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"Procédé opératoire pour installations de turbines à gaz
Les gaz de combustion qui sortent de l'étage à haute pres- sion conçu sous forme'de turbine à explosion, d'une turbine à gaz à plusieurs étages pour venir balayer en continu la turbine à pression moyenne, ont encore toujours des tempéra- tures de 700 à 1 000 C. Les gaz de combustion qui sortent de la chambre de combustion à haute pression d'une tubine à gaz, à pression constante .tenant balayer le système de roues, ont des températures aussi élevées ou même encore plus élevées, surtout dans le cas où ce système est conçu sous forme de tur- bine d'action ou à réaction à plusieurs étages, en vue d'at- teindre un effet thermodynamique aussi élevé que possible.
D' , une façon générale, il n'est pas possible, et en tout cas il n'est pas possible avec les matériaux de construction dont on dispose à l'heure actuelle, d'alimenter une turbine de l'es- pèce, en courant continu, avec des gaz à température si éle- vée. On peut, il est vrai, en,balayant simultanément et
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séparément les roues avec 1 de la vapeur d'eau.,.permettre la marche, mais ce procédé offre certaines difficultés d'ordre constructif et d'ordre fonctionnel que l'on peut éviter en réalisant l'échange thermique entre les gaz de combustion et la vapeur ou un deuxième milieu moteur gazeux, non pas dans le système des roues par l'intermédiaire de l'aubage,
mais bien dès avant l'entrée de la vapeur et des gaz de combustion dans l'aubage; et de cette manière , on refroidit le gaz de combustion suffisamment, pour que sa température soit suffi- samment basse dès avant entrée dans le premier étage, pour permettre une marche continue. Toutefois quand le procédé de l'espèce n'est pas réalisé avec exactitude, on court le dan- ger que par suite d'un tel échange thermique avant l'effet utile, échange thermique au cours duquel le gaz de combustion subit une importante chute de température, p. ex. de 1000 à 450 C, l'effet utile des deux milieux moteurs en action soit tellement affaibli que l'avantage que présente le procédé au point de vue fonctionnel est réduit à néant par suite de trop grandes pertes dans la récupération du travail.
L'inven- tion repose sur ce fait que l'on peut déclencher un échange thermique de l'espèce dans certaines conditions, sans qu'il ne se produise de nuisance thermodynamique par suite de l'en- lèvement de chaleur aux gaz de combustion. Elle repose sur la notification de ces conditions comme d'une règle nécessaire pour établir un échange thermique favorable. La règle consiste en ceci p ex. qu'en cas d'emploi de vapeur comme deuxième milieu moteur, l'échange thermique (sans mélange réciproque) se produit à la même teuton du gaz de combustion et de la va- peur ou à une tension plus élevée de la vapeur, ainsi qu'il résulte de ce qui suit.
Quand deux corps gazeux ou à l'état de vapeur différents I et II de poids GI et GII, ont la même tension initiale pI et des températures initiales différentes tI et tII, ils dis- posent entre leur tension initiale pI et la tension finale
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(également aussi élevée) ou contre pression pII (p.ex.la pression atmosphérique) de puissances effectives ou chutes de températures de grandeurs différentes, ainsi que celles- ci sont représentées par les surfaces LI et III des fig.1 et 2, en admettant que chacun de ces corps travaille indé- pendamment de l'autre, p.ex.I dans une turbine à vapeur et II dans une turbine à gaz.
Mais si l'on fait passer le gaz de combustion II et la vapeur I avant leur entrée dans les canaux d'admission des deux turbines, par un échangeur de température, sans mélange, de telle manière que le gaz de combustion plus chaud II cède une partie de sa, chaleur à, la vapeur d'eau I plus froide, et partant, de manière à se présenter avec la température t'II plus petite devant le dispositif conduc- teur de la turbine à gaz de combustion, tandis que la va- peur s'échauffe et arrive devant la turbine à vapeur avec la température plus élevée t'I; la puissance effective du gaz de combustion aura décru par suite de cet échange ther- mique d'un montant # LII tandis que celle de la vapeur aura augmenté d'un montant de # LI.
Si, à présent, #LI est égal à ou plus grand que # LII la puissance ef- fective totale des deux milieux ne sera pas modifiée dans l'ensemble par l'échange thermique ou même mieux, elle aura augmenté.
Suivant la nature des corps en travail le montant dont varie la somme des valeurs LI et LII, et est à dire la dif- férence # LI- # LII est différemment grand. Le cal- oul thermodynamique donne à ce sujet : lr.Cas. Les deux corps actifs sont à l'état gazeux et suivant la loi générale des gaz p v R T Dans ce cas, l'augmentation de volume # VI que subit le gaz le plus froid I par suite de l'échange thermique est égale à la diminution de volume # VII que subit le gaz
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le plus chaud par suite du refroidissement, donc
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ceci toutefois uniquement pour le cas où les deux gaz,
dans les limites de températures envisagées tI et t'I ou tII et t'Il ont une chaleur spécifique moléculaire de même grandeur CPI et CPII ou encore des chaleurs spécifiques égales CPI et CPII' rapportées à l'unité de masse lm3 à 0 et 760 m/m. Dans ce cas, donc, on a, ainsi qu'on peut le démontrer facilement
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c'est à dire que l'augmentation de la puissance effective du corps le plus froid du fait d'absorption de chaleur est égale à la diminution de la puissance effective du corps le plus chaud du fait de cession de chaleur. Il en résulte que par échange thermique, la somme des puissances effecti- ves de ces corps, p. ex. quand les deux corps sont des gaz bivalents et ne différent pas par trop en ce qui concerne leurs températures limites, ne se modifie pas.
Mais si les chaleurs spécifiques CPI et CPII iront dif- férentes, p.ex. si II est un gaz bivalent, I de la vapeur d'eau surchauffée ou de l'anhydride carbonique ou un gaz de combustion quelconque, on a alors
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par conséquent e II PIT A VI = A Vil Cpj
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Si dans ce cas p.ex.0pii ) cpj on aura aussi A VI > Zl VII'
L'augmentation de volume du corps le plus froid I est donc plus grande que la diminution de volume du corps le plus chaud II, d'où il résulte aussi que
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Dans ce cas, la puissance effective totale serait donc
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plus grande après échange thermique qu'avant celui-ci.
2me cas.- L'un des corps I (le plus froid) est constitué par de la vapeur d'eau saturée ou modérément surchauffée, 1' autre corps, II, (le plus chaud) est formé par un gaz de com- bustion quelconque. La vapeur d'eau dont question plus haut ne suit pas la loi des gaz et sa chaleur spécifique varie à pression constante, avec la température. Le gaz de combus- tion observe, il est vrai, la loi des gaz, mais sa chaleur spécifique diminue avec la température. Dans ce cas, la con- sultation des tables calorifiques de la vapeur et des gaz de canbustion permet d'opérer le calcul en fournissant le moyen de connaître de façon connue les puissances effectives LI' L'I' LII et L'II.
L'examen spécial montre que suivant la tension de la vapeur et la température de la vapeur et des gaz de combus- tion, la somme des puissances effectives peut être, après échange thermique, plus grande, ne pas varier ou encore être plus petite. C'est ainsi par exemple que pour le cas de gaz d'huile combustible à 9000 qui par échange thermique avec de la vapeur saturée sèche de PI= 3 6 10 atm est refroidie à 450 , tandis que la vapeur est portée à 400 , la scmme des puissances effectives, calculée de PI à 1 at. abs. de contrepression, varie par l'échange thermique de + 0,5% 2,5%- 4,5% de sorte que pour des pressions assez élevées, il y aurait une légère diminution à. signaler.
Mais la situation est différente quand, conformément aux figures 5 et 6, on envisage d'utiliser la chute de pression de la vapeur non pas jusqu'à 1 at. comme pour le gaz de com- bustion, mais jusqu'à un vide atteignant, p.ex. 0,06 at.abs., ce qui est en fait le cas pour les turbines à vapeur.
On obtient alors dans les trois cas t + 13% + 5,2% + 1,4% c'est- à dire une augmentation plus ou moins importante de la
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puissance effective totale comme conséquence de l'échange ther- mique. Ceci se comprend facilement car la surfaceeffective supplémentaire + # LI se continue encore sous la pression atmosphérique.
Enfin, est encore possible le cas dans lequel la tension de la vapeur d'eau lors de l'échange thermique est plus élevée que celle du gaz de combustion; fig.7 et 8. L'examen montre que dans ce cas, ainsi qu'il faut s'y attendre, on réalise éga- lement un gain de puissance effective par échange thermique,car
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A Lei d evi ent A LI,.
La preuve de ce que quand on réalise le procédé conforme à l'invention,-la somme des puissances effectives des deux milieux entrant en échange thermique est maintenue,**est fournie aussi par le diagramme entropique des températures.
Dans la fig.9, les valeurs # LI et 3 LII sont repré-
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sentées par les surfaces AT BT Ci DI et Aii eii cii )il en se plaçant tout d'abord dans l'hypothèse où les deux corps qui échangent de la chaleur I et II ont des poids de même importan- ce (GI= GII ). Si, au contraire, ces poids sont différents,on peut imaginer les abscisses des deux courbes entropiques vala- bles pour le corps II, pour PI et P2, augmentées du rapport des poids GII/ GI= g (ou diminuées).
Pour une très petite par- tie dQ de la chaleur échangée Q, on a alors d QI= TI . dSI (pour le corps I, 1 kil)
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dQTT g Tu dsli (pour le corps II, g kg, cIQ1, et dSII pour 1 kg.) Ces deux quantités de chaleur doivent être égales
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dQy = g.dQIT , et TT d;Si = 9-eil dSII ou CISI 91 Tii (Equation 1)
II - TI pour des modifications simultanées de la puissance effective,
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on a d I = (TI *0 'I ' dSr et d ZII = g. (2ii - T"ii 1' II dans le cas où T"I et T" sont les températures finales attein-
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tes à la détente adiabatique de P1 à P2. on a
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En tenant compte de 1*expression ci-dessus pour dSI/ DSII il
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en âéoo-ola déo oul9 Tn 4 tJ.
LI Tu '1 ... !ftI :II 1 .r-## (équation d L TI !fIl'" T'II 1 T"II !f II si à présent les exposants des équations de la détente adiaba- tique sont KI et kII
PI. VI KI= constante et
PII . VII KII = constante sont d'égale grandeur, donc KI= KII,= k par conséquent
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ft Tu 1 II { ar les deux valeurs ( ' les deux valeurs( P.
Ti eii 8 Ozlt égales à: i Pl Il en résulte de l'équation 2: d # LI= d # LII.
Mais quand ces modifications élémentaires sont d'égale grandeur il en est de mime des variations de la grandeur finale, donc
LI= A LII.
Les exposants KI et KII sont d'égale grandeur quand les deux gaz I et II on%'les marnes chaleurs moléculaires, comme c'est le cas par exemple pour les divers gaz bivalents
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Mais si les ohaleurs moléculaires sont inégales, si
CPI CPII les exposants kI et KII sont également différents.
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Il vient alors,*,* vient k - 1 kII - 1 ka 711 ""1 P2 et '"II ¯ P 2 Ti W 11 1 ¯J':'" 'f'
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et partant conformément à l'équation 2.
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Cette relation reste invariable pendant tout l'accomplissement au processus de l'échange thermique. Il en résulte par conséquent
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Si par exemple le corps II qui cède de la chaleur est un gaz de com- bustion chaud, où. KII-1,27 et le corps absorbant de chaleur est de
P2 1 l'air froid ou KI - 1,4 , on a par exemple pour P2 1 P1 10
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Ceci signifie que l'accroissement de puissance effective que prend l'air froid par suite d'absorption de chaleur est 25% plus élevé que la diminution de puissance effective que subit le gaz de com- bustion par suite de cession de chaleur,, L'équation 3 peut également, tout au moine avec approximation, être appliquée à l'échange thermique entre le gaz de combustion chaud et la vapeur d'eau surchauffée.
Avec KI= 1,3 (pour la vapeur d'eau) et KII= 1,27 (pour le gaz le combustion chaud), on a alors
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La différence est dans ce cas de 6,6% en faveur de la va- peur d'eau par l'intermédiaire de laquelle le gaz de combustion est refroidi.
Pour les cas où lion ne peut pas représenter exactement les modifications d'état adiabatique par p.v k = const. et l'équa- tion dtétat par Inéquation des gaz p.v. = ET, c'est à dire quand les chaleurs spécifiques varient avec la température seule, ou encore, dans le cas de vapeur d'eau surchauffée, avec la tem -pérature et la pression, on doit faire appel aux tables entro- piques température et températures -chaleur totale pour les gaz de combustion et également aux tables entropiques de la tem- pétature ou mieux entropiques chaleur totale (diagrammes de Mollier) de la vapeur d'eau.
Les valeurs données pages 5 et 6 de la description pour l'échange thermique entre la vapeur d' eau et le gaz de combustion, relatives à la modification de la puissance effective sont calulées à l'aide des tables relatives aux gaz de combustion et de la table I-S relative à la vapeur d'eau, contenues dans l'ouvrage de Schüle "Tecnisch Thermody- namik", t.II.- Elles se trouvent dans les limites des valeurs calculées ci-dessus sous 1.
Ce qui vient d'être exposé ici d'une faon générale s'ap- plique aussi en particulier aux exemples chiffrés donnés dans la description. C'est ainsi par exemple que les exemples introduits dans la description relativement à l'échange thermique.entre les gaz de combustion et la vapeur d'eau sont représentés à 1],échelle) dans les fig.10 et 11 en diagrammes entropiques simple tempéra- ture et entropique - chaleur totale et ce pour la masse de 1me à 0 et 760 m/m de gaz de combustion (avec la quantité d'air théorique). Il en est résulté pour le gaz de combustion à l'état )
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p 0 u:c Pl = 3 6 10 at Tii i ee 97,5 149 184 cal. par contre à l'état final de 450 C
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Lf1I 64 91 109,5 eal..
La quantité de chaleur cédée par le gaz de combustion est Q = 161 cal.
Pour la vapeur, on a pour
P1 = 3 6 10 at.(saturé à sec) la chaleur de surchauffe 122,5 107,5 101 cal/kg, la quantité de vapeur . 161 161 161
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(Gt) = ----- ----- ---- t 133,5 107,5 101 = 1,312 1,498 1,595 kg/cm2- gaz de combus- tion la chute de température à l'état initial
136,5 161 178,5 à l'état final (400 ) 190,5 213,5 230 cal/kg la puissance effective de GI kg
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L'I = 190,5 . 1,313 - = 250 320 $67 cal.
(à l'état final)
LI = 136,5 . 1,312
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= 179,5 Z41 285 aal.(à l'état initia) d'où Li + Iii, = a77 390 469 cal.(début) Lll + I'IT = 314 411 476,5 (fin) Lt, + T'tIT LI + L II = 1,13 1,052 1,014
Gain : 13% 5,2% 1,4% Les figures 1 et 2 montrent schématiquement à titre d'exemple la disposition générale de groupes de turbines à combustion interne pour réaliser le procédé conforme à l'invention.
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La référence 10 indique une chambre d'explosion, dans laquel- le on peut introduire de liait et du combustible par l'inter- -médiaire des soupapes 11 et 12. Les gaz enflammés s'échap- pent par la soupape à tuyère 17. Toutefois, avant d'arriver dans la turbine à gaz 21 par une tuyère, ils doivent traverser dans des tubes 16 un échangeur de température 15, tandis que d'autre part on fait arriver,autour des tuyaux ou tubes de la vapeur à une pression ad hoc que l'on introduit par la conduite 19, que l'on fait ensuite circuler dans l'espace 18 entourant les tubes 16, pour finalement après échange thermique la con- duire par le tuyau 22 dans la. turbine à vapeur 23.
Dans la fig.2 on a représenté la même disposition que celle de la fig.] avec cette différence que la vapeur et les gaz d'explosion sont utilisés dans une seule et même turbine 21 par l'intermé- diaire de systèmes d'ajutages séparés.
REVENDICATIONS
1. Procédé opératoire pour groupes de turbines à chmbus- tion interne, dans lesquelles les gaz de combustion avant de produire du travail, cèdent une partie de leurs calories à un milieu vapeur ou gazeux, qui est également utilisé pour pro- duire du travail, caractérisé par le fait que la tension du second gaz ou vapeur entrant en échange thermique est réglée de telle manière par rapport à la tension du gaz de combustion, que la diminution de la puissance effective des gaz de combus-! tion soit égale à ou plus petite que l'augmentation de la puissance effective du deuxième milieu.
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"Operating process for gas turbine installations
The combustion gases which exit from the high pressure stage designed as an explosion turbine, from a multistage gas turbine to continuously sweep the medium pressure turbine, still always have temperatures. tures from 700 to 1000 C. The combustion gases which leave the combustion chamber at high pressure of a gas tubine, at constant pressure, now sweeping the wheel system, have temperatures as high or even higher. , especially in the case where this system is designed in the form of an action or reaction turbine with several stages, with a view to achieving as high a thermodynamic effect as possible.
In general, it is not possible, and in any case it is not possible with the construction materials available at the present time, to power a turbine of this kind, in direct current, with gases at such a high temperature. One can, it is true, by simultaneously sweeping and
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separately the wheels with water vapor.,. allow walking, but this process offers certain difficulties of a constructive and functional order which can be avoided by carrying out the heat exchange between the combustion gases and the steam or a second gaseous driving medium, not in the wheel system via the blading,
but long before the entry of steam and combustion gases into the blading; and in this way, the combustion gas is cooled sufficiently, so that its temperature is sufficiently low before entering the first stage, to allow continuous operation. However, when the process of the present case is not carried out with exactitude, there is the danger that as a result of such a heat exchange before the useful effect, heat exchange during which the combustion gas undergoes a significant drop. temperature, p. ex. from 1000 to 450 ° C., the useful effect of the two driving media in action is so weakened that the advantage of the process from the functional point of view is reduced to nothing as a result of too great losses in the recovery of the work.
The invention is based on this fact that it is possible to initiate a heat exchange of the species under certain conditions without any thermodynamic nuisance occurring as a result of the removal of heat from the combustion gases. . It relies on the notification of these conditions as a necessary rule to establish a favorable heat exchange. The rule is this eg. that when steam is used as the second driving medium, the heat exchange (without reciprocal mixing) takes place at the same teuton of the combustion gas and the steam or at a higher pressure of the steam, thus that it follows from what follows.
When two gaseous bodies or in different vapor states I and II of weight GI and GII, have the same initial tension pI and different initial temperatures tI and tII, they have their initial tension pI and the final tension
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(also also high) or against pressure pII (e.g. atmospheric pressure) of effective powers or temperature drops of different magnitudes, as these are represented by surfaces LI and III of fig. 1 and 2, in assuming that each of these bodies works independently of the other, eg I in a steam turbine and II in a gas turbine.
But if the combustion gas II and the vapor I are passed before their entry into the inlet channels of the two turbines, through a temperature exchanger, without mixing, in such a way that the hotter combustion gas II gives way part of its heat to the colder water vapor I, and hence, so as to appear with the temperature t'II smaller in front of the driving device of the combustion gas turbine, while the steam heats up and arrives in front of the steam turbine with the highest temperature t'I; the effective power of the combustion gas will have decreased as a result of this heat exchange by an amount # LII while that of the steam will have increased by an amount of # LI.
If, at present, #LI is equal to or greater than # LII the total effective power of the two media will not be altered on the whole by the heat exchange or even better, it will have increased.
Depending on the nature of the bodies at work, the amount by which the sum of the values LI and LII varies, and that is to say the difference # LI- # LII is differently large. The thermodynamic calculation gives on this subject: lr.Cas. The two active bodies are in the gaseous state and according to the general law of gases pv RT In this case, the increase in volume # VI which the colder gas I undergoes as a result of the heat exchange is equal to the decrease of volume # VII that the gas undergoes
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hottest as a result of cooling, so
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this however only if the two gases,
within the temperature limits envisaged tI and t'I or tII and t'I have a molecular specific heat of the same magnitude CPI and CPII or even specific heats equal CPI and CPII 'relative to the unit of mass lm3 at 0 and 760 m / m. In this case, therefore, we have, as we can easily demonstrate
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that is, the increase in the effective power of the colder body due to heat absorption is equal to the decrease in the effective power of the hotter body due to heat transfer. It follows that by heat exchange, the sum of the effective powers of these bodies, p. ex. when the two bodies are bivalent gases and do not differ too much with regard to their limit temperatures, does not change.
But if the specific heats CPI and CPII will be different, eg if II is a divalent gas, I superheated water vapor or carbon dioxide or any combustion gas, then we have
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therefore e II PIT A VI = A Vil Cpj
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If in this case e.g. 0pii) cpj we will also have A VI> Zl VII '
The increase in volume of the colder body I is therefore greater than the decrease in volume of the warmer body II, from which it also results that
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In this case, the total effective power would therefore be
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greater after heat exchange than before it.
2nd case.- One of the bodies I (the coldest) is formed by saturated or moderately superheated water vapor, the other body, II, (the hottest) is formed by a combustion gas any. The water vapor mentioned above does not follow the gas law and its specific heat varies at constant pressure, with temperature. Combustion gas observes the law of gases, it is true, but its specific heat decreases with temperature. In this case, the consultation of the calorific tables of the steam and the combustion gases makes it possible to carry out the calculation by providing the means of knowing in a known manner the effective powers LI 'L'I' LII and L'II.
The special examination shows that depending on the vapor pressure and the temperature of the vapor and combustion gases, the sum of the effective powers may, after heat exchange, be greater, not vary or even be smaller. Thus, for example, for the case of fuel oil gas at 9000 which by heat exchange with dry saturated steam of PI = 3 6 10 atm is cooled to 450, while the steam is brought to 400, the scmme of effective powers, calculated from PI to 1 at. abs. back pressure, varies by heat exchange from + 0.5% 2.5% - 4.5% so that for high enough pressures there would be a slight decrease to. report.
But the situation is different when, according to Figures 5 and 6, it is envisaged to use the pressure drop of the vapor not up to 1 at. as for combustion gas, but up to a vacuum of up to, eg 0.06 at.abs., which is in fact the case for steam turbines.
In the three cases, we then obtain t + 13% + 5.2% + 1.4%, i.e. a more or less significant increase in the
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total effective power as a consequence of heat exchange. This is easily understood because the additional effective surface + # LI is still continuous under atmospheric pressure.
Finally, is still possible the case in which the pressure of the water vapor during heat exchange is higher than that of the combustion gas; fig. 7 and 8. Examination shows that in this case, as is to be expected, an effective power gain is also achieved by heat exchange, because
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A Lei d evi ent A LI ,.
The proof that when the process according to the invention is carried out, the sum of the effective powers of the two media entering into thermal exchange is maintained, ** is also provided by the entropy diagram of the temperatures.
In fig. 9, the values # LI and 3 LII are shown
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felt by the surfaces AT BT Ci DI and Aii eii cii) il by assuming first of all that the two bodies which exchange heat I and II have weights of the same importance (GI = GII) . If, on the contrary, these weights are different, we can imagine the abscissas of the two entropic curves valid for body II, for PI and P2, increased by the weight ratio GII / GI = g (or reduced).
For a very small part dQ of the exchanged heat Q, we then have d QI = TI. dSI (for body I, 1 kilo)
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dQTT g Tu dsli (for body II, g kg, cIQ1, and dSII for 1 kg.) These two quantities of heat must be equal
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dQy = g.dQIT, and TT d; Si = 9-eil dSII or CISI 91 Tii (Equation 1)
II - TI for simultaneous modifications of the effective power,
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we have d I = (TI * 0 'I' dSr and d ZII = g. (2ii - T "ii 1 'II in the case where T" I and T "are the final temperatures reached
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tes to adiabatic expansion from P1 to P2. we have
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Taking into account the 1 * expression above for dSI / DSII it
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in âéoo-ola deo oul9 Tn 4 tJ.
LI Tu '1 ...! FtI: II 1 .r - ## (equation d L TI! FIl' "T'II 1 T" II! F II if now the exponents of the adiabatic expansion equations are KI and kII
PI. VI KI = constant and
PII. VII KII = constant are of equal magnitude, therefore KI = KII, = k therefore
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ft Tu 1 II {ar the two values ('the two values (P.
Ti eii 8 Ozlt equal to: i Pl It follows from equation 2: d # LI = d # LII.
But when these elementary modifications are of equal magnitude, it is the same for the variations of the final magnitude, therefore
LI = A LII.
The exponents KI and KII are of equal magnitude when the two gases I and II have% 'the marls molecular heats, as is the case for example for the various bivalent gases
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But if the molecular heat is unequal, if
CPI CPII the exponents kI and KII are also different.
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Then comes, *, * comes k - 1 kII - 1 ka 711 "" 1 P2 and '"II ¯ P 2 Ti W 11 1 ¯J': '"' f '
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and therefore according to equation 2.
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This relation remains invariable throughout the completion of the process of heat exchange. It follows therefore
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If for example the body II which gives off heat is a hot combustion gas, where. KII-1.27 and the heat absorbing body is
P2 1 cold air or KI - 1,4, we have for example for P2 1 P1 10
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This means that the increase in effective power that the cold air takes as a result of heat absorption is 25% greater than the decrease in effective power that the combustion gas undergoes as a result of heat transfer ,, L Equation 3 can also, though approximatively, be applied to the heat exchange between the hot combustion gas and the superheated water vapor.
With KI = 1.3 (for water vapor) and KII = 1.27 (for hot combustion gas), we then have
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The difference in this case is 6.6% in favor of the water vapor through which the combustion gas is cooled.
For cases where lion cannot exactly represent adiabatic state changes by p.v k = const. and the equation of state by gas inequality pv = ET, that is to say when the specific heats vary with the temperature alone, or again, in the case of superheated water vapor, with the temperature and the temperature. pressure, we must use the entropy tables temperature and total heat -temperatures for the combustion gases and also the entropic tables of temperature or better entropy total heat (Mollier diagrams) of the water vapor.
The values given on pages 5 and 6 of the description for the heat exchange between the water vapor and the combustion gas, relating to the modification of the effective power, are calculated using the tables relating to the combustion gases and the combustion gas. the IS table relating to water vapor, contained in Schüle's work "Tecnisch Thermody- namik", t.II.- They are within the limits of the values calculated above under 1.
What has just been explained here in general also applies in particular to the numerical examples given in the description. It is thus for example that the examples introduced in the description relative to the thermal exchange between the combustion gases and the water vapor are represented at 1], scale) in fig. 10 and 11 in simple entropy diagrams temperature and entropy - total heat for the mass of 1me at 0 and 760 m / m of combustion gas (with the theoretical quantity of air). This resulted for the flue gas in the state)
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p 0 u: c Pl = 3 6 10 at Tii i ee 97.5 149 184 cal. on the other hand in the final state of 450 C
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Lf1I 64 91 109.5 eal ..
The quantity of heat released by the flue gas is Q = 161 cal.
For steam, we have for
P1 = 3 6 10 at. (Saturated dry) heat of superheat 122.5 107.5 101 cal / kg, the amount of steam. 161 161 161
EMI10.3
(Gt) = ----- ----- ---- t 133.5 107.5 101 = 1.312 1.498 1.595 kg / cm2- flue gas- the temperature drop to the initial state
136.5 161 178.5 in final state (400) 190.5 213.5 230 cal / kg the effective power of GI kg
EMI10.4
I = 190.5. 1,313 - = 250 $ 320 67 cal.
(in final state)
LI = 136.5. 1.312
EMI10.5
= 179.5 Z41 285 aal. (In the initial state) hence Li + Iii, = a77 390 469 cal. (Start) Lll + I'IT = 314 411 476.5 (end) Lt, + T ' tIT LI + L II = 1.13 1.052 1.014
Gain: 13% 5.2% 1.4% Figures 1 and 2 show schematically by way of example the general arrangement of groups of internal combustion turbines for carrying out the process according to the invention.
<Desc / Clms Page number 11>
Reference 10 indicates an explosion chamber, into which binder and fuel can be introduced through valves 11 and 12. The ignited gases escape through nozzle valve 17. However, before reaching the gas turbine 21 by a nozzle, they must pass through tubes 16 a temperature exchanger 15, while on the other hand is made to arrive, around the pipes or tubes of steam at a pressure ad hoc which is introduced through pipe 19, which is then made to circulate in the space 18 surrounding the tubes 16, to finally, after heat exchange, lead it through the pipe 22 into the. steam turbine 23.
In fig. 2 the same arrangement as that of fig.] Has been shown, with the difference that the steam and the explosion gases are used in one and the same turbine 21 through the intermediary of nozzle systems. separated.
CLAIMS
1. Operating process for groups of internally heated turbines, in which the combustion gases before producing work, give up part of their calories to a vapor or gaseous medium, which is also used to produce work, characterized in that the tension of the second gas or vapor entering heat exchange is adjusted in such a way with respect to the tension of the combustion gas, that the decrease in the effective power of the combustion gases! tion is equal to or less than the increase in the effective power of the second medium.