis que pour la vapeur d'eau on aurait un degré plus bas.
La présente invention a été illustrée et décrite dans une forme préférée de réalisation, mais on comprend que des variantes constructives peuvent être introduites en pratique sans sortir du cadre de protection du b revet.
Revendications.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.