Brevet d'invention
Machine motrice
Le présent brevet a pour objet une machine motrice qui, conformément aux principes de la thermodynamique, travaille entre une source chaude et une source froide. Toutefois, étant accouplée à une machine frigorifique à absorption ou, mieux encore, à un frigo à diffusion dont l'évaporateur lui servira de source froide, cette machine motrice pourra,
en fait, être considérée comme une machine mono-source et convertir, en énergie mécanique,. les calories aux températures les plus basses.
Bien que le, frigo à diffusion soit connu depuis un siècle, il peut être utile de rappeler qu'il fonctionne sans apport d'énergie mécanique,mais simplement par la dégradation d'une source de chaleur qui peut être à basse température puisque les vapeurs d'amoniac, contenues dans une solution riche, sont libérées- de cette solution riche, même si la
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n'est donnée qu'à titre exemptât if et non limitatif. Dans une conduite d'eau à basse température considérée comme
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du frigo à diffusion. La solution riche, en provenance
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sant l'eau de la source chaude .
Les vapeurs d'amoniac montent dans la colonne de rectification "Cr" où se condensent les vapeurs d'eau, ce qui provoque un premier dégagement de chaleur au sein de l'agré-
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l'avaporateur "E" en prélevant une chaleur latente de vaporisation qui est pratiquement égale à celle qui est dégagée .par le condenseur.
Les vapeurs d'amoniac retournent enfin à l'absorbeur où elles sont dissoutes ce qui provoque en troisième dégagement de chal eur .
Il existe également, toujours au sein de l'agrégat, une quatrième source de chaleur qui est libérée par le retour
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Il est essentiel de noter que la chaleur prélevée par le bouilleur, au sein de la source chaude, est égale à la somme des calories dégagées par la colonne de rectification, par l'absorbeur et par le retour de la solution ..pauvre. Pour la facilité de l'exposé, nous appelerons "source de chaleur de l'agrégat" cet ensemble de calories dont le niveau thermique est compris entre celui de l'évaporateur et celui
de la source chaude. Les températures les plus hautes, que l'on trouve à la sortie du bouilleur étant, en fait, pratiquement les mêmes que celle de la source chaude.
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leur pratiquement égale à celle dégagée par le condenseur, et une source chaude que noua appelons "source de chaleur
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L'on pourra donc faire travailler une machine motrice qui suivant le deuxième principe de la Thermodynamique, sera située entre une source froide et une source chaude.
Cette machine motrice est représentée sur la figure 1 par une turbine "T". Différents fluide moteurs, qui vaporisent à.basse température, peuvent être utilisés, amoniac, fréons
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Par unité de temps, la quantité de propane qui sera vaporisé sera égale, à la quantité de propane que l'évaporateur du' frigo pourra condenser.
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quantité de chaleur sensible pour porter sa température à
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sation dont il a besoin pour changer détat.
Cette quantité de chaleur, le propane, ou le butane, pourra
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seur, à lui seul fournit déjà autant. de calories que n'en
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Quant à la chaleur sensible qui est nécessaire pour porter le butane à- son point débullition, deux solutions sont possibles comme le montrant les deux figures en annexe.
La première solution consiste à prélever les calories nécessaires au sein de la source chaude, en aval du bouilleur ce qui aura l'avantage de refroidir encore davantage la source chaude.
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retendre dans la turbine.
On. aura ainsi refroidi une seconde fois la source
chaude - et on aura diminué la quantité de calories à prélever aux quatre sources.de chaleur le l'agrégat pour qu'il puisse fonctionner. Le solde des calories dégagées par l'agrégat pourra être absorbé par un troisième échangeur de chaleur situé en aval de celui qui aura préchauffé le butane.
Une deuxième solution consiste à ne prélever les calories nécessaires au butane, qu'au sein de l'agrégat. Dans ce cas.,. on y aura prélevé la chaleur sensible, la chaleur latente de vaporisation et la chaleur de surchauffe du butane. La quantité de chaleur que l'on devra faire "sortir" de l'agégat, pour le faire fonctionner, sera donc très nettement inférieure à la quantité de chaleur que le bouilleur aura prélevée à la source chaude. Grâce à un échangeur de chaleur approprié, situé en aval du bouilleur, la source chaude aura donc été refroidie suffisamment pour pourvoir servir de source froide et absorber les calories de l'agré-
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Ce transfert de calories s'opérera d'autant plus facilement que toutes les calories de l'agrégat, qui devront être éliminées, seront à une température supérieure à la température de la source chaude en aval du bouilleur.
Il n'est pas possible de prévoir toutes les formes de réalisation possible d'une telle machine et ce compte tenu du fait que chaque installation sera fonction de la température de la source chaude, de son importance quantitative, du fluide moteur que l'on aura intérêt à utiliser, du système binaire (eua-amoniac, glycol-fréon, eau-bromure de lithium, etc) qui conviendra le mieux.
Dans certains cas, on pourra avoir^. intérêt à utiliser une
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On pourra également concevoir au moins deux machines .travail-
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tèmes binaires différents.
Il est utile de noter que, au rendement près de la turbine et
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la source chaude auront été converties en énergie mécanique.
Ce rendement est d'autant plus important que, même si l'on ne dispose comme source chaude que d'eau à zéro degré, on pourra encore faire fonctionner cette machine motrice en prélevant à l'eau une partie de sa chaleur de solidification.
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Patent
Driving machine
The present patent relates to a prime mover which, in accordance with the principles of thermodynamics, works between a hot source and a cold source. However, being coupled to an absorption refrigeration machine or, better still, to a diffusion refrigerator whose evaporator will serve as a cold source, this driving machine can,
in fact, to be considered as a single-source machine and to convert, into mechanical energy ,. calories at the lowest temperatures.
Although the diffusion refrigerator has been known for a century, it may be useful to remember that it operates without input of mechanical energy, but simply by the degradation of a heat source which can be at low temperature since the vapors of ammonia, contained in a rich solution, are released from this rich solution, even if the
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is given only as an exemption and not limitative. In a low temperature water pipe considered to be
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from the diffusion fridge. The rich solution, from
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sant hot spring water.
The ammonia vapors rise in the rectification column "Cr" where the water vapors condense, which causes a first release of heat within the approval.
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the evaporator "E" by taking a latent heat of vaporization which is practically equal to that which is given off by the condenser.
The ammonia vapors finally return to the absorber where they are dissolved, which causes the third release of heat.
There is also, always within the aggregate, a fourth heat source which is released by the return
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It is essential to note that the heat taken by the boiler, within the hot source, is equal to the sum of the calories released by the rectification column, by the absorber and by the return of the poor solution. For ease of explanation, we will call "aggregate heat source" this set of calories whose thermal level is between that of the evaporator and that
from the hot spring. The highest temperatures, which are found at the outlet of the boiler being, in fact, practically the same as that of the hot spring.
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their practically equal to that released by the condenser, and a hot source that we call "heat source
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We can therefore make work a motor machine which according to the second principle of Thermodynamics, will be located between a cold source and a hot source.
This prime mover is represented in FIG. 1 by a turbine "T". Different motor fluids, which vaporize at low temperature, can be used, ammonia, freons
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Per unit of time, the amount of propane that will be vaporized will be equal to the amount of propane that the evaporator in the fridge can condense.
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amount of sensible heat to bring its temperature to
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station he needs to change state.
This amount of heat, propane, or butane, can
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sister alone already provides so much. calories than
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As to the sensible heat which is necessary to bring the butane to its boiling point, two solutions are possible, as shown in the two figures in the appendix.
The first solution consists in taking the necessary calories within the hot source, downstream of the boiler, which will have the advantage of further cooling the hot source.
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retension in the turbine.
We. will thus have cooled the source a second time
heat - and we will have reduced the amount of calories to be taken from the four heat sources of the aggregate for it to function. The balance of the calories released by the aggregate can be absorbed by a third heat exchanger located downstream of the one which has preheated the butane.
A second solution consists in taking the necessary calories from the butane only within the aggregate. In that case.,. the sensible heat, the latent heat of vaporization and the superheating heat of the butane will have been taken there. The quantity of heat that we will have to "get out" of the aggregate, to make it work, will therefore be very much less than the quantity of heat that the boiler will have taken from the hot source. Thanks to an appropriate heat exchanger, located downstream of the boiler, the hot source will therefore have been cooled sufficiently to be able to serve as a cold source and absorb the calories of the heater.
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This transfer of calories will take place all the more easily as all the calories in the aggregate, which will have to be eliminated, will be at a temperature higher than the temperature of the hot source downstream of the boiler.
It is not possible to provide all the possible embodiments of such a machine, taking into account the fact that each installation will be a function of the temperature of the hot source, of its quantitative importance, of the motor fluid that is used. It will be in your interest to use the binary system (eua-ammonia, glycol-freon, lithium water-bromide, etc.) which will be most suitable.
In some cases, we may have ^. interest in using a
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It is also possible to design at least two .working machines.
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different binary temes.
It is useful to note that at the output near the turbine and
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the hot spring will have been converted into mechanical energy.
This efficiency is all the more important since, even if one only has zero degree water as a hot source, it will still be possible to operate this driving machine by taking part of its solidification heat from water.
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