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Procédé pour la production d'énergie mécanique
La transformation de la chaleur en d'autres formes d'énergie a été réalisée jusqu'à présent soit par utilisation directe de la chaleur de combustion, par exemple dans le moteur à, combustion interne, dans la tur- bine à gaz etc., soit par transformation de la chaleur en énergie mécanique avec interposition d'un fluide comme support intermédiaire de, l'énergie, fluide dont l'augmentation de volume, par exemple au moyen de l'évaporation due à l'apport de chaleur provenant d'un processus de combustion, vient agir dans des machines qui transforment ces potentiels de travail en éner- gie mécanique, comme par exemple dans les installation de force motrice par la vapeur.
Toutes ces installationsutilisent comme source de chaleur le dégagement de chaleur qui est provoqué sous forme positive dans la combus- tion du charbon, des hydrocarbures et de matières analogues.
Or il existe toute une série de réactions chimiques qui présentent un phénomène calorifique exothermique. On peut citer ici, à titre d'exemple, la réaction
Fe2O3 + 2 Al = Al2O3 + 2 Fe + 93 500 kcal/mol.
Ce processus représente une réaction entre substances solides, et l'on ne peut aucunement établir un rapport entre lui et la forme de combustion
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utilisée normalement pour les installations productrices d'énergie connues.
Il n'est pas non plus nécessaire que l'oxygène participe à cette réaction : en effet, la transformation, prise à titre d'exemple,
K + Cl = KCl + 105 700 kcal/mol représente une réaction à transmission de chaleur relativement intense, sans qu'on puisse cependant parler d'un processus de combustion. Cette énuméra- tion d'exemples pourrait être allongée à volonté par toutes les possibilités de combinaison de réactions entre des états solide, liquide et gazeux.
Ur on propose selon l'invention d'utiliser ces quantités de chaleur dans des installations productrices d'énergie mécanique, en faisant par exemple fonctionner des installations productrices d'énergie, telles que les installations à vapeur, au moyen de ces mutations de chaleur exother- miques qui ne sont pas basées sur la combustion du charbon, des hydrocar- bures etc.
D'une façon exactement semblable aux mutations de chaleur exothermi- ques on peut citer toute une série de réactions chimiques dont la mutation de chaleur est endothermique, comme par exemple 2 N2 +O2= 2 N2O - 20 600 kcal/mol gazeux n2 o - 18 000 kcal/mol liquide ou c+2s= CS2 - 26 000 kcal/mol gazeux L. a - 19 600 kcal/mol liquide
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On rencontre des réactionsendothermiques semblables dans des solutions aux- quelles il faut apporter, par exemple, la chaleur de fusion de sels dans un liquide, la cahleur de fusion de deux substances solides qui entrent en solution liquide comme par exemple le sel marin et la glace, etc. Il faut donc apporter de la chaleur pour maintenir 'le processus.
De même, dans des phénomènes physiques on trouve des mutations de chaleur, par exemple sous forme de chaleur de frottement, ou lors de la dilatation ou détente des gaz.
Or dans un grand nombre d'usines chimiques des réactions exothermiques aussi bien que des réactionsendotherminues se produisent au cours d'une seule opération de fabrication, ou de différentes opérations simultanées.
Ceci donne forcément lieu à des différences de température que l'on peut utilieer comme potentiel thermique. Conformément à l'invention on propose en outre d'utiliser ces potentiels thermiques en circuit entier ou partiel pour la production d'énergie.
Or il est connu que les centrales à vapeur n'utilisent pas obligatoire- ment la vapeur d'eau comme fluide intermédiaire véhicule de la chaleur à transformer. Toutes les autres vapeurs peuvent être mises à contribution d'une manière exactement semblable, telles que, par exemple, les alcools,
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h7f33, CO, B02, C1iC, CH3, Cl, CF2CI2, CFOCJ, C2H5Cl. Cette multitude de possibilités permet d'utiliser la pression et le potentiel thermique dans la forme voulue dans chaque cas particuler, avec des températures et po- tentiels thermiques quelconques et, par suite, des chutes de pression quel- conques.
Les substances les plus indiquées sont les aliphates, les oléfines et leurs dérivés halogénés, notamment le chlorure de méthyle, le chlorure d'éthyle, le trifluorchlorure de méthane, le difluorperchlorure de méthane, le tétrachlorure de carbone et le trichloréthylène.
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On propose donc selon l'invention d'utiliser la substance qui présente, aux températures disponibles pour un cycle, la différence d'enthalpie plus grande entre la température de surchauffe obtenue et le point final de la détente à la pression finale inférieure du cycle, puisque c'est ainsi qu'on peut transformer la quantité de chaleur plus grande en une autre forme d'énergie pour des différences de température plus petites, quantité rap- portée à l'unité de poids du fluide circulant intermédiaire, ce qui revient à utiliser d'une manière optimum le potentiel thermique existant.
Un autre point de vue qui se présente souvent dans la. construction de ces installations est la condition que l'énergie ne peut être produite à l'aide du fluide intermédiaire véhiculant l'énergie que lorsque celui-ci est évaporé et, après passage à travers la machine, recondensé. On a donc besoin d'une certaine proportion de la chaleur exothermique dégagée comme' chaleur d'évaporation, et on n'en transforme qu'une fraction en énergie mécanique. Il est universellement connu qu'on peut accroître cette fraction si la machine fonctionne, notamment en cas de faible chute de température, dans la zone de la va.peur satprée à l'extrémité de la détente.
Ce qui est cependant encore plus important que cette amélioration, c'est la découverte que cette fraction augmente au fur et à mesure que la chaleur d'évaporation diminue.
On propose donc selon l'invention d'utiliser comme fluide intermédiaire .des substances qui présentent, dans la plage de températures balayée par le cycle de produotion d'énergie, la plus petite chaleur d'évaporation.
Dans toute une série de processus chimiques, le produit final, ou aussi un produit intermédiaire peut être utilisé directement comme fluide inter- médiaire véhicule d'énergie ; ce fluide n'a souvent pas besoin d'être con- densé comme substance pratiquement pure, mais peut être reçu par d'autres , substances par voie d'adsorption ou d'absorption. Dans ces cas, la tension de la vapeur saturée est encore plus basse au-dessus de la substance à recevoir, pour des raisons d'ordre physique, qu'au-dessus du condensat pur.
La chute de pression que l'on peut utiliser pour la production de l'énergie mécanique est donc plus grande dans ces cas ; peut citer ici comme exemple la dissolution de l'ammoniaque dans l'eau, du CF2Cl2 dans l'huile etc.
On propose donc selon l'invention, pour des installations de produc- tion d'énergie mécanique fonctionnant avec une substance autre que l'eau comme fluide intermédiaire véhicule d'énergie, d'effectuer la condensation par adsorption ou absorption de cette substance par une autre substance.