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Machine frigorifique fonctionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud.
L'invention concerne une machine frigorifique fonc- tionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud. Il y a lieu d'entendre par là que ia machine frigorifique est constituée par un groupe à l'aide duquel une certaine quan- tité de gaz, par exemple de l'air, constituant le fluide actif, est alternativement comprimé et détendu à des températures dif- férentes. Lorsque ce groupe fonctionne comme machine frigorifi- que, le chauffage extérieur indispensable dans le moteur à gaz chaud devient superflu, mais par contre il faut entraîner l'arbre duquel est prélevé le travail désiré lorsque le groupe fonctionne comme moteur.
Tout comme dans les moteurs à gaz chaud, la construction de ces machines frigorifiques peut être telle qu'on puisse distinguer la chambre dans laquelle se produit la détente de celle dans laquelle se produit la compression, /chambres que sépare une enceinte dans laquelle se trouve le ré-
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cupérateur. Dans les machines frigorifiques, la chambre dans laquelle s'effectue la compression se trouve à une température plus élevée que l'autre; la première s'appelle chambre "chauffée" et la' seconde chambre "refroidie".
L'invention fournit des moyens de faire en sorte que les transformations constituant le cycle thermo-dynamique se rapprochent autant que possible de transformations isothermes.
Ccmme on le sait, le rendement de la "production de froid" augmente à mesure que la transformation se rapproche de la transformation isotherme. Par "transformations isothermes" on entend ici le sens propre de l'expression, c'est-à-dire que pendant la détente et la compression, le fluide contenu dans la chambre refroidie, celui contenu dans la chambre chauffée et celui contenu dans l'enceinte de communication conservent toujours la température fixée pour ces enceintes.
Dans la machine frigorifique conforme à l'invention, ce résultat s'obtient en choisissant le rapport de compression de manière que ni dans la chambre refroidie ni dans la chambre chauffée, la. température du fluide ne s'écarte de plus de 20% de la valeur moyenne de la différence de température de ces deux chambres, étant entendu que l'écart ne dépassera jamais 15 .
L'invention est basée sur l'idée que la compression et la détente ne doivent être poussées que jusqu'au point où les différences de température qui se produisent dans le fluide restent admissibles. Il en résulte que, par course du piston, la quantité de froid produite sera moindre que dans le cas où l'on utilise des rapports de compression plus élevés, faciles à obtenir. Il faut donc prendre des dispositions pour attein- dre la quantité de froid désirée par unité de temps, par exem- ple, en augmentant en conséquence le nombre de courses du pis- ton par unité de temps ou les dimensions de la machine.
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Les publications relatives aux moteurs à gaz chaud mentionnent que des rapports de compression de 1,8 à 3, c'est- à-dire des augmentations de pression de 80 à 200%, sont fré- quemment utilisés Le choix, conforme à l'invention, est basé sur des rapports de compression moins élevés, à savoir de,1,4 au maximum. A mesure que le rapport de compression est plus petit, on se rapproche mieux de la transformation isotherme du cycle thermodynamique.
Le rapport de compression désiré peut s'obtenir par exemple en veilla.nt à ce que, dans chacune des chambres, le volume d'une course soit petit par rapport au volume minimum de l'enceinte active pendant le fonctionnement. Par "volume d'une course" il faut entendre ici le volume du fluide déplacé par le piston, respectivement par le balayeur, pendant leurs déplacements et par "enceinte active" l'espace total-c'est-à- dire la chambre refroidie, la chambre chauffée et l'enceinte 'par laquelle elles communiquent-occupé par le fluide. Le volume de l'enceinte active varie par suite des variations du volume de la chambre refroidie et du volume de la chambre chauffée et pendant chaque course, il acquerra, une certaine valeur minimum.
Comme il a été mentionné, dans le cas envisagé, chacun des volumes d'une course devra être petit par rapport à ce volume minimum, de sorte qu'il sera petit aussi par rapport aux plus grands volumes de l'enceinte active pendant le fonctionnement.
Une autre possibilité d'obtenir le rapport de compres- sion désiré consiste à choisir judicieusement le décalage entre les variations périodiques du volume de la chambre refroidie et celles du volume de la chambre chauffée. Eventuellement cette disposition peut être combinée avec celle citée en pre- mier lieu. Il suffit que ce décalage soit réglable pour que la machine équipée d'un tel mécanisme de réglage puisse fonction- ner d'une manière plus ou moins isotherme. Ce résultat peut être d'importance dans le cas où l'on désire augmenter momenta-
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nément la production de froid au détriment du rendement.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exem- ple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tsnt du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Sur la figure, la courbe 1 donne les variations en fonction du temps de la température dans la chambre chauffée et 2, celles de la température dans la chambre refroidie. Les hori- zontales 3 et 4 donnent la température moyenne (t3 et t4) dans chacune de ces chambres. La distance a entre ces horizontales est la valeur moyenne de la différence de tempéra.ture des deux chambres.
Suivant l'invention, les écarts de température b et c peuvent atteindre au maximum 20% de , étant entendu que ni b, ni c ne dépasseront 15 .
C'est ainsi que si t3 = 20 C et t4 = - 200 C, a = 220 C.
Si, dans ce cas, on s'en tenait aux valeurs maxima admissibles de b et de c, à savoir 20% de a, on obtiendrait un écart de tem- pérature de 44 , ce qui est inadmissible, car dans aucun cas, l'écart de température ne doit dépasser 15 . Pour obtenir ce résultat, le rapport de compression est, au maximum, de 1,25 en- viron.
Si t3 = 20 C et t4 = -10 C, a = 30 . Dans ce cas, conformément à l'invention, b et c ne dépasseront pas.20% de 30 , soit 6 . Dans ce cas, la valeur maximum admissible du rapport de compression est inférieure à 1,25.
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Refrigerating machine operating on the reverse principle to that of the hot gas engine.
The invention relates to a refrigeration machine operating on the reverse principle to that of the hot gas engine. This should be understood to mean that the refrigeration machine is formed by a unit with the aid of which a certain quantity of gas, for example air, constituting the working fluid, is alternately compressed and expanded to different temperatures. When this group operates as a refrigeration machine, the external heating essential in the hot gas engine becomes superfluous, but on the other hand it is necessary to drive the shaft from which the desired work is taken when the group operates as a motor.
As in hot gas engines, the construction of these refrigerating machines can be such that we can distinguish the chamber in which the expansion occurs from that in which the compression occurs, / chambers separated by an enclosure in which is located the re-
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cuperator. In refrigeration machines, the chamber in which the compression takes place is at a higher temperature than the other; the first is called the "heated" chamber and the second "cooled" chamber.
The invention provides means of ensuring that the transformations constituting the thermodynamic cycle come as close as possible to isothermal transformations.
As is known, the efficiency of "cooling" increases as the transformation approaches isothermal transformation. By "isothermal transformations" is meant here the proper meaning of the expression, that is to say that during expansion and compression, the fluid contained in the cooled chamber, that contained in the heated chamber and that contained in the The communication enclosure always maintains the temperature set for these enclosures.
In the refrigeration machine according to the invention, this result is obtained by choosing the compression ratio so that neither in the cooled chamber nor in the heated chamber, the. fluid temperature does not deviate by more than 20% from the average value of the temperature difference of these two chambers, it being understood that the difference will never exceed 15.
The invention is based on the idea that the compression and expansion should only be pushed to the point where the temperature differences which occur in the fluid remain permissible. As a result, by stroke of the piston, the quantity of cold produced will be less than in the case where higher compression ratios are used, which are easy to obtain. It is therefore necessary to take measures to achieve the desired quantity of cold per unit of time, for example, by correspondingly increasing the number of strokes of the piston per unit of time or the dimensions of the machine.
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The publications relating to hot gas engines mention that compression ratios of 1.8 to 3, that is, pressure increases of 80 to 200%, are frequently used. The choice, according to the invention, is based on lower compression ratios, namely, 1.4 at most. As the compression ratio is smaller, one comes closer to the isothermal transformation of the thermodynamic cycle.
The desired compression ratio can be obtained, for example, by ensuring that, in each of the chambers, the volume of a stroke is small compared to the minimum volume of the active enclosure during operation. By "volume of a stroke" is meant here the volume of the fluid displaced by the piston, respectively by the sweeper, during their movements and by "active chamber" the total space, that is to say the cooled chamber. , the heated chamber and the enclosure 'by which they communicate-occupied by the fluid. The volume of the active enclosure varies as a result of variations in the volume of the cooled chamber and the volume of the heated chamber and during each stroke it will acquire a certain minimum value.
As has been mentioned, in the case considered, each of the volumes of a stroke will have to be small compared to this minimum volume, so that it will also be small compared to the larger volumes of the active enclosure during operation. .
Another possibility of obtaining the desired compression ratio consists in choosing judiciously the offset between the periodic variations of the volume of the cooled chamber and those of the volume of the heated chamber. Optionally, this provision can be combined with that mentioned first. It suffices that this offset be adjustable so that the machine equipped with such an adjustment mechanism can operate in a more or less isothermal manner. This result can be of importance in the case where one wishes to increase momentarily.
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the production of cold to the detriment of performance.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge from the text and from the drawing, of course, forming part of said invention.
In the figure, curve 1 gives the variations as a function of time of the temperature in the heated chamber and 2, those of the temperature in the cooled chamber. Horizontals 3 and 4 give the average temperature (t3 and t4) in each of these chambers. The distance a between these horizontals is the average value of the temperature difference of the two chambers.
According to the invention, the temperature differences b and c can reach a maximum of 20% of, it being understood that neither b nor c will exceed 15.
Thus, if t3 = 20 C and t4 = - 200 C, a = 220 C.
If, in this case, we stick to the maximum admissible values of b and c, namely 20% of a, we would obtain a temperature difference of 44, which is inadmissible, because in no case will l The temperature difference must not exceed 15. To achieve this, the compression ratio is, at most, about 1.25.
If t3 = 20 C and t4 = -10 C, a = 30. In this case, according to the invention, b and c will not exceed 20% of 30, i.e. 6. In this case, the maximum allowable value of the compression ratio is less than 1.25.