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L'invention concerne une machine à piston à gaz chaud comportant une enceinte à basse température et une enceinte à température plus éle- vée communiquant entre elles par l'intermédiaire d'un réchauffeur, d'un récupérateur et d'un réfrigérant, le tout de façon que les volumes de ces enceintes peuvent être modifiés par un ou plusieurs corps en forme de piston, alors que dans la machine, un gaz, le fluide actif, décrit un cycle thermodynamique, fermé tout en conservant constamment le même état d'agré- gationo
Par machine à piston à gaz chaud, il y a lieu d'entendre ici un moteur à piston à gaz chaud, une machine frigorifique ou une pompe ther- mique, ces deux dernières fonctionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaude Pomme on le sait, les machines à piston à gaz chaud, peuvent être réalisées de plusieurs manières,
par exempt comme machine à balayeur, comme machine à' double effet, comme machine dont les cylindres forment entre eux un certain angle ou comme machimedont l'enceinte est active d'une machine frigorifique à gaz.. froid est combinée avec celle d'un moteur à gaz chaudo
Dans ces machines, le réchauffeur est l'échangeur de chaleur dans lequel de la chaleur est fournie au fluide actif de la machine, tandis que dans le réfrigérant de la chaleur est prélevé? de.ce fluide actifo Il est en outre connu que l'on peut utiliser dans les machines ''divers fluides.
Dans les moteurs à gaz chaud et dans les pompes thermiques, le fluide actif est généralement de l'airo Dans les machines frigorifiques à gaz froid, on utilise, suivant la destination de la machine, de l'air, de l'azote, de l'oxygène, de l'hydrpgène ou de l'hélium. L'air ne convient que lorsque la température à laquelle la machine frigorifique doit fournir du froid n'est pas trop basse, par exemple pas inférieure à -140 Ce Lorsque du froid doit être fourni.' à l'aide d'une machine frigorifique à gaz froid à une tempé- rature plus beasse, on utilisera de l'hydrogène ou de l'hélium.
Dans ce cas, on peut construire la machine frigorifique de manière obtenir une tempé- rature de par exemple -200 Co La Demanderesse a constaté que, dans le réfri- gérant, le rapport de la longueur, des canaux au diamètre hydraulique inté- rieur de ceux-ci doit être compris entre certaines limiteso Si ce rapport est inférieur aux valeurs spécifiées ci-dessous, l'effet du réfrigérant est si petit que la transmission de chaleur du fluide actif dans la machine aux parois des canaux devient insuffisanteo Par contre, si le rapport est plus grand, les pertes de charge augmentent d'un montant tel que, bien que la transmission de chaleur soit notablement améliorée,
la puissance spécifique de la machine diminuée @ La Demanderesse a également constaté que les limites dépendent du gaz qui décrit le cycle thermodynamique dans la machinée
Suivant l'invention, la longueur totale L des canaux dans l'encein- te du réfrigérant doit être comprise entre 20 M 0919 dh et 55 M 0,19 dh, expressions dans lesquelles M est le poids moléculaire du gaz utilisé, dans la machine et est le diamètre hydraulique intérieur des canaux gour le gaz dans le réfrigérante
Par diamètre hydraulique, il y a lieu d'entendre le quadruple du quotient de la surface et de la périphérie de la section d'un canalo Lors- que le réfrigérant est constitué par au moins deux parties disposées l'une derrière l'autre,
L est la distance totale entre la surface d'entrée d'un réfrigérant et la surface de sortie de l'autre réfrigéranto
Le poids moléculaire dépend évidemment du gaz utiliséo C'est ainsi que, pour l'hydrogène, le poids moléculaire est 2 ; pourl'hélium il est 4, et pour l'air, il est environ 290
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Les limites spécifiées s'appliquent aux divers types de réfrigérants, par exemples aux réfrigérants à tubes mais également aux réfrigérants à ailettes.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La figo 1 représente une machine frigorifique à gaz froid du type balayeur.
La fig. 2 est, à plus grande échelle, une coupe horizontale par une partie d'un réfrigérant.
Cette machine frigorifique comporte un cylindre 1 dans lequel se déplacent, avec un décalage pratiquement constant, un balayeur 2 et un piston 30 Le balayeur influence le volume d'une enceinte 4 qui communique, par l'intermédiaire d'un réfrigérant 5, d'un récupérateur 6 et d'un réfrigérant 7, avec une enceinte 80 L'enceinte 4 est souvent appelée la chambre de congélation, tandis que l'enceinte 8 est souvent appelée la chambre refroidie.
Le balayeur est accouplé, par un système de bielles 9, à une manivelle d'un vilebrequin 10, tandis que le piston est accouplé à des manivelles du même Vilebrequin 10 par un système de bielles 11.
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La machine frigorifique est entraînée par un moteur électrique 12 qui communique au piston et au balayeur un mouvement de va-et-vient, le tout de façon que, dans la chambre 4, se produit essentiellement une détente et dans la chambre 8 essentiellement de la compression. Un gaz à refroidir, par exemple de l'air, peut être guidé le long d'ailettes prévues à l'extérieur du congélateur 5, tandis que le produit de condensation éventuel peut être évacué de la machine.
Comme fluide actif dans la machine même on peut utiliser, par exemple, de l'hydrogène'. Le réfrigérant 7 est réalisé sous forme de réfrigérant à ailettes. L eau de refroidissement est amenée au réfrigérant par une canalisation 13 et est évacuée par une canalisation 140
Dans la machine frigorifique représentée sur le dessin, le fluide actif est de l'hydrogène. Si le diamètre hydraulique d'un canal est égal à 0,1 cm, il faut que L soit au moins égal à 20, 20,19,0,1 cm = 2,3 cm et au maximum égal à 55.20.19.0.1 cm = 6,3 cm.
Par contre, lorsque la machine frigorifique travaille avec de l'air, L doit être au minimum de 20.29.0.19.0,1 cm = 3,8 cm et au maximum de 55029. ,1900,1 cm = 10,45 cm
Il y a lieu de noter que l'on obtient un canal à diamètre hydrau, lique de 0,1 cm Lorsque pour un-'canal tel que représenté sur la fig. 2 la largeur 15 est de 62,5 et la longueur 16 = de 250 . Dans cette forme de réalisation, comportant un grand nombre d'ailettes, la section de passage peut sans le moindre inconvénient être considérée comme un rectangle.