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"PROG'EDE ET DISPOSITIFS AUE MACHINES THERMIQUES DANS LE BUT DAU#EBNa'SR D EBBDMEBS EC3'rI"
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la présente invention a pour objet un procédé et
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des dispositifs qui sont applicables aux machines thermiques
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dans le but d'augmenter le rendement oolique ; la oompres- sion isodynamique ou 1sothermiqus des fluides s'opérant sans enlèvement de chaleur, Sa peoogdg se caractérise essentiel- lement en ce que le fluide II!V(\1J:i!;a.ut dans une machine ther- mique est maintenu en m,4taot feaoaaeiat par une action propulsive quelconque et dcr1t un @.vole fermé composé de
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trois transformations principales : 1 - une transformation isobare au contact d'une source chaude 2 - une transfor. mation isodynamique ou isothermique;
3 - une transformation isentropique à la fin de laquelle le fluide est revenu en son état taitial. Le procède objet de l'invention, consis- te à introduire dans le cycle deux transformations auxiliai- res qui se substituent à la transformation isodynamique ou isothermique et qui sont constituées par une transformation isobare,à la mené pression que celle du cycle, mais de par- cours inverse, et par une transformation isentropique de parcours inverse à celui du cycle. Dans ces conditions, le cycle ne comporte pas de transformation au contact d'une source froide, et le rendement cyclique est égal à l'unité.
Sur le dessin annexé, et à titre d'exemple :
La figure 1 représente le diagramme entropique d'un gaz,
La figure 2 montre, schématiquement, une instal- lation fonctionnant en application du procédé,, objet de l'- invention.
La figure 3 montre l'application du procédé objet de l'invention au diagramme entropique de la vapeur d'eau.
La figure 4 représente un mode de réalisation d'- un thermo-compresseur fonctionnant suivant le procédé en ques- tion.
Sur le diagramme entropique (figure 1) le point A figure l'état d'un gaz à. la pression p et à la température T, Pendant sa compression isothermique, de la pression p à celle P, le point A devrait décrire le parcours AC (trans- formation isodynamique qui,pour les gaz, se confond avec 1' isotherme). Mais cette compression directe est pratiquement irréalisable, Dans le procédé, objet de l'invention$ on lui substitue deux transformations successives,soit :
une trans- formation isobare AB, sous pression p, suivie d'une trans-
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formation isentropique BÔ.
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A titre dtexemplet la figure 2 représente sché-
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matiquement une Installât! permettant la mise en oeuvre du
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procédé dont s'agit. Dan. une induits 1 circule un flui- de dans le sens de la f1ohil!l µ le rg1Jle permanent d'écou- lement étant entretenu pot la prpsur K.
Sur la cana- lisation 1 $et disposât une tuyère oonverge9te suivie d'un diffuseur divergeât M débitant sur le récipient Hue 1* étant du gaz dans la 1t1@n 81 sous les conditions de température T et de preectom p est représenté par le point A du diagramme finre 3U la Vitesse d'écoulement dans la section 8 étant Ti7" Q le fluide entre avec cette vitesse dans la tuybro m et ledeoizlement s'opère suivant la transformation isobare AB %ma oommuniquer aucune éner- gie nouvelle* au gaz* pu1Sq11MI le mouvement a lien en vertu de lnerg1e de déplacement o10 Soit B le point figu- rant l'état du gaz ou o de 1 t1!1ll1r. Z. la température .a Tarie de T w !#, et la vitesse dt doculement de 'Z<7"== 91.5 i/"1 aveu Q = cpc (#..!tT), Ensuite. dans le tivergaat IL l'écoulement suit l'iaentropique BOe et le uid 9rovion la vitesse 2y dans la section extrême an a.i.?o3*g@.
Dans ses deux par- cours, le fluide ntdehange anume énergie avec l-extérieur, et son énergie Q reste invariable Soit C le point fi- guratif du gaz après rôtawe à la vitesse 0UT . Par suite de la nouvelle variation -7'- dans 10 diffuseur la température reprend la valeur B et 1fé!1lelrgi @1nt1que du gaz au pool
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se transforme en énergie de prG}s1n$ point 0 la pres- sion prend la valeur P tassé far CJL1 y"1* = .B...
Les deux transformations auxiliaires AB et Q ont donc permis de réaliser la compression isothermique AC du gaz sans enlèvement de chsilotwo comme feut exigé la transfor- mation directe, effet, cotte transformation directe né-
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oessite un apport d'énergie mécanique en vue de rapprocher
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##a #
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les molécules du fluide* $ mais cette énergie est en partie
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traaafcfimée la chaleur par nuit* de l'augmentation du nombre de chocs entre molécules chaleur qui doit être continuellement enlevée par contact avec une source froide pour permet-
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tre de continuer l'opération 18othem1que.
Au contraire, dans les transformations AB BC,
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lténergie nécessaire à la compression est empruntée, pendant le parcourt AB, an fluide lui-mime qui cède Q = Op (2-T1 transformé* en puissance vive* Celle-ci est ensuite resti- tuée aTtirant le parcours BQ pour le rapprochement des molécules avec production de chaleur précisément égale à A la fin de la compression, l'état du fluide est représenté par 0 où les conditions de température et pression sont T et P.
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lie gaz du récipient 1 peut être détendu immédia- tement ou ultérieurement de ? à. p .
Suivant l'isentropi- que CB et l'énergie calorifique, Q est transformée en énergie mécanique par l'intermédiaire d'un récepteur R, le-
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quel peut être une roue qui utilise 1T énergie cinétique du gaz détendu dans une tuyère appropriée L.
Diaprés ce qui préoède, on peut imaginer que le fluide évoluant dans une machina thermique subit les trans-
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formations suivantes. On supposera le fluide, a, 1T origine, à l'état B (p 27) en mouvement permanent, Il subit une transformation isobare Roue pression p dans le sens BA, au contact d'une source chaude puis une transformation isobare p dans le Roue contraire AB ;
ensuite, une transformation isentropique dans le sens BC, et enfin une transformation isentropique dans la sens CB qui ramène le gaz à l'état prii- mitif B, Le fluide a parcouru un cycle fermé comprenant
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deux isobares et deux iaentrQp1quea, mais on ne constate pas de surface thermodynamique apparente représentative d'un tra- vail produit. Si, comme il a été dit, on remplace les deux @
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transformations 4 BC par leu:!!." éql1t;valente AO$ le cycle fermé et la surface dev1eo!JS\t BAUB, Se cycle ne comporte pas de source froide. et son rendement est égal à l'unité.
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Fin pratique* piy imite des pertes d'énergie, 11 Y a augmentation de l'entrera du gaz 4 abaque cycle, Soit Ml cette variation, la e&aîeur transformée en énergie a- canique n'est plus <. iQ" 2** acmtre, on peut établir la section du o07. de la tuybre convergentet de manière que le point figuratif B 30 à B2 à la fin de la trans- formation isobare dans le mens R - et, si -2 Bal on transformera exactement la ohalôur Q en énergie mécani- que.
Si le point B vient en B3, on recueillera même
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une énergie mécanique 4qU:1vlente Q4 Q * La tem- pérature drts3ïappment me est inférieure à T'. température du gaz à l'origine. aisa transformé en énergie mé- oaniclue de 1" énergie ca1Qrlf1q furni8 par l'ambiance agis- sant comme source de chaleur !aU!' le parcours B4 B.
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Si maintenait a\t lieu d'út11iser la puissance disponible du gaz renferma dans le; récipient N. on fait traverser au gaz une série de dispositifs semblables à LMN,
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tels que Trlt2fI, 'e7 ' , o 0 0 après ehscnn de ces grou- pements , le point figuratif a prend les positions et 0" .... et la pression devient 21 Puo '8te< , valeurs en progres- sion géométrique.
On T0iirq'a"@a utilisant les récepteurs R Rif. la chaleur transformée est ten jours égale à Q, mais que. logiquement$ l'échappement du récepteur doit faire re- tour à l'aspiration du pr@giiHils'aï'5( la conduite formera un circuit fermé, 74e fluide 4velunt pourra µtre à très grandes pression et densité, et les machines thermiques. pour une même puissance, pourront être de faible volume.
En remarquant maintenant que le travail disponible par cycle ne dépend que de la différence entre T et T', et non de leur valeur absolueil devient possible de ohoi-
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sir de telle sorte que les roues des récepteurs R, R', air T', de telle sorte que les roues des récepteurs
R" (s'il s'agit de turbines) travaillant dans un milieu à température acceptable On pourra donc établir des turbines à gaz sans être assujetti aux températures énormes envisagées Jusqu* alors, On voit, en mime temps, que la compression s'effectue dans des organes très simples, une conduite con- vergente-divergente,
et que ces turbines peuvent être éta- blies économiquement comme construction. Ces turbines pourront d'ailleurs utiliser des gaz chauds de foyers, de fours, etc,... rejetés à l'atmosphère parce qu'on ne pou- vait utiliser leur énergie calorifique qualifiée d'énergie dégradée. Le procédé et dispositif décrits ci-dessus per- mettront de revaloriser toutes les formes de l'énergie dé- gradée qui pourra être captée,,
Si alors on choisit comme température limite su- périeure du cycle T, égale à la température de l'ambiance, on pourra faire prendre à xx T' des valeurs très infé- rieures à 273 abs., et la /machine thermique constituera une machine frigorifique produisant de la force motrice au lieu d'en consommer,
Les gaz d'échappement se réchaufferont à la source chaude constituée, par les matières 4 refroidir. De plus, cette machine ne consommera pas d'eau,
Si on admet encore f égake à la température de l'ambiance, ou même toute autre température, et que les ré- capteurs R.
R', R" n'utilisent plus la puissance disponi- ble équivalents à Q qu'à une époque ultérieure, les réel. plante N, Ni* N". supposés de capacité suffisante, constitueront des réserves d'air ou de gaz comprimé aux pres- nions P, P' P" et on aura réalisé une compression isother- mique à étages de pression tans dépense d'eau réfrigérante et nana autre dépense de force motrice que celle exigée pour compenser des pertes extérieures cu désertes organiques.
Enfin, le procédé et le dispositif décrits trouvent leur application dans une clause d'appareils dits thermo..
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compresseurs de vapeur, en maago taas les procédés d'auto"
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évaporation.
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Soit en figure 3 mur le diagramme entropique de la vapeur d'eau, p 1s pression de vapeur dite motrice, p celle de la vapeur aspire ou h revaloriser, et Pt celle au refoulement de l'appareil. set A le point figuratif de la vapeur de refoulement. saturé et aboheg B celui de la vapeur aspira si en fadt subit à cette dernière la transformation B7Ât, le PQ1Dt A étant sur la ligne de chaleur constante de Ai o'eat=â1re une transformation iso- bare p au contact d'une nott"c chaude, On fait encore su- bir à la vapeur les deux tresfo&t1ons dites auxiliaires A 'VB et BA, Au point A la tapeur est 4 la pression P, Ces deux tran$format1ant a1111rea pâtiTeat 3tre remplacées
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par eur équivalente isonam1que AA1 .
de sorte qu'âpres la détente .AB la vapeur a Iferit le joie fermé BVAAB de
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rendement égal à l'unité
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La figure 4 reprl5entG) M mode d'JI[éoutiol1 d'un ther.#o-compresseur basé sur les prinoipes ci-dessus! n'appareil est i 4' éots / servant, au début de l'opération. à mettra eis elroulelt(n le poids de ka- peur à la pression po destiné à amorcer 1'autoëvapratioN.
Le liquide à aootrer dmot, dans la chambre d'ébullition de l'évaporateur. des vapeurs à la pression p qui sont ré-. chauffées dans le réchauffeur An cearea cheoude R et tra- versent ensuite la tuyère ooavergente L avant de pénétrer dans ltespaoe iatertubulaire de 1? ërnsporatettr Le réchauffeur et l'é3eoteur sont alimentés do vapeur à la pression 3? par les vannes A et B* On autre ce/ deux vannes à la mise en route et, lorsque le régime de débit A 3 est atteint, on réduit l'arrivée de vapeur à l'é jeteur à la quantité néces- saire pour assurer le régime permanent de la 1rottlatioD.
Cet appareil est plus 4:!JD.om1que que le système dit
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43eotooQ8'seur. Si par exemple P = 90*000 xge absolus Bar n p 10,33 rgs . pf 20,000 Kgs, le thermocompres- nour permet df6yaporer. dans l'taatallatlon aatoévaporatoire, 80 ras d'eau par Es de vapeur motrice, et l' é ectoooD1prea- seur supposé parfait 5 Eg 800 seulement par Eg de vapeur motrice.
On peut supprimer, en totalité ou en partie, le divergent M lorsque le col de la tuyère ± peut déboucher dans un récipient de grande capacité,
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BENDZ1,2I18S, 1- Procédé applicable aux machines thermiques
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dans le but d* augmenter le rendement cyclique, caractérisé en oe que le fluide évoluant dans la machine thermique est maintenu en mouvement permanent par une action propulsive quelconque de manière à décrira un oyole de travail fermé com- posé d'une transformation isobare au contact d'une source chaude, d'une transformation isodynamique ou isothermique, et
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d'une transformation 1,
entroplqwa à la fin de laquelle le fJJ1de est revenu à son état initial j la transformation odynamique ou 1sotherm1que étant remplacée par una transformation iso- bare 4 14. melxe pression que celle du cycle, mais de parcours inverse, et par une transformation isentropique de parcours inverse à celle du oyole, de façon a, éliminer toute transfert nation au contact d'une source froide.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"PROG'EDE AND DEVICES AUE THERMAL MACHINES IN THE AIM DAU # EBNa'SR D EBBDMEBS EC3'rI"
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the present invention relates to a method and
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devices that are applicable to thermal machines
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for the purpose of increasing oolic yield; since the isodynamic or thermal compression of fluids taking place without removal of heat, its peoogdg is essentially characterized in that the fluid II! V (\ 1J: i!; a.ut in a thermal machine is kept in m, 4taot feaoaaeiat by any propulsive action and describes a closed @ .vole composed of
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three main transformations: 1 - an isobaric transformation in contact with a hot source 2 - a transform. isodynamic or isothermal reaction;
3 - an isentropic transformation at the end of which the fluid has returned to its taitial state. The process which is the subject of the invention consists in introducing into the cycle two auxiliary transformations which replace the isodynamic or isothermal transformation and which are constituted by an isobaric transformation, at the lower pressure than that of the cycle, but of reverse path, and by an isentropic transformation of reverse path to that of the cycle. Under these conditions, the cycle does not include any transformation in contact with a cold source, and the cyclic efficiency is equal to unity.
On the attached drawing, and by way of example:
Figure 1 represents the entropy diagram of a gas,
FIG. 2 shows, schematically, an installation operating in application of the method, object of the invention.
FIG. 3 shows the application of the method which is the subject of the invention to the entropy diagram of water vapor.
FIG. 4 represents an embodiment of a thermo-compressor operating according to the method in question.
On the entropy diagram (figure 1) point A shows the state of a gas at. pressure p and temperature T During its isothermal compression, from pressure p to that P, point A should describe the path AC (isodynamic transformation which, for gases, merges with isothermal). But this direct compression is practically impossible. In the method, object of the invention $, two successive transformations are substituted for it, namely:
an isobaric transformation AB, under pressure p, followed by a transformation
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isentropic formation BÔ.
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By way of example, Figure 2 shows a diagram
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matically an Installât! allowing the implementation of
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process in question. Dan. an armature 1 circulates a fluid in the direction of the flow! l µ the permanent flow rule being maintained pot at the same time on K.
On the pipe 1 $ and placed an oonverge9te nozzle followed by a diverging diffuser M discharging onto the receptacle Hue 1 * being gas in the 1t1 @ n 81 under the conditions of temperature T and preectom p is represented by the point A from the finre diagram 3U the flow velocity in section 8 being Ti7 "Q the fluid enters with this velocity in the pipe m and the flow takes place according to the isobar transformation AB% ma o Communicate no new energy * to the gas * pu1Sq11MI the movement has link by virtue of the displacement energy o10 Let B be the point depicting the state of the gas or o of 1 t1! 1ll1r. Z. the temperature .a Dry off T w! #, and the speed dt docu- mentally de 'Z <7 "== 91.5 i /" 1 confession Q = cpc (# ..! tT), Then. in the tivergaat IL the flow follows the iaentropic BOe and the uid 9rovion the speed 2y in the extreme section an ai? o3 * g @.
In its two paths, the ntdehange fluid anumes energy with the exterior, and its energy Q remains invariable. Let C be the figurative point of the gas after roasting at the speed 0UT. As a result of the new variation -7'- in 10 diffuser the temperature returns to the value B and 1fé! 1lelrgi @ 1nt1que from the gas to the pool
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is transformed into energy of prG} s1n $ point 0 the pressure takes the value P packed far CJL1 y "1 * = .B ...
The two auxiliary transformations AB and Q therefore made it possible to achieve the isothermal compression AC of the gas without removing chsilotwo as was required for the direct transformation, effect, side direct transformation ne-
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requires a supply of mechanical energy in order to bring
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##at #
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the molecules of the fluid * $ but this energy is partly
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traaafcfimée heat per night * from the increase in the number of shocks between molecules heat which must be continuously removed by contact with a cold source to allow-
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to continue the 18othem1que operation.
On the contrary, in the transformations AB BC,
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The energy necessary for compression is borrowed, during the course AB, from a fluid itself which yields Q = Op (2-T1 transformed * into live power * This is then restored by drawing the path BQ for the approximation of the molecules with heat production precisely equal to At the end of compression, the state of the fluid is represented by 0 where the temperature and pressure conditions are T and P.
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The gas in the container 1 can be immediately or subsequently relieved by? at. p.
Depending on the isentropic CB and the heat energy, Q is transformed into mechanical energy via a receiver R, the-
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what can be a wheel which uses 1T kinetic energy of the gas expanded in a suitable nozzle L.
Diaprés what precedes, one can imagine that the fluid evolving in a thermal machine undergoes the trans-
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subsequent trainings. We will assume the fluid, a, 1T origin, in state B (p 27) in permanent motion, It undergoes an isobaric transformation Pressure wheel p in the direction BA, in contact with a hot source then an isobaric transformation p in the Reverse wheel AB;
then, an isentropic transformation in the BC direction, and finally an isentropic transformation in the CB direction which brings the gas back to the primary state B, The fluid has gone through a closed cycle comprising
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two isobars and two iaentrQp1quea, but there is no apparent thermodynamic surface representative of a work produced. If, as has been said, we replace the two @
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transformations 4 BC by leu: !!. "equals AO $ the closed cycle and the dev1eo surface! JS \ t BAUB, This cycle does not include a cold source. and its output is equal to unity.
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End of practicality * piy imitates energy losses, 11 There is an increase in the input of the gas 4 cycle abacus, Let Ml be this variation, the e & elder transformed into mechanical energy is no longer <. iQ "2 ** is measured, we can establish the section of the o07. of the pipe converge and so that the figurative point B 30 to B2 at the end of the isobaric transformation in the mens R - and, if -2 Bal on will transform exactly the ohalôur Q into mechanical energy.
If point B comes to B3, we will even collect
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a mechanical energy 4qU: slow Q4 Q * The temperature drts3ïappment me is less than T '. temperature of the gas at the origin. aisa transformed into mechanical energy of the ca1Qrlf1q energy supplied by the environment acting as a source of heat! the B4 B.
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If it was necessary to use the available power of the gas contained in the; receptacle N. a series of devices similar to LMN is passed through the gas,
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such as Trlt2fI, 'e7', o 0 0 after ehscnn of these groups, the figurative point a takes the positions and 0 ".... and the pressure becomes 21 Puo '8te <, values in geometric progression.
On T0iirq'a "@a using the receivers R Rif. The transformed heat is ten days equal to Q, but that. Logically $ the exhaust of the receiver must return to the suction of the pr @ giiHils'aï'5 (the pipe will form a closed circuit, 74th 4velunt fluid may be at very high pressure and density, and thermal machines. for the same power, may be of low volume.
By noting now that the work available per cycle depends only on the difference between T and T ', and not on their absolute value becomes possible from ohoi-
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sir so that the wheels of the receivers R, R ', air T', so that the wheels of the receivers
R "(in the case of turbines) working in a medium at an acceptable temperature. It is therefore possible to establish gas turbines without being subjected to the enormous temperatures envisaged. Until then, it is seen, at the same time, that the compression s' performs in very simple organs, a convergent-divergent behavior,
and that these turbines can be economically established as a construction. These turbines will also be able to use hot gases from hearths, ovens, etc., discharged into the atmosphere because their calorific energy, qualified as degraded energy, could not be used. The method and device described above will make it possible to revalue all the forms of degraded energy which can be captured.
If then we choose as the upper limit temperature of the cycle T, equal to the ambient temperature, we will be able to make xx T 'take values much lower than 273 abs., And the / thermal machine will constitute a machine. refrigeration producing motive power instead of consuming it,
The exhaust gases will heat up at the hot source formed by the materials 4 to cool. In addition, this machine will not consume water,
If we still admit f egake to the ambient temperature, or even any other temperature, and the R.
R ', R "no longer use the available power equivalent to Q until a later epoch, the real plants N, Ni * N". assumed to be of sufficient capacity, will constitute reserves of air or gas compressed at pressures P, P 'P "and an isothermal compression with pressure stages will have been carried out without the expense of cooling water and no other expenditure of force motor than that required to compensate for external losses or organic desert.
Finally, the method and the device described find their application in a clause of so-called thermo devices.
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steam compressors, in maago taas auto processes "
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evaporation.
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Either in Figure 3 wall the entropy diagram of the water vapor, p 1s pressure of so-called driving vapor, p that of the steam sucks or h revalorize, and Pt that at the delivery of the device. set A the figurative point of the discharge steam. saturated and aboheg B that of the vapor sucked if in fadt undergoes at the latter the transformation B7Ât, the PQ1Dt A being on the constant heat line of Ai o'eat = â1re an isobar p transformation in contact with a nott " c hot, The two so-called auxiliary tresfo & t1ons A 'VB and BA are still subjected to steam, At the point A the tapper is 4 the pressure P, These two tran $ form1ant a1111rea pastry 3 be replaced
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by isonamic equivalent eur AA1.
so that after the relaxation .AB the steam has Iferit the closed joy BVAAB of
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yield equal to unity
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Figure 4 reprl5entG) M mode of JI [output1 of a ther. # O-compressor based on the above principles! at the start of the operation, the device is i 4 'eots / servant. to put eis elroulelt (n the weight of pressure karrier po intended to initiate the autoevapratioN.
The liquid to be aooter dmot, in the boiling chamber of the evaporator. vapors at pressure p which are re-. heated in the reheater An cearea cheoude R and then pass through the ooavergente nozzle L before entering the tubular ltespaoe of 1? ërnsporatettr The heater and the engine are supplied with steam at pressure 3? by valves A and B * This / two valves are changed on start-up and, when the flow rate A 3 is reached, the steam supply to the jet nozzle is reduced to the quantity necessary to ensure the steady state of the 1rottlatioD.
This device is more 4:! JD.om1than the system says
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43eotooQ8'seur. If for example P = 90 * 000 absolute xge Bar n p 10.33 rows. pf 20,000 Kgs, the thermocompressor allows to vaporize. in the aatoevaporative taatallatlon, 80 ras of water per Es of motive vapor, and the supposedly perfect ectoooD1prea- sor 5 Eg 800 only per Eg of motive vapor.
It is possible to eliminate, in whole or in part, the divergent M when the throat of the nozzle ± can open into a large capacity container,
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BENDZ1,2I18S, 1- Process applicable to thermal machines
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with the aim of increasing the cyclic efficiency, characterized in that the fluid evolving in the thermal machine is kept in permanent motion by any propulsive action so as to describe a closed working oyole composed of an isobaric transformation on contact a hot spring, an isodynamic or isothermal transformation, and
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of a transformation 1,
entroplqwa at the end of which the fJJ1de has returned to its initial state j the odynamic or thermal transformation being replaced by an iso- bare transformation 4 14. mixed pressure than that of the cycle, but of reverse course, and by an isentropic transformation of course reverse to that of oyol, so as to eliminate any nation transfer in contact with a cold source.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.