FR2805008A1

FR2805008A1 - Compresseur termocinetique

Info

Publication number: FR2805008A1
Application number: FR0001881A
Authority: FR
Inventors: Joseph Haiun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-08-17
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: DK1269025T3; FR2805008B1; DE60133268T2; RU2286483C2; EP1269025B1; ATE389811T1; US20030012658A1; US6935096B2; DE60133268D1; WO2001061196A1; AU2001235598A1; CA2399580A1; CA2399580C; PT1269025E; EP1269025A1; ES2303524T3

Abstract

L'invention concerne un dispositif permettant de comprimer un gaz à l'aide d'énergie thermique. Dans une version subsonique, le gaz réchauffé traverse une tuyère convergente " C1 " où il est mis en vitesse, une tuyère convergente " C2 " où il est simultanément maintenu à vitesse élevée et refroidi par évaporation de liquide pulvérisé par des buses " R " de position réglable réparties dans " C2 ". Dans une version supersonique, le gaz atteint une vitesse sonique au col de " C2 " et supersonique dans un divergent " DG ", puis est comprimé dans un convergent " CG1 " et simultanément refroidi par évaporation de liquide pulvérisé.Dans les deux versions, le gaz est enfin comprimé dans un divergent subsonique " DG1 ". Des tuyères à géométrie variable permettent de modifier les sections des cols du dispositif. Le dispositif est essentiellement destiné aux centrales thermo-électriques.

Description

COMPRESSEUR THERMOCINETIQUE DESCRIPTION La présente invention concerne un compresseur d'air ou de tout autre gazà faible coût de revient, dont l'énergie primaire utilisée dans le cycle de compression n'est pas de l'énergie mécanique ou électrique comme dans la plupart des compresseurs, mais directement de l'énergie thermique; ce compresseur ne comporte aucune partie mobile soumiseà usure, et les pertes d'énergie dues aux frottements ainsi que l'excédent de chaleur de la source froide du cycle peuvent être récupérés pour être réutilisés dans le cycle de compression ou pour générer de la vapeur sous pression qui, mélangée au gaz comprimé, en augmente le débit. Ce dispositif trouve son application dans la compression ou la mise sous vide partiel de tout g2z industriel, mais son cycle thermique le prédestine particulièrementà la réalisation de centrales thermo -énergétiquesà rendement élevé,à la réalisation de systèmes d'économie d'énergie tels que la recompression mécanique de vapeur, ouà la récupération et reconversion d'énergie thermique résiduelle Les compresseurs classiques sont traditionnellement constitués de dispositifs dans lesquels l'énergie de compression du gaz est fournie sous forme d'énergie mécanique( compresseurs volumétriques, compresseurs centrifuges ou axiaux,... ) ou d'énergie potentielle ou cinétique d'un autre gaz (éjecteurs) ; de tels compresseurs nécessitent un entretien important du fait des frottements mécaniques et des usures qui en résultent, et présentent des rendements énergétiques faibles (voir trè s faibles pour les éjecteurs), dus essentiellement -Aux multiples conversions d'énergie dans les équipements utilisés: Moteurs thermiques ou Turbines pour convertir de l'énergie thermique en énergie mécanique ou électrique, éventuellement alternateurs et moteurs électriques pour retransformer l'énergie électrique en énergie mécanique, puis enfin compresseurs pour transférer l'énergie mécanique au gazà comprimer, -Aux températures relativement basses utilisées lors de la première transformation de l'énergie thermique en énergie mécanique, -Au réchauffement du gazà comprimer lors de sa compression( ce qui l'éloigne inéluctablement d'une compression adiabatique), -Aux frottements mécaniques et aux pertes d'énergie cinétique du gazà comprimer, -A la non-récupération , dans le cycle total, des énergies thermiques provenant de la compression, des pertes par frottement, et de la source froide du moteur ou de la turbine -Aux usures mécaniques, -Aux dépots et encrassements sur les compresseurs d'air, que même des lavages fréquents (cas des compresseurs des turbinesà gaz) ne peuvent qu'atténuer. Le dispositif selon l'invention permet de remédierà la plupart de ces inconvénients par l'utilisation d'un cycle différent, consistantà prétraiter le gazà comprimer età lui fournir directement de l'énergie thermique si sa température n'est pas assez élevée,à détendre ce der-nier à une vitesse subsonique, sonique, ou.supersonique à travers des tuyères de détente,à effectuer un prélèvement de chaleurà haute vitesse (et doncà basse température) par pulvérisation (et évaporation) contrôlée de liquide répartie dans une tuyère de détente-refroidissement (la tuyère permettant de maintenir une vitesse élevée), et enfinà recomprimer ce gaz dans une tuyère de compression adiabatique afin de ramener sa vitesseà une valeur d'écoulement normale- les tuyères de détente, de détente-refroidissement, et de compression adiabatique peuvent être équipées d'un système de géométrie variable, permettant d'ajuster les sections de leurs cols d'entrée et/ou de sortie afin de régler entre autres le débit et le taux de compression du dispositif Le prélèvement de chaleurà basse température provoque une chute d'entropie considérable dans le gazà comprimer, qui se traduit par une pression en sortie du dispositif très supérieureà la pression d'entrée.

Dans ce dispositif, les pertes d'énergie dues aux pertes de charge du gazà comprimer ainsi que les déperditions thermiques par les parois du dispositif se retrouvent réinjectées sous forme de chaleur dans le caz à comprimer, diminuant d'autant l'apport thermique initial.

De même, la chaleur excédentaire de la source froide est évacuée par l'évaporation du liquide pulvérisé, ce qui augmente d'autant le débit de gaz comprimé en sortie du dispositif- cette augmentation du débit, qui peut être éliminée en sortie du dispositif par condensation, est utile pour certaines applications du dispositif, et en particulier pour la réalisation de centrales thermo électriques où elle se substitue très avantageusement aux générateurs de vapeur dans des centralesà vapeur et surtout dans des centralesà cycles combinés.

Les ondes de choc ou de compression pouvant éventuellement se développer dans la partie supersonique de l'écoulement peuvent etre supprimées ou déplacées vers l'orifice de sortie du dispositif, comme décrit dans les variantes détaillées par la suite.

VERSION deBASE 1 Dans son concept le plus simple que nous dénommerons Version de base1 , représentée sur la figure1, le dispositif selon l'invention utilise un écoulement subsonique ou sonique, il comporte une ligne d'aspiration équipée pour pré-traiter et réchauffer le gazà comprimer si nécessaire, une chambre d'admission C optionnelle destinéeà tranquilliser le flux gazeux avant son admission dans un convergent de détente CI permettant d'accroître sa vitesse jusqu'à la vitesse sonique éventuellement, une zone de transition N optionnelle, une tuyère convergente de Détente/Refroidissement C2 , un système de refroidissement R constitué d'un ensemble de buses de pulvérisation d'eau (ou autre liquide) de débit et/ou de position réglablesà partir de l'extérieur du dispositif réparties le long des zones N et C2 et destinéesà extraire de la chaleur de l'air (ou du gazà comprimer) par évaporation du liquide injecté, et enfin un diveraent de compression adiabatique D destinéeà comprimer le gaz en réduisant sa vitesse jusqu'à une vitesse d'écoulement normale (de l'ordre de10 à 50 m1s) avant son admission dans une chambre de tranquillisation T (Optionnelle) et son refoulement dans une conduite d'évacuation.

La zone de transition N assure une liaison continue entre les extrémités de C 1 et C2 avec une génératriceà pente monotone, et sans angle.

Selon le besoin auquel est destiné le gazà comprimer, l'aspiration peut être équipée des éléments optionnels supplémentaires suivants -, Filtre d'aspiration F , Silencieux S , Compresseur primaire CP destinéà la mise en service du dispositif ouà une pré-compression du gazà comprimer, Echangeurs thermiques El , E2 ,..., En (utilisant, directement ouà l'aide d'un fluide intermédiaire, la chaleur résiduelle contenue dans le gaz comprimé en sortie du dispositif, ou toute autre source de chaleur disponible par ailleurs) et Brûleur B (alimenté en combustible) destinésà réchauffer le gazà comprimer si sa température n'est pas suffisamment élevéeà l'entrée du dispositif, et enfin Turbine de détente TB destinéeà transformer éventuellement l'énergie de compression en énergie mécanique.

De même, selon le contexte d'utilisation du dispositif, la conduite d'évacuation peut être équipée d'éléments optionnels tels que # Systèmes de recyclage des gaz chauds, Echangeurs E'l , E'2 ,..., E'n permettant de récupérer la chaleur résiduelle contenue dans le gaz comprimé du dispositif, Silencieux S' - ces équipements peuvent n'être alimentés que par une partie du gaz comprimé, et peuvent être installés en aval d'un & ûleui et d'une turbine si le dispositif est destinéà une production d'énergie mécanique ou électrique.

Le réchauffage du gaz en amont de C permet de le surchauffer pour éloigner sa température de la température de saturation avec le liquide pulvérisé; selon le taux de compression et le rendement recherchés, la température de surchauffe peut s'étendre de 100'C jusqu'à plus de 15000C.

Lors de son écoulement dans la tuyère convergente de Détente/ Refroidissement C2 , le gaz està chaque instant détendu et mis en vitesse dans la tuyère convergente, et simultanément refroidi par l'évaporation du liquide pulvérisé, ce qui provoque sa contraction en régime sonique ou subsonique et donc une chute de vitesse (avec chute d'entropie et augmentation de pression) qui atténue ou supprime la tendanceà l'accroissement de vitesse due au convergent.- la répartition de la pulvérisation et de l'évaporation le long de la zone neutre N et de la tuyère C2 permet de réaliser l'équilibre entre les tendances d'augmentation et de baisse de la vitesse, et donc d'effectuer un prélèvement de chaleur tout en maintenant une vitesse optimale (sonique ou subsonique) tout au long de l'axe de C2 .

A cet effet, le système de refroidissement R permet d'ajuster la répartition du refroidissement le long de l'axe de C2 par tout moyen permettant le réglage du débit et/ou de la position de chaque buse-, un exemple de réalisation, représenté sur la figure1. 1, montre des buses disposées dans des ailettes radiales réparties le Iong de l'axe de C2 , avec possibilité de régler manuellement ou automatiquementà partir de l'extérieur le débit de liquide injecté dans chaque rangée de buses(à l'aide de vannes externes), un second exemple de réalisation préférentielle, représenté sur la figure 1.2, montre des buses de pulvérisation réparties le long de l'axe du dispositif dans les zones N et C2 et disposées en extrémité de tubes concentriques coulissants axialement , les tubes sont supportés par des paliers filetés en extrémité de la chambre d'admission, les filetages permettant de régler manuellement ou automatiquementà partir de l'extérieur la position de chaque buse de pulvérisation; des vannes externes permettent de ré-ler le débit de chaque buse Bien entendu le dispositif peut être conçu avec une seule buse de pulvérisation, maisil présente alors un rendement dégradé.

Afin de réduire la longueur de la zone C2 et donc de diminuer les pertes de charge du gazà comprimerà travers le dispositif, les buses de pulvérisation retenues sont préférentiellement des busesà haute vitesse d'injection età dimensions rninimales des gouttelettes, telles que des buses à haute pression, avec assistanceà l'air comprimé ouà la vapeur, et éventuellementà ultra-sons ouà micro-ondes. Pour des températures de gazà l'entrée de C inférieuresà 3 ) 0O'C, les parties C , CI , N , C2 , D , et T peuvent etre réalisées en acier au carbone, en acier inoxydable, ou tout autre matériaux compatible avec le gazà comprimer et présentant une bonne résistance mécanique et une bonne résistanceà l'abrasionà 300'C pour des températures de gazà l'entrée de C supérieuresà 300'C, ces parties peuvent par exemple être réalisées en acier au carbone revêtu intérieurement de calorifuge ou de réfractaire, en acier au carbone ou inoxydable avec double enveloppe (refroidieà l'eau ou au gazà comprimer, ces derniers pouvant être réutilisés dans le dispositif), en céramique, ou tout autre matériau doté d'une bonne résistance mécanique et d'une bonne résistanceà l'abrasion aux hautes températures.

A titre d'exemple de réalisation, le dispositif selon la figure1 permet de comprimer de1 barA à 2,5 barA près de3 )0.000 Nm3 /heure d'air,à partir des éléments suivants: -Une ligne d'aspiration d'air de diamètre intérieur0,6 ni en acier au carbone incluant un compresseur primaire de démarrage capable de développer une surpression de100 mbar et un brûleur fonctionnant au gaz naturel avec revêtement intérieur de la ligne d'aspiration en béton réfractaire au niveau du brûleur et en aval- le brûleur permet de préchauffer l'airà une température voisine de 1200'C . -Une chambre d'admission cylindrique C de longueur1,5 m et de diamètre voisin de 1,2 m C -Un convergent de détente cylindrique Ci de longueur0,6 m et de diamètre de sortie0,6 m -Une zone de transition N cylindrique de diamètre0,6 m et de longueur0,3 m -Une tuyère C2 de diamètre d'entrée0,6 m, de diamètre de sortie voisin de0,3 ) 5 m et de Ion-ueur totale voisine de1 m c -Un divergent D de diamètre d'entrée0,3 ) 5 m et de longueur0, 3 m -Une chambre de tranquillisation T de diamètre0,6 m et de longueur0,7 m -Un échangeur thermique entre l'air comprimé en sortie de T et l'airà l'aspiration La chambre d'admission C est réalisée en acier au carbone revêtu intérieurement de béton réfractaire, tandis que CI , N , C2 , D , et T sont réalisés en acier au carboneà double enveloppe refroidie par circulation de l'airà comprimer avant son entréeà l'aspiration d'air; les buses de pulvérisation, installées sur (et alimentées par) un système de tubes coulissants concentriques en acier au carbone de diamètre extérieur60 mm traversant la chambre d'admission, sont réparties dans C2 et permettent d'i *ecter près de 4,7 kg/seconde 1 1 1 inj g d'eauà 200 m/seconde avec des dimensions moyennes de gouttelettes voisines de10 #tm VARIANTE 2 Une variante 2, concernant un écoulement sonique ou subsonique, représentée sur les figures 2.1, 2.2, 23, et 2.4, permet de régler le débit du gazà comprimer, le taux de compression, et le c ZD rendement énergétique du dispositif. Dans cette variante, la zone C2 (Tuyère de détente/ refroidissement) et la zone D (divergent de compression adiabatique) de la version de base1 sont remplacées par une tuyère convergente et une tuyère divergente les deuxà géométrie variable, ce qui permet d'ajuster la section de sortie de C2 et la section d'entrée de D , et donc la section du col entre C2 et D , le système de géométrie variable, commandé depuis l'extérieur du dispositif, est obtenu par tout mécanisme permettant de modifier la section de passage du col du dispositif, tel que l'utilisation de parois déformables sur les tuyères C2 et D comme présenté dans l'exemple de la figure 2.1, ou l'adjonction d'un noyau profilé K ou KI pouvant coulisser axialement dans les zones N , C2 , et D et fixé sur un arbre traversant l'une (ou les deux) extrémités du dispositif permettant de régler la position du noyau depuis l'extérieur comme dans les exemples des figures 2.2, 23), et 2.4.

L'exemple de la figure 2.1 concerne une tuyère de section circulaireà parois déformables, la zone C2 et la zone D , sont constituées de lamelles d'acier flexibles se chevauchant et disposées régulièrement sur les génératrices du dispositif, et leurs extrémités sont soudées sur les rebords de la zone de transition N et de la chambre de tranquillisation - des colliers de serrage circulaires ou tout autre système (vérins, etc..) permettent de modifier la section centrale du dispositif, qui constitue alors le col des zones C2 et D .

Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux décrits dans la version de base1 L'exemple de réalisation représenté sur la figure 2.1 présente les mêmes performances que l'exemple précédent concernant le cas de base1, avec la possibilité de modifier le débit et le taux de compression du gazà comprimer.

L'exemple de la figure 2.2 concerne une tuyère de section rectangulaire-,il est équipé d'un système réglable constitué d'un noyau K coulissant axialement dans les zones N , C2 , et D, et dont l'axe est fixé sur un arbre traversant par exemple l'une (ou les deux) extrémités du dispositif; la position axiale du noyau K peut être réglée manuellement ou automatiquement à partir de l'extérieur par un filetage disposé sur un palier, par un vérin externe, ou par tout autre système externe.

Les buses de pulvérisation sont réparties dans les zones N et C2 Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux décrits dans la version de base1 Le noyau K est une pièce de section rectangulaire dont deux faces opposées parallèlesà l'axe sont juxtaposées aux faces de la tuyère; les deux autres faces du noyau ont un profil aérodynamique permettant de minimiser les pertes de charge du gazà comprimer- chacune d'elles est constituée d'une partie amont K' de section constante ou croissante dans le sens d'écoulement du gaz, d'une partie aval K"' de section décroissante dans le sens d'écoulement du gaz, et d'une partie intermédiaire K" dont le profil continu (sans angle) assure le lien entre la cénératrice de K' et celle de K"' Les parties K"' du noyau K coulissent dans le col compris entre la tuyère de détente/reftoidissement C2 et le divergent de détente adiabatique D .

Selon l'application recherchée pour le dispositif et selon les températures du gazà comprimerà l'entrée de la chambre d'admission C , le noyau K peut être réalisé en acier au carbone (températures inférieuresà 300'), en acier inoxydable, en acier refroidi par circulation interne de fluide de refroidissement, en céramique, ou en tout autre matériau présentant une bonne tenueà l'abrasion et aux températures mises en ceuvre.

L'exemple de la figure2.3 concerne un dispositif de section circulaire; il est équipé d'un système réglable constitué d'un noyau K coulissant axialement dans les zones N , C2 , et D , le noyau étant fixé sur un arbre traversant par exemple l'une (ou les deux) extrémités du dispositif- la position axiale du noyau K peut être réglée manuellement ou automatiquement à partir de l'extérieur par un filetage disposé sur un palier, par un vérin externe,ou par tout autre système externe.

Les buses de pulvérisation sont réparties dans les zones N et C2 Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux décrits dans la version de base1 Le noyau K est une pièce de révolution pleine dont le profil aérodynamique permet de minimiser les pertes de charge du gazà comprimer, il est constitué d'une partie amont K' de section constante ou croissante dans le sens d'écoulement du gaz, d'une partie aval K"' de section décroissante dans le sens d'écoulement du gaz, et d'une partie intermédiaire K" dont la cénératrice continue (sans angle) assure le lien entre la génératrice de K' et celle de C C K"' .

La partie K"' du noyau K coulisse dans le col compris entre la tuyère de détente/refroidissement C2 et le diver-ent de détente adiabatique D . C Selon l'application recherchée pour le dispositif et selon les températures du gazà comprimerà l'entrée de la chambre d'admission C , le noyau K peut être réalisé en acier au carbone (températures inférieuresà 300'), en acier inoxydable, en acier refroidi par circulation interne de fluide de refroidissement, en céramique, ou en tout autre matériau présentant une bonne tenueà l'abrasion et aux températures mises en #uvre.

L'exemple de réalisation représenté sur la figure 23 montre un arbre traversant K et supporté par un palier placé dans la chambre d'admission, et par un second palier en extrémité de la chambre de tranquillisation T , ce dernier incluant un filetage de réglage de position du noyau et des buses de pulvérisation. Lors de l'écoulement du gazà comprimer dans le convergent de détente/refroidissement C2 , l'espace libre compris entre K"' et C2 constitue une tuyère convergente qui assure le même rôle que la tuyère convergente de compression/ refroidissement C2 décrite dans la variante1 , le col (c'està dire la section de passage minimale) de cette tuyère convergente est situé lécèrement en amont du col de sortie de C2 , et sa section Ss peut être modifiéeà tout momentà partir de l'extérieur par ajustement de la position axiale du noyau K Cet ajusterrient de la section Ss au col, accompagné d'un ajustement de débit du liquide pulvérisé, permet de modifier le débit du fluideà comprimer, ou encore de modifier le taux de compression et le rendement énergétique du dispositif par modification de la température de réchaufface du gazà l'entrée de la chambre d'admission L'exemple de réalisation représenté sur la figure2.3 présente les mêmes performances que l'exemple précédent concernant le cas de base1, avec les modifications suivantes permettant d'ajuster le débit et le taux de compression du gazà comprimer -Le diamètre de la zone de transition N devient 0,45m, -Les diamètres d'entrée et de sortie de la tuyère convergente de détente/reftoidissement C2 deviennent respectivement 0,45m et 0,22m, -Le diamètre d'entrée du divercent D devient 0,22m, -Rajout d'un noyau K en acier inoxydable refroidi par circulation interne d'eau de diamètre maximum0,3 in, de diamètre minimum0, lm en sortie de K` , et de longueur totale1,0 in, avec filetage de réglage de position.

C c L'exemple de la figure 2.4 concerne lui aussi un dispositif de section circulaire-, le principe est identique à celui de la variante 2. mais ici le noyau est en ava 1 du dispositif Le dispositif est équipé d'un noyau KI coulissant axialement dans les zones N , C2 , D , et T , et dont l'axe est fixé sur un arbre traversant par exemple l'une (ou les deux) extrémités du dispositif, la position axiale du noyau KI peut être réglée manuellement ou automatiquementà par-tir de l'extérieur par un filetage disposé sur un palier, par un vérin externe, ou par tout autre système externe.

Les buses de pulvérisation sont réparties dans les zones N et C2 Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux décrits dans la version de base1 Le noyau KI est une pièce de révolution pleine dont le profil aérodynamique permet de minimiser les pertes de charge du gazà comprimer- il est constitué d'une partie amont K'I de section croissante dans le sens d'écoulement du gaz, d'une partie aval K-1 de section constante ou décroissante dans le sens d'écoulement du gaz, et d'une partie intermédiaire K-1 dont la cénératrice continue (sans angle) assure le lien entre la génératrice de K'I et celle de K`1 La partie K'I du noyau coulisse dans le col compris entre la tuyère de détente refroidissement C2 et le divergent de détente adiabatique D .

Selon l'application recherchée pour le dispositif et selon les températures du'gazà comprimerà ID l'entrée de la chambre d'admission C , le noyau KI peut être réalisé en acier au carbone (températures inférieuresà 300'), en acier inoxydable, en acier refroidi par circulation interne de fluide de refroidissement, en céramique, ou en tout autre matériau présentant une bonne tenue l'abrasion et aux températures mises en #uvre.

L'exemple de réalisation représenté sur la figure 2.4 montre un arbre traversant le noyau KI de part en part et reposant sur des paliers placés dans la chambre d'admission et dans la chambre de tranquillisation, ce dernier incluant un filetage de réglage de position.

Lors de l'écoulement du gazà comprimer dans la zone C2 , l'espace libre compris entre KI et le conduit C2 constitue une tuyère convergente qui assure le même rôle que la tuyère convergente de compression/ refroidissement C2 décrite dans la version de base1 ; le col (c'està dire la section de passage minimale) en aval de cette tuyère converaente est en c,énéral situé en aval du col de sortie de C2 , et sa section Ss peut être modifiéeà tout momentà partir de l'extérieur par ajustement de la position axiale du noyau KI .

Cet ajustement de la section Ss au col, accompagné d'un ajustement de débit du liquide pulvérisé, permet de modifier le débit du fluideà comprimer, ou encore de modifier le taux de compression et le rendement énergétique du dispositif par modification de la température de réchauffage du gazà l'entrée de la chambre d'admission.

A titre d'exemple de réalisation, le dispositif représenté sur la figure 2.4 présente les mêmes performances que l'exemple de réalisation concernant le cas de base1, avec les modifications suivantes permettant d'ajuster le débit et le taux de compression du gazà comprimer: -Les diamètres d'entrée et de sortie de la tuyère convergente de détente/refroidissement C2 deviennent respectivement0,60 m et0,36 m, -Le diamètre d'entrée du divergent D devient0,36 m, et sa longueur devient0,5 m -Rajout d'un noyau K en acier inoxydable refroidi par circulation interne d'eau de diamètre maximum0,3 ) 5 m, de diamètre minimum0,07 mà entrée de K' età la sortie de K` , de longueur totale1,0 m, supporté par un arbre de diamètre70 mm reposant sur des paliers installés en C et en T , avec filetage de réglage de sa position -Le système de buses de pulvérisation est identiqueà celui de l'exemple de réalisation du cas de base1, mais les tubes coulissants sont logés dans l'arbre support du noyau VARIANTE3 Une variante3, concernant un écoulement supersonique dans la zone de refroidissement, est représentée sur la figure3 , elle permet d'améliorer le rendement énergétique du dispositif tel que décrit dans la version de base1 par l'obtention d'une grande différence de température du fluide entre l'entée dans la chambre d'admission C et la zone de refroidissement.

Les modifications par rapportà la version de base1 concernent d'une part l'utilisation du convergent de détente CI dans lequel le fluideà comprimer est systématiquement détendu jusqu'à la vitesse sonique, et d'autre part le remplacement des parties N (zone de transition) et C2 (tuyère convergente de détente/ refroidissement) par une tuyère divergente de détente supersonique .Dl , suivie d'une zone de transition NT , d'une tuyère convergente de compression/ refroidissement C3 , et d'une tuyère convergente de compression adiabatique C4 (optionnelle); le système de buses de pulvérisation R , identiqueà celui de la version de base1, est installé dans la zone C' ) et éventuellement, comme décrit par la suite, dans les zones Dl et/ou NT .

La zone de transition NT assure une liaison continue entre les extrémités de DI et Cî avec une génératriceà pente monotone, et sans angle.

Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux décrits dans la version de base1.

Le fluideà comprimer est réchauffé en amont de la zone C jusqu'à une température pouvant largement dépasser1000 à 1500'C, puis détendu tout au long des zones CI et DI qui constituent une tuyère convergente/ divergente de détente supersonique (vitesse sonique au col) jusqu'à une pression Pa une vitesse Va et une température Ta, et enfin comprimé (avec élévation de température) dans la tuyère convergente de compression/ refroidissement C' ) avec, simultanément dans la même tuyère C3 , prélèvement de chaleur par évaporation de liquide pulvérisé; la tuyère convergente de compression adiabatique C4 permet de ramener le fluide à la vitesse sonique avant sa compression adiabatique subsonique dans le divergent de compression adiabatique D et son évacuation.

Le système de pulvérisation est constitué d'une série de buses dont les positions et/ou les débits peuvent être ajustés manuellement ou automatiquementà partir de l'extérieur, selon le même concept que dans la version de base1 -, l'évaporation des gouttelettes pulvérisées (prélèvement de chaleur) peut être effectuée dans la zone DI (cycle se rapprochant d'un refroidissement isobare), mais ce cas présente peu d'intérêt pratique: nous ne mentionnerons dans la suite du descriptif que le prélèvement de chaleur effectué dans les zones NT ou CJ (cycle se rapprochant d'une transformation isotherme), les buses de pulvérisation étant réparties dans la zone C3 et éventuellement, par anticipation, dans la zone de transition NT (pour tenir compte du temps de décalage entre la pulvérisation et l'évaporation).

Le rendement énergétique théorique du dispositif est d'autant plus élevé que la température du c,az à comprimerà l'entrée de C est élevé et que la température de détente Ta est basse, cette dernière restant cependant supérieureà la température de saturation Ts du gaz vis-à-vis du liquide pulvérisé (la différence de température DT=Ta-Ts étant nécessaire pour l'évaporation du liquide pulvériséà l'entrée des zones NT et C' ) ) - dans le cas particulier où Ta est inférieurà Ts, l'évaporation du liquide pulvérisé (et donc le prélèvement de chaleur dans legazà Z.

comprimer) ne commencera en Cî que lorsque, sous l'effet de la compression, la température réelle du gaz aura dépassé sa température de saturation. L'évaporation du liquide pulvérisé et le prélèvement de chaleur dans les zones NT et C' ) seront d'autant plus rapides que les gouttelettes pulvérisées sont de petite dimension, et que la différence de température DT=Ta-Ts est élevée, avec comme conséquence directe une diminution de la longueur de C' ) et une diminution de la perte de charge du gazà comprimer à travers CJ , dans la pratique, des dimensions de gouttelettes de l'ordre de5 à 3 )0 gm, et des écarts de température DT=Ta-Ts de l'ordre de1 O'C à 1 00'C, conduisentà des dimensions du dispositif età des pertes de charge du gazà travers C3 toutà fait acceptables.

Le dimensionnement du dispositif dépend bien évidemment en premier lieu du débit et des caractéristiques du gazà comprimer, ainsi que de la pression de sortie recherchée, ces critères étant fixés, les choix de la température de réchauffage du gaz en amont de C , du taux de détenteà travers CI et C2 (et donc de Pa, Va, Ta), et des dimensions des gouttelettes, résultent d'un compromis entre les équipements standards disponibles sur le marché (divers types de buses de pulvérisation, matériaux,... ), les dimensions et le prix du dispositif, et son rendement énergétique.

A titre d'exemple de réalisation, un compresseur d'air constitué d'un dispositif selon la figure permet de comprimer de1 barA à 1,5 barA. près de 20000 Nm'i par heure d'air,à partir des éléments suivants -Une aspiration d'air de diamètre intérieur 0,47 m en acier au carbone revêtu intérieurement de béton réftactaire avec un compresseur primaire de démarrage capable de développer une surpression de500 mbar et un brûleur fonctionnant au gaz naturel et permettant de réchauffer l'airà 1 000'C , -une chambre d'admission C de diamètre0,97 m et de longueur1, 16 m, -une tuyère convergente de détente subsonique CI de diamètre au col voisin de0,295 in, et de longueur0,670 m, -une tuyère divergente de détente supersonique DI de diamètre d'entrée voisin de0,295 m de diamètre de sortie voisin de0,388 m, et de longueur 0,2 m dans laquelle l'air est détendu jusqu'à0, 1 barA à près de3 ) 70 'C et1 160m/s, -une tuyère convergente de compression/refroidissement C' ) et une tuyère convergente de compression adiabatique C4 de diamètre d'entrée voisin de0,388 in, de diamètre au col voisin de0,209 in, et de longueur1 in, -un divergent de compression adiabatique D de diamètre d'entrée0,209 ni, de diamètre de sortie voisin de0,7 m, et de longueur lm, -une chambre de tranquilisation T de diamètre0,7 in et de longueur 0,84 m, - un système de buses de pulvérisationà ultra-sons avec assistanceà l'air comprimé, capable de pulvériser 1,22kg par seconde d'eau, avec un diamètre de gouttelettes voisin de5 #im, -un échangeur thermique permettant de refroidir l'air compriméà la sortie de T , et de réchauffer l'air avant son entrée dans C à près de 480'C . La chambre d'admission C est réalisée en acier au carbone revêtu intérieurement de béton réfractaire, tandis que CI , DI , C3 , C4 , D , et T sont réalisés en acier au carboneà double enveloppe refroidie par circulation de l'airà comprimer avant son entréeà l'aspiration d'air- les buses de pulvérisationà ultra-sons, installées sur (et alimentées par) un système de tubes coulissants concentriques en acier au carbone de diamètre exténieur 40 mm traversant la chambre d'admission, sont réparties dans C3 VARIANTE 4 Une variante 4, concernant elle aussi un écoulement supersonique, est représentée sur la figure 4, elle découle de la variante3 et permet d'en simplifier le concept en remplaçant le système de buses de pulvérisation réparties le long de l'axe du dispositif par une buse axiale unique ou par des buses radiales, placée(s) à l'entrée de la zone C3 ou dans la zone de transition NT (cette dernière disposition permettant d'anticiper le décalage de temps entre la pulvérisation et l'évaporation du liquide injecté); le débit et la position axiale de ces buses peuvent être réglés manuellement ou automatiquementà partir de l'extérieur du dispositif Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux décrits pour la varianteî.

La figure 4 représente un exemple de réalisation avec une buse unique située sur l'axe du dispositif,à l'extrémité d'un arbre traversant la chambre d'admission, et dont le débit et la position peuvent être réglés (manuellement ou automatiquement)à partir de l'extérieur, la figure 4.1 représente un autre exemple de réalisation avec plusieurs buses axiales du même type, et la figure 4.2 représente un troisième exemple de réalisation avec des busesà débit réglable disposées sur des ailettes radiales. L'exemple de la figure 4, qui est le plus pratique, sera seul mentionné dans le reste du descriptif.

Dans cette variante, la totalité du débit de fluide pulvérisé est injecté en début du cycle de prélèvement de chaleur, dans la zone NT ouà l'entrée de C' ) , Le gazà comprimer est rapidement saturéà l'entrée de C3 par l'évaporation d'une partie des gouttelettes, le reste des aouttelettes restant en suspension dans le flux gazeux; à mesure de son avancée dans la tuyère de compression/ refroidissement C' ) , le gaz est comprimé avec élévation de sa température et éloignement de l'état de saturation précédent, ce qui permet la vaporisation supplémentaire de gouttelettes; cet équilibre continu permet d'extraire de la chaleur du gazà comprimer tout au long de la zone C 3 ou jusqu'à l'évaporation totale des gouttelettes injectées, et ceci en maintenant le gazà comprimer dans un état très proche de sa saturation tout au long de l'axe de C' ) , en chaque point de cet axe, la différence de température DT entre la température réelle du gaz et sa température de saturation s'équilibreraà son minimum, en fonction des dimensions des gouttelettes et des coefficients d'échange thermique et de diffusion gazeuse la variante 4 permet donc d'optimiser le cycle thermodynamique du dispositif en maintenant la source froideà la température minimale compatible avec le processus.

A titre d'exemple de réalisation, le dispositif représenté sur la figure 4 comporte les mêmes éléments et présente les mêmes performances que l'exemple de réalisation de la variante3, à l'exception du remplacement du système de buses de pulvérisation par une buse axiale unique. VARIEANTE 5 Une variante5, concernant un écoulement supersonique, découle des variantes3 ou 4 et permet de réglerà tout moment le débit du gazà comprimer, le taux de compression, et le rendement énergétique du dispositif; dans cette variante, le convergent CI et le divergent Dl des variantes et 4 sont remplacées par une tuyère convergente suivie d'une tuyère divergente les deuxà céométries variables, ce qui permet d'ajuster la section du col compris entre ces deux tuyères le système de géométrie variable, commandé depuis l'extérieur du dispositif, est obtenu partout mécanisme permettant de modifier la section de passage du col compris entre CI et DI tels que ceux décrits dans les exemples ci-après.

Dans l'exemple de la figure5, le systèmeà géométrie variable est obtenu par remplacement de CI et Dl par une tuyère convergente CG à géométrie variable, suivie d'une zone de transition optionnelle NTl puis d'une tuyère divergente DG à géométrie variable elle aussi, les troisà parois déformables de façonà modifier la section du col compris entre les deux tuyères; le système de parois déformable peut être du même type que celui décrit au chapitre 2.1 et représenté sur la figure 2.1 par exemple.

Selon les conditions d'utilisation du dispositif, la tuyère DG peut être équipée d'un système de aéométrie variable lui permettant aussi d'être légèrement convergente, afin de faciliter la mise en service du dispositif dans des conditions subsoniques.

La zone de transition NTl assure une liaison continue entre les extrémités de CG et DG avec une génératriceà pente monotone, et sans angle.

La vitesse du gazà comprimer devant être sonique dans le premier col du dispositif (et dans le second dans la mesure du possible), cette possibilité de modifier sa section permet de rendre indépendants l'un de l'autre la température et le débit du gazà comprimer en sortie de la chambre d'admission, tout en respectant la contrainte d'écoulement sonique dans ce col; ceci permet de modifier soit le débit du gazà comprimer, soit sa températureà l'entrée du premier col (et éventuellement le débit de liquide pulvérisé, ce qui entraine une modification du taux de compression du dispositif et de son rendement), soit les deux simultanément.

Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux décrits dans les variantesî ou 4. Dans l'exemple préférentielle de la figure5.1, la zone DI (tuyère divergente de détente supersonique) des variantes3 ou 4, est remplacée par un système réglable constitué d'une zone de transition optionnelle NT' suivie d'un conduit N2 légèrement divergent de préférence, avec adjonction d'un noyau profilé K2 coulissant axialement dans le convergent de détente subsonique CI , dans la zone de transition NT' , et dans le conduit N2 - le noyau est fixé sur un arbre traversant par exemple l'une (ou les deux) extrémités du dispositif; la position axiale du noyau K2 peut être réglée manuellement ou automatiquementà partir de l'extérieur du dispositif par un filetage disposé sur un palier, par un vérin externe, ou par tout autre système le permettant.

Le système de pulvérisation peut être logé dans la zone NT , dans la zone C' ) , ou en extrémité aval de K`2 (voir ci-après).

Le noyau K2 est une pièce dont le profil aérodynamique permet de minimiser les pertes de charge du gazà comprimer il est constitué d'une partie amont K'2 de section constante ou croissante dans le sens d'écoulement du gaz, d'une partie aval K"'2 de section décroissante dans le sens d'écoulement du gaz, et d'une partie intermédiaire K"2 dont la génératrice continue (sans angle) assure le lien entre la génératrice de K'2 et celle de K"'2 .

La partie K`2 du noyau K2 est logée dans le convergent de détente subsonique CI , dans la zone de transition NT' . et dans le conduit N2 . Selon l'application recherchée pour le dispositif et selon les températures du gazà comprimerà l'entrée de la chambre de combustion C , le noyau K2 peut être réalisé en acier au carbone (températures inférieuresà 300'), en acier inoxydable, en acier reftoidi par circulation interne de fluide de refroidissement, en céramique, ou en tout autre matériau présentant une bonne tenueà l'abrasion et aux températures mises en #uvre.

L'exemple de réalisation représenté sur la figure5.1 montre un noyau K2 supporté par un arbre qui le traverse axialement, reposant lui-même sur un palier placé dans la chambre d'admission incluant un filetage de réglage de position, dans cet exemple, une buse de pulvérisation unique est installée en extrémité aval de la partie K`2 du noyau K2 . Lors de l'écoulement du gazà comprimer dans le convergent de détente CI , l'espace libre compris entre K'2 et CI constitue une tuyère convergente de détente subsonique qui assure le même rôle que la tuyère convergente de détente subsonique CI des variantes 4 ou5, et l'espace libre compris entre K`2 , NT' , et N2 constitue quandà lui une tuyère diver-ente de détente supersonique qui assure le même rôle que la tuyère D 1 des variantes3 ) ou 4 le col (c'està dire la section de passage minimale) entre ces deux tuyères de la figure5.1 est généralement situé entre la section maximale de K2 et la section de sortie de CI , et sa section S's peut être modifiéeà tout momentà partir de l'extérieur par ajustement de la position axiale du noyau K2 .

Selon les conditions d'utilisation du dispositif, le conduit N2 peut être légèrement convergent, afin de faciliter la mise en service du dispositif dans des conditions subsoniques. A titre d'exemple de réalisation, un dispositif selon la figure5.1 présente les mêmes performances que l'exemple de réalisation concernant la variante 4, avec les modifications suivantes permettant d'ajuster le débit et le taux de compression du gazà comprimer -Remplacement du divergent de détente supersonique DI par une zone de transition NT' et un conduit divergent N2 , l'ensemble présentant un diamètre d'entrée voisin de0,295 m, un diamètre de sortie voisin de O,J 88 m, et une longueur de 0,2 m, l'airy étant détenduà 0, 1 barA, la zone de transition NT' et le divergent N2 sont réalisés en acier au carboneà double enveloppe, - Rajout d'un noyau K2 en acier inoxydable refroidi par circulation interne d'eau de diamètre maximum0,293 m, de diamètre minimum 0,04 mà entrée de K'2 età la sortie de K`2 , de loncueur totale0,9 m, supporté par un arbre de diamètre 40 mm reposant sur un palier c installé en C , avec filetage de réglage de sa position -La buse de pulvérisation est identiqueà celle de l'exemple de réalisation de la variante 4, mais le tube coulissant permettant de l'alimenter en eau est logé dans l'arbre support du noyau K2. VARILANTE 6 Une variante6, concernant un écoulement supersonique, découle des variantes3) ou 4 décrites ci- dessus et permet elle aussi de modifierà tout moment le taux de compression et/ou le rendement du dispositif (tout comme la variante5) elle permet par ailleurs de supprimer ou de déplacer vers la sortie du dispositif les éventuelles ondes de pression ou ondes de choc pouvant dans certains cas se développer dans les zones Dl , NT , ou C3 des variantes3 ou 4; le principe de cette variante est identiqueà celui de la variante5, mais la géométrie variable concerne le second col du dispositif, dans cette variante, les zones C3 , C4 , et D des variantes ') et 4 sont remplacées par un systèmeà géométrie variable commandé depuis l'extérieur du dispositif et permettant de modifier la section du col compris entre Cî et D - le système de géométrie variable est obtenu par tout mécanisme permettant de modifier la section de ce col, tels que ceux décrits dans les exemples ci-après. Dans l'exemple de la figure6, le système de céométrie variable est obtenu par remplacement de C3 , C4 , et D par une tuyère CGI à parois déformables pouvant être réglée pour être de préférence légèrement divergente lors de la mise en service du dispositif puis convergente par la suite (cette tuyère faisant alors office de tuyère convergente de détente/refroidissement C3 et de tuyère convergente de compression adiabatique C4 ), suivie d'une tuyère DGI divergenteà parois déformables elle aussi-, la tuyère DGI fait alors office de tuyère divergente de compression adiabatique D . Le système de parois déformables peut être du même type que celui décrit au chapitre 2.1 et représenté sur la figure 2.1 par exemple.

La vitesse du gazà comprimer devant de préférence être sonique dans le second col du dispositif, cette possibilité de modifier sa section permet de rendre indépendants l'un de l'autre la température, la pression, et le débit du gaz comprimé en sortie du convergent de détente adiabatique, tout en respectant la contrainte d'écoulement sonique dans ce col; ceci permet de modifier soit le débit du gazà comprimer soit sa températureà l'entrée du second col (par modification de la température dans C ou par modification du débit de liquide pulvérisé, ce qui entraine une modification du taux de compression du dispositif et de son rendement), soit les deux simultanément.

Enfin, lors de la mise en service du dispositif, la première tuyèreà géométrie variable est maintenue dans une position légèrement divergente, jusqu'à ce que le taux de compression du dispositif soit suffisamment élevé pour que l'onde de pression pouvant se développer dans DI se soit déplacée dans la seconde tuyère divergente DG , après cette évacuation de l'onde de pression, les deux tuyèresà géométrie variable peuvent prendre progressivement leur position de service, l'onde de pression s'éloignant vers la sortie du dispositifà mesure que les deux tuyèresà géométrie variable se rapprochent de leur position de service.

Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux décrits dans les variantes3 ou 4. Dans l'exemple préférentielle de la figure6.1, la tuyère convergente de compression/ refroidissement C3 et la tuyère convergente de compression supersonique adiabatique C4 des variantes3 ou 4 sont remplacées par un conduit M légèrement divergent de préférence, ZD avec un diamètre d'entrée légèrement supérieurà celui de DI de préférence,à l'intérieur duquel peut coulisser axialement un noyau profilé K3 fixé sur un arbre traversant par exemple une (ou les deux) extrémités du dispositif et permettant de régler la position de K' ) I la position du noyau M peut etre réglée manuellement ou automatiquementà partir de l'extérieur du dispositif par un filetage disposé sur un palier, par un vérin, ou par tout autre système externe le permettant.

La buse de pulvérisation est logée dans la zone NT ou N' ) .

Dans un concept plus simplifié, le conduit divergent D et éventuellement la chambre de tranquillisation T peuvent etre simplement constitués par un prolongement du conduit faiblement divergent N3 .

Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux décrits dans les variantes3 ou 4. Le noyau K' ) est une pièce dont le profil aérodynamique permet de minimiser les pertes de charge du gazà comprimer,il est constitué d'une partie amont K'3 de section croissante dans C C le sens d'écoulement du gaz, d'une partie aval K`3 de section constante ou décroissante dans le sens d'écoulement du gaz, et d'une partie intermédiaire K"3 dont la génératrice continue (sans angle)assure le lien entre la génératrice de K'3 et celle de K`3 La partie K'3 du noyau K' ) est logée dans le conduit N3 . Selon l'application recherchée pour le dispositif et selon les températures du gazà comprimer en sortie du divergent de détente supersonique Dl , le noyau K' ) peut etre réalisé en acier au carbone (températures inférieuresà 300'), en acier inoxydable, en acier reftoidi par circulation interne de fluide de refroidissement, en céramique, ou en tout autre matériau présentant une bonne tenueà l'abrasion et aux températures mises en #uvre.

L'exemple de réalisation représenté sur la figure6.1 montre un arbre traversant le noyau K-31 de part en part et reposant sur des paliers placés dans la chambre d'admission et dans la chambre de tranquillisation, ce dernier incluant un moteur de réglage de position la buse de pulvérisation est placée en extrémité d'un tube coulissant sur l'arbre. Lors de l'écoulement du gazà comprimer dans le conduit N' ) , l'espace libre compris entre K'3 et le conduit N3 constitue une tuyère convergente qui assure le même rôle que la tuyère convergente de compression/ refroidissement C3 et la tuyère convergente de 0 C compression adiabatique supersonique C4 des variantes3 ) ou 4, et l'espace libre compris entre K" ") et D constitue une tuyère divergente qui assure le même rôle que la tuyère convergente de compression adiabatique D décrites dans les variantes3 ou 4, le col (c.a.d. la section de passage minimale) entre de ces deux tuyères est en général situé entre la sortie du conduit M et le diamètre maximum de K"-î , et sa section Ss peut être modifiéeà tout momentà partir de l'extérieur par ajustement de la position axiale du noyau K' ) , cet ajustement de la section au col permet: - Lors de la mise en service: de retirer entièrement le noyau K' ) du conduit N3 de façonà ce que l'onde de pression initiale, qui peut se développer en régime supersonique dans une tuyère divergente lorsque la surpression fournie par le compresseur primaire de démarrage est suffisamment élevée, se situe en aval de la sortie du conduit N3 ; cette surpression ainsi que le diamètre maximum de K3 sont sélectionnés de façonà ce que, lorsque le noyau K' ) est introduit progressivement dans le conduit N' ) , la zone où se trouve l'onde de pression reste toujours divergente et que l'onde de pressiony stationne jusqu'à ce que K3 trouve sa place définitive dans N3 . - En cours de fonctionnement normal: de rendre indépendants l'un de l'autre la température, la pression, et le débit du gazà comprimer en sortie du second col, ce qui confère au dispositif les mêmes avantages que ceux de l'exemple de la figure6 (possibilité de réglage du débit, du taux de compression, ou du rendement). A titre d'exemple de réalisation, un dispositif selon la figure6.1 présente les mêmes performances que l'exemple de réalisation concernant la variante 4, les modifications suivantes permettant d'ajuster le débit et le taux de compression du gazà comprimer -Remplacement des tuyères convergentes C3 et C4 par un conduit N' ) , présentant un diamètre d'entrée voisin de0,3 88 m, un diamètre de sortie voisin de0,3 )90 m, et une longueur de1,0 m- le conduit N') est réalisé en acier au carboneà double enveloppe, -Remplacement du divergent D de diamètre d'entrée0,209 m par un divergent D de même conception mais de diamètre d'entrée0,390 m, - Rajout d'un noyau K' ) en acier inoxydable refroidi par circulation interne d'eau de diamètre maximum0,388 m, de diamètre minimum 0,04 mà entrée de K'3 età la sortie de K"") , de longueur totale 1,2 m, supporté par un arbre de diamètre 40 mm reposant sur un palier installé en T (avec filetage de réglage de sa position) et sur un second palier installé en C extrémité de C , -La buse de pulvérisation est identiqueà celle de l'exemple de réalisation de la variante 4, mais le tube coulissant permettant de l'alimenter en eau est logé dans l'arbre support du noyau K') . VARIANTE7 Une variante7, concernant un écoulement supersonique, résulte de l'application simultanée des variantes5 et6 sur un même dispositif, et permet de régler depuis l'extérieur indépendamment l'une de l'autre età tout moment les sections des deux cols du dispositif, et donc de modifier le débit d'air (ou de gaz)à comprimer, le taux de compression du dispositif, et son rendement éner-étique, tout en permettant elle aussi de supprimer ou de déplacer vers sa sortie les éventuelles ondes de pression ou ondes de choc pouvant dans certains cas se développer dans les divergents supersoniques des variantes3, 4, ou5 dans cette variante, les zones C3 , C4 , et D de la variante5, sont remplacées comme pour la variante6 par une tuyèreà géométrie variable pouvant être réglée pour être légèrement divergente lors de la mise en service du dispositif puis convergente par la suite, suivie d'une tuyère divergenteà géométrie variable, le diamètre du col entre les deux tuyères peut s'adapter en permanence au diamètre du premier col du dispositif (c'està dire au débit et aux conditions physiques du gazà comprimerà l'admission) et aux conditions physiques en sortie du dispositif (c'està dire au débit de liquide pulvérisé, donc au taux de compression et au rendement du dispositif).

Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux décrits dans les variantes5 . cette variante présente donc les avantages combinés des variantes5 et6 .

Dans l'exemple de la figure7, les systèmes de géométrie variable sont obtenus par l'utilisation de tuyèresà parois déformables du même type que celui décrit au chapitre 2.1 et représenté sur la figure 2.1 par exemple.

Dans l'exemple préférentielle de la figure7.1, la tuyère convergente de compression/ refroidissement Cî et la tuyère convergente de compression supersonique adiabatique C4 de la fi-ure 5.1 sont remplacées par un conduit N3 de préférence légèrement divergent, avec un diamètre d'entrée légèrement supérieurà celui de Dl de préférence,à l'intérieur duquel peut coulisser axialement un noyau K3 dont l'axe est fixé sur un arbre traversant par exemple l'une (ou les deux) extrémités du dispositif; la position axiale du noyau K3 peut etre réglée manuellement ou automatiquementà partir de l'extérieur du dispositif par un filetage disposé sur ZD un palier, par un vérin externe, ou par tout autre système externe le permettant.

Dans un concept plus simplifié, les zones N2 , NT , N' ) D et T peuvent être regroupés en un seul conduit de section légèrement divercrente Le noyau K' ) est une pièce de révolution pleine dont le profil aérodynamique permet de minimiser les pertes de charge du gazà comprimer; il est constitué d'une partie amont K'3) de section croissante dans le sens d'écoulement du gaz, d'une partie aval K`3 de section constante ou décroissante dans le sens d'écoulement du gaz, et d'une partie intermédiaire K' '33 dont la cénératrice continue (sans angle)assure le lien entre la génératrice de K'3 et celle de K"") La partie K'3 du noyau K3 est logée dans le conduit N' ) .

La buse de pulvérisation est logée dans l'une des zone N2 , NT , ou Nî , entre K`2 ( extrémité aval de K2 ) et K'3 (extrémité amont de K3 Les autres éléments du dispositif sont identiquesà ceux de la variante5 .

Selon l'application recherchée pour le dispositif et selon les températures du gazà comprimer en sortie du divergent de détente supersonique Dl , le noyau K' ) peut etrè"réalisé en acier au carbone (températures inférieuresà 300'), en acier inoxydable, en acier refroidi par circulation interne de fluide de refroidissement, en céramique, ou en tout autre matériau présentant une bonne tenueà l'abrasion et aux températures mises en #uvre. L'exemple de réalisation représenté sur la figure7.1 montre un arbre traversant de part en part le noyau K2 et le noyau K3 , et reposant sur des paliers placés dans la chambre de combustion et dans la chambre de tranquillisation - chaque palier inclut un moteur permettant de régler la position axiale de chacun des noyaux, et la buse de pulvérisation est installée c directement sur l'extrémité aval de K> > > 2 Comme dans l'exemple de la figure5. 1, l'espace libre compris entre K-? , CI , NT' , et N12 comporte un premier col de section S's réglableà partir de l'extérieur par ajustement de la position axiale du noyau K2 .

De même, comme dans l'exemple de la figure6. 1, l'espace libre compris entre K' ) , M , et D comporte un second col de section Ss réglableà partir de l'extérieur par ajustement de la position axiale du noyau K' ) .

Ces possibilités d'ajustement de la section de chaque col confèrentà l'exemple de la figure7.1 les avantaoes combinés des exemples des figures5. 1 et 6# 1 décrits ci-dessus.

D A titre d'exemple de réalisation, un dispositif selon la figure7.1 permettant de comprimer près de 20000 Nm3 d'air de1 barA à 2,5 barA, et permettant d'ajuster le débit et le taux de compression du gazà comprimer, peut être obtenu en apportant les modifications suivantesà l'exemple de réalisation de la variante5 : -Remplacement de NT' et N2 par une tuyère divergente de même diamètre d'entrée mais de longueur1,5 m et de diamètre de sortie voisin de 1,034 m, permettant de détendre l'airà 0,004 barA.

-Remplacement des tuyères convergentes C' ) et C4 par un conduit N3 , présentant un diamètre d'entrée voisin de 1,0334 m, un diamètre de sortie voisin de1,036 m, et une longueur c de2,07 m-1 le conduit N3 est réalisé en acier au carboneà double enveloppe, -Remplacement du divergent D de diamètre d'entrée0,209 m par un divergent D de c même conception mais de diamètre d'entrée égalà 1, 0') 6 in, de diamètre de sortie égalà 1, 176 c m, et de longueur 2,0 m, -Remplacement de la chambre T par une chambre de même conception, mais de diamètre 1, 176 m et de longueur 1,41 in, - Rajout d'un noyau K' ) en acier inoxydable refroidi par circulation interne d'eau de diamètre maximum1,0 Î4 m, de diamètre minimum0,06 mà entrée de K") età la sortie de K" ") , de longueur totale3,1 m, supporté par un arbre de diamètre60 mm reposant sur un palier installé en T (avec filetage de réglage de sa position), sur un second palier installé en C , C c et sur un troisième palier intermédiaire, -La buse de pulvérisation est de conception identiqueà celle de l'exemple de réalisation de la variante 4, mais le débit d'eau pulvérisé est réduità 1,0 kg par seconde et la buse est alimentée par un tube coulissant logé dans l'arbre support du noyau MI . VARIANTE8 Une variante8, concernant les buses de pulvérisation de l'option de base1 ou des variantes 2à 7 décrites ci-dessus, est représentée sur la figure8 -, elle consisteà utiliser comme fluide d'assistanceà la pulvérisation une partie de l'air (ou du gaz) comprimé généré par le dispositif, ou de la vapeur générée par récupération de chaleur sur le gaz comprimé en aval de la chambre de tranquillisation . Cette variante permet de réduire la dimension des gouttelettes de liquide pulvérisé et d'accrc#itre leur vitesse initiale sans apport supplémentaire d'énergie mécanique ZD externe, et donc d'améliorer le rendement énergétique du dispositif L'exemple de la figure8 concerne le même type d'installation que celui de la figure7. 1, maisil C est équipé d'une assistanceà la pulvérisationà partir d'air comprimé prélevé en sortie du dispositif A titre d'exemple de réalisation, un dispositif selon la figure8 permettant de comprimer près de 20000 Nm3 d'air de1 barA à 2,5 barA, et permettant d'ajuster le débit et le taux de compression du gazà comprimer, peut être obtenu en apportant les modifications suivantesà l'exemple de réalisation de la variante7 : -Le diamètre de sortie de CI devient0,322 m -Remplacement de NT' et N2 par une tuyère divergente de même conception mais de diamètre d'entrée0,322 m, de diamètre de sortie 1,042 m, et de longueur 1,439 m permettant C de détendre l'airà 0,004 barA -Remplacement du conduit N' ) par un nouveau conduit de même conception mais de diamètre d'entrée voisin de 1,042 m, de diamètre de sortie voisin de 1,044 m, etdé longueur de 2,086 m, -La pulvérisation est assistée par l'utilisation de0,26 kg/seconde de mélange air comprimé- vapeur prélevé en sortie du dispositif, -Le débit d'eau pulvérisé est réduità 0,61 kg/seconde -Remplacement du noyau M) par un nouveau noyau de diamètre maximum 104') mm, de diamètres minimumsl' ) 7 mm en extrémités de K'3 et K" ") , et de longueur3, 1 m, supporté par un arbre de diamètre 140 mmà l'intérieur duquel circulent l'eau de pulvérisation et l'air d'assistanceà la pulvérisation VARIANTE9 Une variante9, concernant les buses de pulvérisation de l'option de base1 ou des variantes 2à 8 décrites ci-dessus, est représentée sur la figure9 - elle consisteà réchauffer le liquide utilisé dans les buses de pulvérisation avant son introduction dans les buses, par utilisation de la chaleur récupérée sur le gaz comprimé en aval de la chambre de tranquillisation T (la récupération pouvant aller éventuellement jusqu'à la condensation de la vapeur de liquide pulvérisé); lors de la détente du liquideà pulvériser, cette surchauffe permet de réduire la dimension des aouttelettes et d'accroître leur vitesse initiale en minimisant l'apport d'énergie mécanique externe, et donc d'améliorer le rendement énergétique du dispositif Si nécessaire,à défaut ou en complément de cette chaleur récupérée en aval de la chambre de tranquillisation, toute autre source de chaleur interne (chaleur récupérée dans les doubles enveloppes_) ou externe au dispositif peut être utilisée.

L 'exemple de la figure9 concerne le même type d'installation que celui de la figure8, dans lequel le liquideà pulvériser est au préalable réchauffé dans un échangeur thermique installé sur la lione d'évacuation du gaz comprimé.

A titre d'exemple de réalisation, un dispositif selon la figure9 présentant les mêmes dimensions et les mêmes performances que l'exemple de réalisation de la variante8, avec en sus une température de sortie de l'air comprimé augmentée de 20'C, peut être obtenu en rajoutant sur la licne d'évacuation un échan eur thermique E'l permettant de préchaufferà 40'C C 9 l'eau de pulvérisation, VARIANTE10 Une variante10 concerne l'installation en parallèle ou en série de plusieurs des dispositifs décrits dans l'option de base1 et les variantes 2à 9 afin d'en faciliter la réalisation, d'atteindre des taux de compression ne pouvant pas être atteints par un dispositif unique, d'améliorer le rendement alobal de l'installation, ou encore de faciliter la mise en service de l'installation les dispositifs peuvent être distincts les uns des autres comme dans l'exemple de la figurelO décrit ci-après, ou imbriqués l'un dans l'autre comme dans l'exemple de la figure10. 1 qui concerne deux dispositifs installés en parallèle dans une même enveloppe, ou comme dans les exemples des figures 10.2,10.3, et 10.4 où deux dispositifs selon les revendications 2 et9 sont installés en série et imbriqués l'un dans l'autre avec ligne d'aspiration, chambre d'admission C , conver-ents CI et C2 , et noyau d'entrée commun faisant office de noyau K pour le premier dispositif subsonique et de noyau K2 pour le second dispositif supersonique L'exemple de la figure10 permet la mise en service d'un dispositif de compression d'air supersoniqueà taux de compression élevé,à l'aide d'un compresseur de démarrage peu performant.Il est constitué de deux dispositifs distincts installés en série: un premier dispositif sonique selon la figure 23 avec noyau amont permettant un réglage de débit d'air et dont la liane d'aspiration inclut un filtre, un silencieux, un compresseur, et un brûleur au fioul, suivi par un dispositif aval supersonique selon la figure9 avec noyaux amont et aval dont la ligne d'aspiration inclut un échangeur de réchauffage d'airà l'aide d'un fluide thermique, la liane d'évacuation du dispositif aval inclut un échangeur de récupération permettant de réchauffer le fluide thermique suivi d'un second échangeur de récupération permettant de réchauffer l'eau de pulvérisation.

Le premier dispositif amont n'est utilisé que lors de la mise en service de l'installation, pour assurer une surpression suffisante pour permettre le démarrage du second dispositif, après quoi le premier est arrêté.

Le second dispositif aval (selon la figure9), utilisé en marche normale et devant donc être performant, inclut en sus un récupérateur de chaleur permettant de réchauffer l'airà l'admission, un second récupérateur permettant de réchauffer l'eau de pulvérisation, et une assistanceà la pulvérisation par utilisation d'air comprimé prélevé en sortie de l'installation.

L'exemple de la figure10.1 permet la réalisation d'un compresseur de très grande capacité par l'utilisation en parallèle de deux dispositifs identiquesà celui représenté sur la figure8 ; les deux dispositifs installés en parallèle sont imbriqués l'un dans l'autre, les noyaux de chacun d'entre eux étant installés dans une enveloppe commune, cette disposition permet de réduire les dimensions des noyaux, qui deviendraient trop importantes sur un dispositif unique de très c arande capacité L'exemple de la figure 10.2 est une version simplifiée de l'exemple de la figure10, dans lequel les deux dispositifs sont imbriqués- il est constitué d'un dispositif supersonique selon la figure9 dans lequel les conduits N2 , NT , N3 , et D sont regroupés en un seul conduit faiblement divergent, et dans lequel la zone CI peut jouer le rôle des zones CI et C2 du dispositif sonique représenté sur la figure2.3 ; le noyau K2 du dispositif supersonique comporte des buses de pulvérisation réparties tout au long de son axe, et peut jouer le rôle du noyau KI du dispositif sonique représenté sur la figure2.3 . Lors de la mise en service de l'installation, le noyau K3 est entièrement retiré dans la chambre de tranquillisation T , le compresseur, le brûleur, et les buses de pulvérisation du noyau KI sont mis en service, et la partie amont du dispositif est seule utilisée, comme une installation sonique- lorsque la pression en aval de C2 est suffisamment élevée, le compresseur est arrêté, la partie supersonique aval du dispositif est elle aussi mise en service et, lorsque la pression dans la chambre de tranquillisation est suffisamment élevée, les buses de pulvérisation du noyau KI (c'està dire celles du dispositif sonique) sont arrêtées progressivement; l'ensemble de l'installation fonctionne alors comme un dispositif supersonique seul, et les réglages de débit, taux de compression, et rendement de l'installation peuvent être effectuer par ajustement du brûleur, du débit de liquide pulvérisé, et des positions de K2 et K3 .

L'exemple de la figure10.3 est lui aussi une version simplifiée d'un dispositif sonique imbriqué dans un dispositif supersonique pour en faciliter la mise en service; Il est constitué d'un dispositif supersonique selon la figure7 avec tuyèresà géométrie variable par parois déforinables dans lequel le convergent CG du dispositif supersonique peut jouer le rôle des conver-ents CI et C2 du dispositif sonique représenté sur la figure 2.3) - le convergent CG du dispositif supersonique comporte en sus des buses de pulvérisation R réparties tout au long de son axe, qui jouent le même rôle que les buses de pulvérisation réparties dans la zone C2 du dispositif sonique.

Lors de la mise en service de l'installation, le conduit CGI est mis en position démarrage légèrement divergent; le compresseur, le brûleur, et les buses de pulvérisation du dispositif sonique sont mis en service, et la partie amont du dispositif est seule utilisée, comme une installation sonique; lorsque la pression en aval de C2 est suffisamment élevée, le compresseur est arrêté, la partie supersonique aval du dispositif est elle aussi mise en service et, lorsque la pression dans la chambre de tranquillisation est suffisamment élevée, les buses de pulvérisation du dispositif sonique sont elles aussi arrêtées progressivement, l'ensemble de l'installation fonctionne alors comme un dispositif supersonique seul, et les réglages de débit, taux de compression, et rendement de l'installation peuvent être effectués par ajustement du brûleur, du débit de liquide pulvérisé, et des sections de chacun des deux cols du dispositif. L'exemple de la figure 10.4 permet, de façon très simplifiée, d'obtenir le même résultat que les exemples des figures10 et 10.2, c'està dire qu'il permet la mise en service d'un dispositif de compression d'air supersoniqueà taux de compression élevé,à l'aide d'un compresseur de démarrage peu performant-1 il est constitué d'un dispositif supersonique selon la figure8 et d'un dispositif sonique selon la figure 2.4 installés en série et imbriqués l'un dans l'autre.

Dans cette installation, les conduits NT' , N2 , NT , et N3 sont regroupés en un seul conduit faiblement convergent, et le noyau K' ) et la buse de pulvérisation R du dispositif supersonique sont aussi utilisés comme noyau KI et comme buse R du dispositif sonique lorsque ce dernier est utilisé.

Lors de la mise en service de l'installation, le dispositif sonique est seul utilisé( le noyau K2 est alors entièrement retiré dans C l'obtention d'un gain de pression suffisant pour permettre la mise en service du dispositif supersonique (c'està dire l'introduction de K2 dans CI pour créer un divergent) .

A titre d'exemple de réalisation, un dispositif selon la figure 10.2 permettant de comprimer près de 20000 Nm3 d'air de1 barA à 2,5 barA, et permettant d'ajuster le débit et le taux de compression du gazà comprimer, peut être obtenu avec un compresseur de démarrage développant une surpression de100 mbar seulement, en apportant les modifications suivantesà l'exemple de réalisation de la variante8 : -Le conver-ent CI est remplacé par un convergent de même conception (remplissant le rôle c de CI vis-à-vis du fonctionnement supersonique et de CI + C2 vis-à-vis du fonctionnement sonique), de mêmes diamètres d'entrée et de sortie, mais de longueur1,5 m, c -Remplacement du noyau d'entrée K2 par un nouveau noyau (remplissant le rôle de K2 vis-à-vis du fonctionnement supersonique et de K vis-à-vis du fonctionnement sonique) de mêmes diamètres mais de loncueur totale1,3 m, sa partie aval K` , qui coulisse dans c CI , comporte sur son pourtour les buses de pulvérisation nécessaires au fonctionnement sonique. APPLICATIONS INDUSTRIIELLE de L'INVIENTION Le dispositif selon l'invention trouve ses applications dans les procédés industriels mettant en #uvre des gaz comprimés, de l'air comprimé, ou de la vapeur d'eau, avec un intérêt tout particulier en ce qui concerne les centrales thermo-électriques (voir exemples5, 6, 7, 8,et 9 ci- dessous) -1 il permet par exemple de réaliser les installations suivantes avec des coûts d'équipement, des coûts de maintenance, et des rendements énergétiques compétitifs 1 -Installations de production d'air ou de gaz comprimés destinéesà satisfaire des besoins industriels et permettant de générer des débits très importants (de1000 Nm' )/h à plusieurs millions de Nm3/h), à des pressions comprises entre1,5 barA et 20 barA, voir au-delà.

2-Systèmes de vide mettant en #uvre des débits d'air ou de gaz importants pour satisfaire des c besoins de procédés industriels, des besoins de bancs d'essais thermodynamiques (Aéronautiques, Climatiques,... ), etc.

3-Utilisation de la chaleur résiduelle des fumées dans des chaudières de puissance pour réaliser le vide partiel de leurs chambres de combustion, ce qui évite l'utilisation permanente des ventilateurs de tirage et permet d'économiser plusieurs centaines ou milliers de kW d'énergie c électrique.

4- recompressi (cn mécanique de vapeurà basse pression (vapeur d'eau par exemple, le liquide injecté étant alors de l'eau) pour obtenir de la vapeurà plus haute pression, dans cet exemple, la ligne d'aspiration comporte si nécessaire un échangeur thermique permettant de surchauffer la vapeur basse pression. 5-Centrales thermo- électriquesà vapeur dans lesquelles les chaudièresà vapeur haute pression seraient remplacées par le même dispositif que celui décrit dans l'exemple précédent dans de telles centrales, la vapeur recomprimée est surchauffée puis détendueà travers des turbines avant d'être retournéeà l'entrée du dispositif, les condenseurs de vapeur n'étant plus nécessaires que pour condenserà basse température un débit de vapeur égal au débit d'eau injectée dans le dispositif. Dans de telles centrales, la source chaude du cycle thermodynamique, voisine de500 à 700 'C, est bien supérieureà celle des centrales classiques (250 'C à 3 10 'C, correspondantà l'ébullition de la vapeurà 40à 100 bar), et permet donc des rendements énergétiques nettement plus élevés, pouvant dépasser 45%. 6-Centrales thermo-électriques à turbinesà gaz, dans lesquelles un dispositif selon la figure9 par exemple mais sans brûleur, installé sur le circuit des fumées en aval de la turbine, utilise la chaleur latente des fumées pour recomprimer une partie des fumées avant de les réinjecter en aval du compresseur de la turbineà gaz, permettant de réduire en conséquence le débit et donc la puissance consommée par ce compresseur; un tel cycle permet par exemple de porter de 27% à près de 45% le rendement d'une turbineà gaz, moyennant bien entendu les adaptations appropriées 7-Centrales thermo-électriques à turbinesà gaz, dans lesquelles un dispositif selon la figure9 par exemple mais sans brûleur, installé sur le circuit des fumées en aval de la turbine, utilise la chaleur latente des fumées pour créer un vide permettant d'améliorer la puissance de la turbine à gaz; un tel cycle permet lui aussi de porter de 27% à près de 45% le rendement d'une turbine à gaz, moyennant bien entendu les adaptations correspondantes de la turbine 8-Centrales thermo-électriques utilisant le cycle de compression du dispositif, et constituées par exemple du dispositif selon la figure10. 1 avec en sus une turbineà air TB Installée en aval du brûleur de la ligne d'aspiration et des turbines air-vapeur installées sur la liane d'évacuation, un tel cycle permet d'atteindre des rendements supérieursà 56%, en tenant compte des diverses pertes du système: déperditions thermiques, pertes de charge du dispositif, pertes par frottement, rendement isentropique de la tubine, etc... 9- Centrales thermo-électriques utilisant le cycle de compression du dispositif, et constituées par exemple du dispositif selon la figure10. 1 sans brûleur B sur la ligne d'aspiration, mais avec un brûleur et une turbine air-vapeur installés sur la ligne d'évacuation en amont de l'échangeur FI ; un tel cycle permet d'atteindre des rendements supérieursà 60%, en tenant compte des diverses pertes du système : déperditions thermiques, pertes de charge g du dispositif, I pertes par frottement, rendement isentropique de la tubine, etc...

Claims

REVENDICATIONS 1) Dispositif pour comprimer de l'air ou un gaz quelconque caractérisé en ce qu'il est comporte les éléments suivants destinésà prétraiter le gazà comprimer età lui fournir de l'énergie thermique si sa température n'est pas assez élevée,à détendre ce dernierà une vitesse subsonique ou soniqueà travers une tuyère de détente,à effectuer un prélèvement de chaleur à haute vitesse et basse température par pulvérisation (et évaporation) contrôlée de liquide répartie dans une tuyère de détente-refroidissement (la tuyère permettant de maintenir une vitesse élevée), et enfinà recomprimer ce gaz dans une tuyère de compression adiabatique c afin de ramener sa vitesseà une valeur d'écoulement normale: une Ligne d'Aspiration incluant si nécessaire des équipements annexes tels que filtre d'aspiration F , silencieux S , compresseur primaire CP , échangeurs thermiques El , E2 ,..., En , brûleur C B , et turbine de détente TB , une Chambre d'Admission C optionnelle, un Convergent de Détente Cl permettant d'accroître sa vitesse jusqu'à la vitesse sonique éventuellement, une Zone de Transition N optionnelle, une Tuyère Convergente de Détente/Refroidissement C2 , un Système de Refroidissement R constitué d'un ensemble de buses de pulvérisation d'eau (ou autre liquide) de débit et/ou de position réglablesà partir de l'extérieur du dispositif et réparties le long des zones N et C2 , un Divergent de Compression Adiabatique D destinéà comprimer le gaz en réduisant sa vitesse jusqu'à une vitesse d'écoulement normale, une Chambre de Tranquillisation T (Optionnelle) et une Ligne d'Evacuation incluant si nécessaire des équipements annexes tels que systèmes de recyclage des gaz chauds, Echangeurs de récupération E' 1 , E'2 ,..., E'n ,et Silencieux S' , ces équipements pouvant n'être alimentés que par une partie du gaz comprimé, et pouvant être installés en aval d'un brûleur et d'une turbine si le dispositif est destinéà une production d'énergie mécanique ou électrique. 2) Dispositif selon la revendication1 caractérisé en ce que la zone C2 (Tuyère de détente/ refroidissement) et la zone D (divergent de compression adiabatique) sont remplacées par une tuyère convergente et une tuyère divergente les deuxà géométrie variable, ce qui permet d'ajuster la section de sortie de C2 et la section d'entrée de D , et donc la section du col entre C2 et D , le système de géométrie variable, commandé depuis l'extérieur du dispositif, est obtenu par tout mécanisme permettant de modifier la section de passage du col du dispositif, tel que l'utilisation de parois déformables sur les tuyères C2 et D , ou l'adjonction d'un noyau profilé K ou KI pouvant coulisser axialement dans les zones N , C2 , et D , ce noyau étant lui-même fixé sur un arbre traversant une (ou les deux) extrémités du dispositif et permettant de régler la position du noyau depuis l'extérieur 3 Dispositif selon la revendication1 caractérisé par l'obtention d'un écoulement supersonique dans la zone de refroidissement en utilisant le convergent de détente CI pour détendre systématiquement le fluideà comprimer jusqu'à la vitesse sonique, et en remplaçant les parties N (zone de transition) et C2 (tuyère convergente de détente/ reftoidissement) par une tuyère divergente de détente supersonique Dl , suivie d'une zone de transition NT , d'une tuyère convergente de compression/ refroidissement C') , et d'une tuyère converorente de compression adiabatique C4 (optionnelle); le système de buses de pulvérisation R , identiqueà celui de la version de base1, est installé dans la zone C3 et éventuellement dans les zones DI et/ou NT . 4) Dispositif selon la revendication3 ) caractérisé par le remplacement du système de buses de pulvérisation réparties le long de l'axe du dispositif par une buse axiale unique ou par des buses radiales, placée(s) à l'entrée de la zone Cî ou dans la zone de transition NT (cette dernière disposition permettant d'anticiper le décalage de temps entre la pulvérisation et l'évaporation du liquide injecté), le débit et la position axiale de ces buses pouvant être réglés manuellement ou automatiquementà partir de l'extérieur du dispositif 5) Dispositif selon les revendications3 ou 4 caractérisé en ce que le convergent CI et le divercent Dl des variantes3 et 4 sont remplacés par une tuyère conv ivie d'une c ergente su tuyère divergente les deuxà géométrie variable, ce qui permet d'ajuster la section du col compris entre ces deux tuyères; le système de géométrie variable, commandé depuis l'extérieur du dispositif, est obtenu par tout mécanisme permettant de modifier la section de passage du col compris entre CI et DI tel que -. le remplacement de CI et DI par une tuyère convergente CG suivie par une zone de transition optionnelle NT' et par une tuyère divergente DG les troisà parois déformables, ou le remplacement de Dl par une zone de transition optionnelle NT' suivie d'un conduit N2 légèrement divergent de préférence avec adjonction d'un noyau profilé K2 coulissant axialement dans Cl , dans NT' , et dans le conduit N2 , le noyau étant par exemple fixé sur un arbre traversant une (ou les deux) extrémités du dispositif et permettant de régler sa position depuis l'extérieur. Selon les conditions d'utilisation du dispositif, le système de géométrie variable peut permettreà la tuyère DG d'être légèrement convergente lors de la mise en service le C c dispositif- pour la même raison, le conduit N2 peut être légèrement convergent. 6) Dispositif selon les revendications3 ou 4 caractérisé en ce que les zones C3 , C4 , et D des variantes3 ) et 4 sont remplacées par un systèmeà géométrie variable commandé c depuis l'extérieur du dispositif et permettant de modifier la section du col compris entre C' ) et D ; le système de géométrie variable est obtenu par tout mécanisme permettant de modifier la section de ce col tel que le remplacement de C' ) , C4 , et D par une tuyère CGI à parois déformables pouvant être réglée pour être de préférence légèrement divergente lors de la mise en service du dispositif puis convergente par la suite suivie d'une tuyère DGI divergenteà parois déformables elle aussi, ou encore par remplacement des tuyères C' ) et C4 par un conduit NJ légèrement divergent de préférence, avec un diamètre d'entrée légèrement supérieurà celui de DI de préférence,à l'intérieur duquel peut coulisser axialement un noyau profilé K3 fixé sur un arbre traversant une (ou les deux extrémités du dispositif et permettant de régler la position de K' ) depuis l'extérieur dans un concept plus simplifié, le conduit divergent D et éventuellement la chambre de tranqu gement du conduit illisation T peuvent être simplement constitués par un prolon.. M # 7) Dispositif selon les revendications5 et6, caractérisé par l'application simultanée des revendications5 et6 sur un même dispositif et permettant de régler depuis l'extérieur,à tout c moment et indépendamment l'une de l'autre, les sections des deux cols du dispositif. 8) Dispositif selon les revendications1 à 7, caractérisé en ce que les buses de pulvérisation u ti 'l isent comme fluide d'assistance à la pulvérisation une partie de l'air (ou du C gaz) comprimé généré par le dispositif, ou de la vapeur générée par récupération de chaleur sur le gaz comprimé en aval de la chambre de tranquillisation . 9) Dispositif selon les revendications1 à 8, caractérisé en ce que le liquide utilisé dans les buses de pulvérisation est réchauffé avant son introduction dans les buses, par utilisation de la chaleur récupérée sur le gaz comprimé en aval de la chambre de tranquillisation T et si nécessaire,à défaut ou en complément de cette chaleur récupérée, par toute autre source de chaleur interne (chaleur récupérée dans les doubles enveloppes_) ou externe au dispositif 10) Dispositif selon les revendications1 à 9 caractérisé par l'installation en série ou en parallèle de plusieurs des dispositifs décrits ci-dessus, les dispositifs pouvant être distincts les uns des autres ou imbriqués l'un dans l'autre tels que deux dispositifs selon la revendication8 où les noyaux sont installés en parallèle dans une même enveloppe, ou encore tels que deux dispositifs selon les revendications 2 et9 installés en série et imbriqués l'un dans l'autre avec liane d'aspiration, chambre d'admission C , convergents CI et C2 , et noyau d'entrée commun faisant office de noyau K pour le premier dispositif subsonique et de noyau K2 pour le second dispositif supersonique.