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7 " Procédé de production d'énergie dans les installations comportant des moteurs combustion interne des moteurs vapeur" tant des moteurs combustion interne et des moteurs à vapeur"
On sait que dans les installations comportant des moteurs à .combustion interne, la chaleur des gaz d'échappement et celle de l'eau de refroidissement de ces moteurs peut être utilisée dans des chaudières sans combustion appelées " chaudières de récupéra- tion" pour produire de la vapeur, ce qui permet de récupérer une partie de l'énergie dissipée par ces moteurs et d'améliorer le rendement de l'installation.
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Dans ce cas, la force motrice ou l'énergie électrique est fournie jusqu'à, concurrence d'environ 80 % par des moteurs à com- ouation interne, le surplus d'environ 20 % étant fourni par des moteurs ou des turbines à vapeur. La proportion entre les puissan- ces fournies par les moteurs à combustion interne et les moteurs à vapeur serait même d'environ 85 % pour les moteurs à combustion interne et 15 % pour les moteurs à vapeur, lorsque les moteurs à combastion interne sont alimentés avec un combustible à pouvoir calorifique élevé.
Le rendement des moteurs à combustion interne utilisant des combustibles à pouvoir calorifique élevé est sensiblement supérieur lorsque ces machines ne sont pas munies de chaudières de récu- pération, à celui de groupes chaudières-moteurs à vapeur ; il en est de même des moteurs à combustion interne alimentés par un combus- tible à faible pouvoir calorifique, lorsqu'ils sont munis de chau- dières de récupération sans combustion.
Toutefois, les moteurs à combustion interne munis ou non de chaudières le récupérations sans combustion présentent l'inconvé- nient j.'entraîner des frais de premier établissement et dientretien qui rendent leur utilisation relativement onéreuse.
Cn a déjà utilisé la chaleur perdue des moteurs à combustion interne jour produire de la vapeur et fait travailler cette vapeur dans des machines à vapeur dont la puissance était, de par leur nature, considérablement plus faible, soit au maximum la moitié de celle des moteurs à combustion interne . Le problème que la présen- te invention vise à réso-udre suit exactement le chemin inverse, ,lui consiste à accorder de plus en plus d'importance à la machine a vapeur dans la répartition de la puissance totale entre les mo- teurs à combustion interne et les moteurs à vapeur, et même à attri- buer au moins 50 % de la puissance mixte aux moteurs à vapeut, L'invention permet d'aller encore plus loin dans l'utilisation les chaleurs perdues des moteurs à combustion interne.
Si l'on utilise par exemple encore la chaleur perdue dans les chemices des cylindres @
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et dans les pistons, on peut aller jusqu'à faire que .Impuissance des moteurs à combustion interne et celle des moteurs à vapeur soient Jans la proportion de 70 à 30 et malgré cela réaliser un rendement aussi élevé que lorsque cette proportion est de 50 à 50.
Les 'avantages de ce décalage de puissances suivant l'invention sont les suivants: 1. Les frais de premier établissement deviennent moindres; car ils sont plus faibles pour des machines à vapeur,y compris leurs accessoires, que pour des moteurs à combustion interne; 2., Les frais d'entretien sont également plus faibles pour les machines à vapeur ; 3., L'eau d'alimentation des chaudières pour les machines à vapeur suffit encore, lorsque les puissances sont réparties dans le rap- port de 50: 50, dans tous les cas pour le refroidissement du mo- teur à gaz, tandis que dans les installations connues, soit avec un moteur à Gaz ,trois à quatre fois plus puissant, laquantité d'eau d'alimentation des chaudières serait absolument insuffisante pour assurer le refroidissement.
Si dans l'installation suivant l'invention, la puissance côté vapeur dépasse 50 %, on peut faire servir l'eau d'alimentation des,chaudières au refroidissement d'autres appareils.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'objet de l'invention.
Pour plus de simplicité, la figure ne comporte qu'un seul moteur à combustion interne, une seule chaudière et un seul moteur à vapeur ; il est évident que l'invention s'applique tout aussi bien aux installations comportant une pluralité de chacun de ces élé- ments. De plus, cette figure ne représente pas le dispositif de récupération de la chaleur des gaz brûlés de la chaudière ni l'uti- lisation de l'eau de réfrigération des moteurs à combustion interne pour l'alimentatioà de la chaudière.
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La figure représente schématiquement la disposition d'une installation dans laquelle la chaleur des gaz 'd'échappement est introduite dans le cycle chaudière-moteur à vapeur par l'eau d'ali- .,enta'ion de la chaudière.
Le combustible est amené par la canalisation 1 au moteur à com bastion interne 2 qui actionne, par exemple, une génératrice élec- trique 5. Les .gaz d'échappement du moteur à combustion interne ent amenés par la canalisation 4 au réchauffeur d'eau d'alimenta- tion 5, qui peut être à un ou plusieurs étages; ils s'échappent à l'atmosphère par la canalisation 6. L'eau d'alimentation des chaudières extraite du condenseur 7 par la pompe d'extraction 8 est'refoulée par la canalisation 9 en passant par le réchauffeur 5. à la pompe d'alimentation 10 et par celle-ci à la chaudière 11.
Le comestible de la chaudière 11, s'il est sous forme gazeuse, est amené par la canalisation 12. La vapeur produite dans la chau- dière est conduite par la canalisation 13 au moteur à vapeur 14 actionnant la génératrice 15 et échappant dans le condenseur 7.
En utilisant la chaleur des gaz d'échappement de moteurs à combustion interne pour le réchauffage de l'eau d'alimentation, par exemple, suivant la figure, il est possible de produire une puissance totale donnée, dans des moteurs à combustion interne pour 50 % environ et dans des groupes chaudières à combustion-moteurs à vapeur pour 50 % environ par exemple, tout en conservant approxi- mativement le reniement élevé que l'on obtient avec des moteurs à comenstion interne munis de chaudières de récupération sans com- oustion.
En effet, admettons que le rendement d'un groupe électrogène muni d'un moteur à combustion interne soit de 24 % et que le rende- ment d'un groupe chaudière à combustion-moteur à vapeur soit d'en- viron 24 %; ce dernier rendement est celui que l'on peut obtenir actuellement avec des groupes à vapeur à haute pression et forte sur chauffe, même sans réchauffage de l'eau d'alimentation par de la
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vapeur prélevée sur le moteur à vapeur. Dans ce cas, ,1'on in- troduit dans le moteur à combustion interne un poids de. combustible contenant une quantité de chaleur représentée par 100, on en retire- ra une puissance représentée par 24.
Si l'on admet que la quantité de chaleur contenue dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne à une température relativement élevée, soit égale à 35 et que l'on introduise cette chaleur dans l'eau d'alimentation de la chaudière avec une utilisa- tion au moins égale à celle que les gaz brûlés .le la chaudière avaient dans cet emploi et tout en assurant à ces gaz brûlés une utilisation au moins équivalente, par exemple pour le réchauffage de l'air de combustion, il suffira de fournir à la chaudière une quantité de combustible correspondant à une quantité de chaleur de 65; le'rendement de l'installation sera alors de :
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?4 + Zf,t - 29,05 %
100 + 65 @ ce rendement est approximativement égal à celui d'une installation munie de moteurs à combustion interne dont les chaleurs dissipées sont récupérées dans des chaudières sans combustion.
On pourrait aussi utiliser pour l'alimentation de la chaudiè- re l'eau de refroidissement du moteur à combustion interne, ce qui permettrait d'améliorer encore le rapport de la puissance des mo- teurs à combustion interne à celle des moteurs à vapeur, en l'ame- nant par exemple à être de 70:30.
Les chiffres cités plus haut serapportent plus spécialement à des moteurs à combustion interne fonctionnant avec un combustible à faille pouvoir calorifique.
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Installatiop mixte de moteurs à combustion interne et de mo- teurs à vapeur avec reprise et utilisation des chaleurs perdues du
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co des moteurs à combustion interne dans un groupe comprenant une ou plusieurs chaudières à combustion et un ou blus epre mo- teurs à vapeur, caractérisée en ce que la puissance totale de l'installation est répartie entre les groupes de moteurs à com- bastion interne et les groupes moteurs à vapeur de manière telle que le côté vapeur de ladite installation fournisse au moins 50% .le cette puissance totale.