Procédé de transformation d'énergie hydraulique en énergie thermique et installation pour la mise en #uvre de ce procédé. La présente invention a pour objet un procédé de transformation d'énergie hydrau lique en énergie thermique.
On sait que l'énergie hydraulique T est le produit du poids de liquide déplacé par la différence de niveau H. En désignant par q,, le débit par unité de temps t et par ,uo le poids spécifique,du liquide, on aura <I>T = H .</I> qo .,U,, <I>. t.</I>
D'autre part, l'énergie thermique Q, contenue dans une masse liquide de poids P -et de cha- leurspécifique c, est donnée par Q <I>- 427 . P. c . d 0,</I> 427 étant l'équivalent mécanique de la cha leur et 40 représentant l'élévation de tem pérature die la masse de liquide de poids P soumise à cette énergie Q.
En transformant l'énergie hydraulique T en chaleur Q, avec un rendement égal à l'unité, on peut écrire H.qo.,uo.t <I>=</I> 427.P.c.40 d'où l'on tire
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représentant l'échauffement d'un débit
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de liquide sous l'effet de la puissance appli quée<I>H .</I> qo -,u, Si ce liquide est le même que le premier, e@ a un débit égal à qo,
on aura
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Cette formule (2) montre que k l'on veut transformer l'énergie hydraulique d'une cer taine masse de liquide en énergie thermique pratiquement utilisable, par exemple, pour le chauffage des locaux, des séchoirs ou d'appa reils divers, cette transformation ne pourra pas se faire directement.
En effet, dans une transformation directe d'énergie hydraulique en énergie thermique, effectuée par exemple en brisant un jet de liquide, on ne peut em pêcher la chaleur engendrée d'être transmise à la totalité du liquide fournissant l'énergie hydraulique et, .dans ce cas, l'énergie thermi que engendrée se trouvera sous une forme inutilisable: grande masse liquide à basse température, ainsi que le montre la, for- mule (2).
Dans le cas de l'eau, par exemple (c = 1), la tilansformation directe en énergie th6r- mique de l'énergie d'une chute de 427 mètres ne ferait subir à cette eau qu'une élévation de température de 1 C seulement.
Le procédé selon la présente invention ob vie à cet inconvénient du procédé -de transfor- mation directe .et -est caractérisé par l'emploi d'un. moteur hydraulique, par exemple une turbine, actionnant un récepteur dans lequel l'énergie mécanique fournie par ce moteur hydraulique est transformée directement en chaleur,
et dans lequel cette chaleur échauffe un liquide dont le début -est réglé de telle façon que l'élévation de température subie par ce liquide le rende utilisable pour -des besoins -de chauffage. L'énergie thermique ainsi ob tenue pourra., par exemple, être utilisée pour le chauffage de locaux ou d'appareils divers.
L'invention comprend également une ins tallation pour la mise en oeuvre de ce procédé. La figure unique du dessin illustre, à titre d'exemple, une forme d'exécution du procédé selon l'invention, et représente schématique ment, également à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une installation pour la. mise en eeuvre de ce procédé.
On a figuré en B. un réservoir situé à une hauteur H au-.dessus d'unie turbine t9 et relié à celle-ci par une conduite capable d'un dé bit qo. En<I>B</I> se trouve un frein hydraulique relié mécaniquement à la turbine A par un organe d'accouplement C.
Le frein B, qui transforme l'énergie mécanique de la. turbine A en énergie thermique transmise au réseau d'utilisation D par les conduits 5 et 7, .com prend un. rotor 1 et une couronne fixe 2 mu- nis tous deux d'aubes 3, réglables ou non réglables, l'ensemble de ces aubes étant dis posé de telle façon que le liquide qui arrive sous une certaine pression p1 et à une cer taine température t1 par le conduit 4 et qui -est mis en mouvement par le rotor 1, subisse des contraintes mécaniques, laminages, mou vements tourbillonnaires, etc., ayant pour effet d'élever sa température,
en absorbant l'énergie fournie par la turbine A. L'ensemble des aubes du frein est en outre disposé de façon que la. rotation du rotor 1 crée une dif férence de pression entre l'entrée et la sortie du liquide pour en assurer la circulation. Le liquide échauffé dans le frein B en sort ainsi par le conduit 5 sous une certaine pression p, et à une certaine température t._.
Une vanne 6, placée à la sortie du frein et dont le mouvement peut être conjugué avec celui des aubes 3, permet de régler le débit du liquide et, par conséquent, sa température. Pour une puissance donnée fournie par la. tur bine A, la température du liquide sortant du frein sera. 'autant plus élevée que son débit sera plus faible, comme l'exprime la formule (1). Le liquide chaud sortant de la vanne 6 à la température t_ et à la pression p#, est amené directement par le conduit 7 au réseau d'utilisation thermique dans lequel il aban donne la. chaleur acquise dans le frein B.
On pourra même, au besoin, régler le débit de façon que le liquide soit vaporisé en partie ou en totalité.
Dans ce cas, la pression p3 sera égale à la tension de vapeur correspondant à la tempé rature régnant dans le conduit<B>7.</B>
Le réseau d'utilisation comprend un cer tain nombre d'appareils<I>a., b.</I> c, etc., qui sont des radiateurs, réservoirs, étuves, etc., bran chés de façon connue entre le conduit d'ame née 7 et le .conduit 4 de retour au frein B.
Si le frein ne crée pas la différence de pression nécessaire pour assurer la circulation du liquide, on. pourra adjoindre à l'installa= tion une pompe distincte de ce frein et assu rant partiellement ou entièrement la circula tion de ce liquide calorique.
La présente invention trouvera son appli cation partout où l'on disposera -d'énergie hydraulique à proximité immédiate d'un centre de -consommation d'énergie thermique, par exemple -dans le cas d'une ville ou d'une agglomération quelconque située au bord d'un fleuve ou près de chutes d'eau importantes, dont l'énergie pourra être ainsi facilement transformée pour le chauffage des habitations, locaux industriels, bureaux, etc.,
et pour la distribution d'eau chaude ou même de vapeur.
Des installations telles que celle qui vient d'être décrite seront toujours plus simples et moins coûteuses que celles qui utilisent l'éner gie électrique comme intermédiaire entre la source hydraulique est le centre -d'utilisation pour autant que la distance entre ces deux points n'est pas trop grande.
Process for the transformation of hydraulic energy into thermal energy and installation for the implementation of this process. The present invention relates to a process for converting hydraulic energy into thermal energy.
We know that the hydraulic energy T is the product of the weight of liquid displaced by the difference in level H. By denoting by q ,, the flow rate per unit of time t and by, uo the specific weight, of the liquid, we will have < I> T = H. </I> qo., U ,, <I>. t. </I>
On the other hand, the thermal energy Q, contained in a liquid mass of weight P -and specific heat c, is given by Q <I> - 427. P. c. d 0, </I> 427 being the mechanical equivalent of heat and 40 representing the rise in temperature of the mass of liquid of weight P subjected to this energy Q.
By transforming hydraulic energy T into heat Q, with an output equal to unity, we can write H.qo., uo.t <I> = </I> 427.P.c.40 from which we derive
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representing the heating of a flow
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of liquid under the effect of the power applied <I> H. </I> qo -, u, If this liquid is the same as the first, e @ has a flow rate equal to qo,
we will have
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This formula (2) shows that k we want to transform the hydraulic energy of a certain mass of liquid into thermal energy practically usable, for example, for heating premises, dryers or various devices, this transformation cannot be done directly.
In fact, in a direct transformation of hydraulic energy into thermal energy, carried out for example by breaking a jet of liquid, the heat generated cannot be prevented from being transmitted to all of the liquid supplying hydraulic energy and,. in this case, the thermal energy generated will be in an unusable form: large liquid mass at low temperature, as shown in formula (2).
In the case of water, for example (c = 1), the direct transformation into thermal energy of the energy of a drop of 427 meters would only cause this water to undergo a temperature rise of 1 ° C. only.
The process according to the present invention overcomes this drawback of the direct transformation process and is characterized by the use of a. hydraulic motor, for example a turbine, actuating a receiver in which the mechanical energy supplied by this hydraulic motor is transformed directly into heat,
and in which this heat heats a liquid, the start of which is regulated in such a way that the rise in temperature undergone by this liquid makes it usable for -heating needs. The thermal energy thus obtained can, for example, be used for heating premises or various devices.
The invention also comprises an installation for implementing this method. The single figure of the drawing illustrates, by way of example, an embodiment of the method according to the invention, and schematically represents, also by way of example, an embodiment of an installation for the. implementation of this process.
There is shown in B. a reservoir located at a height H above the united turbine t9 and connected to it by a pipe capable of a flow qo. In <I> B </I> is a hydraulic brake mechanically connected to the turbine A by a coupling member C.
The brake B, which transforms the mechanical energy of the. turbine A in thermal energy transmitted to the use network D by conduits 5 and 7, .com takes a. rotor 1 and a fixed ring 2, both with blades 3, adjustable or not, all of these blades being arranged such that the liquid which arrives under a certain pressure p1 and at a certain temperature t1 by the duct 4 and which is set in motion by the rotor 1, is subjected to mechanical stresses, rolling, vortex movements, etc., having the effect of raising its temperature,
by absorbing the energy supplied by the turbine A. The set of brake vanes is further arranged so that the. rotation of the rotor 1 creates a pressure dif ference between the inlet and the outlet of the liquid to ensure its circulation. The heated liquid in the brake B thus exits therefrom through line 5 under a certain pressure p, and at a certain temperature t._.
A valve 6, placed at the outlet of the brake and the movement of which can be combined with that of the vanes 3, makes it possible to regulate the flow of the liquid and, consequently, its temperature. For a given power supplied by the. tur bine A, the temperature of the fluid coming out of the brake will be. 'as much higher as its flow rate will be lower, as expressed by formula (1). The hot liquid leaving the valve 6 at the temperature t_ and the pressure p #, is brought directly through the pipe 7 to the thermal utilization network in which it gives the. heat acquired in the brake B.
It is even possible, if necessary, to adjust the flow rate so that the liquid is vaporized in part or in whole.
In this case, the pressure p3 will be equal to the vapor pressure corresponding to the temperature prevailing in the pipe <B> 7. </B>
The user network includes a certain number of apparatuses <I> a., B. </I> c, etc., which are radiators, tanks, ovens, etc., connected in a known manner between the duct of soul born 7 and the .pipe 4 back to brake B.
If the brake does not create the pressure difference necessary to ensure the circulation of the fluid, we. may add to the installation a pump separate from this brake and partially or fully ensuring the circulation of this caloric liquid.
The present invention will find its application wherever there is -d'hydraulic energy in the immediate vicinity of a thermal energy consumption center, for example -in the case of a city or any agglomeration located at the edge of a river or near major waterfalls, the energy of which can thus be easily transformed to heat homes, industrial premises, offices, etc.,
and for the distribution of hot water or even steam.
Installations such as the one just described will always be simpler and less expensive than those which use electrical energy as an intermediary between the hydraulic source and the center of use, provided that the distance between these two points is n is not too big.