FR3004486A1

FR3004486A1 - DEVICE FOR TRANSFORMING THERMAL ENERGY INTO MECHANICAL ENERGY BY MEANS OF A RANKINE ORGANIC RANKINE CYCLE WITH REGULATORY FRACTION

Info

Publication number: FR3004486A1
Application number: FR1300849A
Authority: FR
Inventors: Pierre Convert
Original assignee: AQYLON
Current assignee: AQYLON
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2014-10-17

Abstract

Le dispositif selon l'invention permet de réduire les problèmes de surcoût et de diminution de l'énergie mécanique récupérée lors de la détente qui surviennent avec l'emploi d'un régénérateur. Il est constitué, dans l'ordre de circulation du fluide séchant dans le circuit, d'un compresseur (1) de la branche liquide d'un échangeur de chaleur régénérateur (21), d'un préchauffeur (3), d'un générateur de vapeur (4), d'un surchauffeur (5), d'un dispositif de détente (6), d'une branche vapeur de l'échangeur de chaleur régénérateur (21), d'un dispositif de détente (7), d'un refroidisseur (8), et finalement d'un condenseur (9). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux installations produisant de l'électricité grâce à une génératrice électrique employant un mouvement mécanique, telles que les centrales électriques.The device according to the invention makes it possible to reduce the problems of additional cost and of decreasing the mechanical energy recovered during the expansion that occurs with the use of a regenerator. It consists, in the flow order of the fluid drying in the circuit, of a compressor (1) of the liquid branch of a regenerative heat exchanger (21), a preheater (3), a steam generator (4), a superheater (5), an expansion device (6), a steam branch of the regenerative heat exchanger (21), an expansion device (7) , a cooler (8), and finally a condenser (9). The device according to the invention is particularly intended for installations producing electricity through an electric generator using a mechanical movement, such as power plants.

Description

- 1 - La présente invention concerne un dispositif permettant de transformer l'énergie thermique en énergie mécanique au moyen d'un cycle apparenté à celui d'un cycle de Rankine employant un fluide de travail séchant. Cette énergie mécanique est la plupart du temps utilisée pour mouvoir une génératrice électrique.The present invention relates to a device for converting thermal energy into mechanical energy by means of a cycle related to that of a Rankine cycle employing a drying working fluid. This mechanical energy is mostly used to move an electric generator.

Un cycle organique de Rankine est un cycle thermodynamique permettant de transformer l'énergie thermique en énergie mécanique qui consiste à faire subir à un fluide de travail, initialement en phase liquide, une compression qui l'amène en phase liquide haute pression, puis une réchauffe en phase liquide suivi d'une vaporisation qui l'amène en phase vapeur haute pression saturée, puis dans certains cas d'une surchauffe, puis d'une détente à l'issue duquel le fluide reste sous forme vapeur et enfin une condensation qui le ramène en phase liquide basse pression.An organic Rankine cycle is a thermodynamic cycle that transforms thermal energy into mechanical energy, which consists of subjecting a working fluid, initially in the liquid phase, to compression that brings it into the high-pressure liquid phase and then reheats it. in the liquid phase followed by a vaporization which brings it into the saturated high-pressure vapor phase, then in some cases an overheating, then a relaxation at the end of which the fluid remains in vapor form and finally a condensation which returns to low pressure liquid phase.

Deux types de cycle organique de Rankine existent : ceux utilisant des fluides séchant et ceux employant des fluides mouillant. Pour mémoire, on appelle fluide de travail séchant, un fluide tel qu'une détente isentropique partant de la courbe de rosée amène le fluide dans une phase de vapeur surchauffée, l'éloignant ainsi de la zone de saturation. Les alcanes ont cette propriété au contraire de l'eau que l'on qualifiera par opposition de fluide mouillant. Pour les cycles de Rankine utilisant un fluide mouillant, c'est à dans l'écrasante majorité des cas l'eau, et des turbines comme dispositif de détente, la détente part généralement d'une phase de vapeur très surchauffée pour finir proche de la phase saturée. En effet, l'utilisation de turbines fait que l'on cherche à rester au maximum dans une phase de vapeur surchauffée lors de la détente pour éviter la formation de gouttelettes en phase saturée, qui, projetées à haute vitesse sur les aubages, sont une source d'érosion. De nombreuses variantes existent avec des systèmes de réchauffes pour pouvoir réaliser plusieurs détentes sans trop entrer en phase saturée.Two types of Organic Rankine Cycle exist: those using drying fluids and those employing wetting fluids. As a reminder, a drying fluid is called a fluid such that an isentropic expansion starting from the dew curve brings the fluid into a superheated vapor phase, thus moving it away from the saturation zone. Alkanes have this property unlike water, which will be qualified as opposed to wetting fluid. For the Rankine cycles using a wetting fluid, it is in the overwhelming majority of cases water, and turbines as a device for relaxation, the relaxation generally part of a very superheated steam phase to finish close to the saturated phase. Indeed, the use of turbines makes it possible to try to remain at a maximum in a phase of superheated steam during relaxation to avoid the formation of saturated phase droplets, which, projected at high speed on the blades, are a source of erosion. Many variations exist with heating systems to be able to achieve several relaxes without entering the saturated phase too much.

Les cycles de Rankine dit organique, c'est-à-dire utilisant des fluides séchant, sont couramment employés pour la transformation d'énergie thermique de faible et moyenne températures (entre 80°C et 400°C) en énergie mécanique pour des puissances relativement faibles (de quelques kW à quelques MW). La propriété séchante du fluide qui interdit la formation de gouttelettes (la détente finissant - 2 - 35 nécessairement en phase surchauffée) rend la conception de ces cycles beaucoup plus simple en termes de contrôle de la vapeur envoyée au dispositif de détente. D'autre part, la surchauffe est optionnelle, ce qui permet d'emmagasiner plus de puissance sous forme de chaleur latente au maximum de la température de la source chaude.So-called organic Rankine cycles, that is to say using drying fluids, are commonly used for the transformation of low and medium temperature thermal energy (between 80 ° C. and 400 ° C.) into mechanical energy for powers. relatively low (from a few kW to a few MW). The drying property of the fluid which prevents the formation of droplets (the trigger eventually ending in superheated phase) makes the design of these cycles much simpler in terms of control of the vapor sent to the expansion device. On the other hand, the overheating is optional, which allows to store more power in the form of latent heat at the maximum of the temperature of the hot source.

40 Mais les cycles organiques de Rankine, pour avoir de bonnes efficacités, doivent généralement disposer d'une régénération. En effet, à l'issue de la détente, la vapeur est encore surchauffée. Elle contient une énergie utilisable qui ne peut plus être extraite sous forme mécanique par le dispositif de détente car la pression en ce point du cycle est celle du condenseur. D'autre part, la température après détente 45 est généralement bien supérieure à la température du fluide sous forme liquide en sortie du compresseur. La régénération consiste donc à extraire de la vapeur surchauffée basse pression une certaine quantité d'énergie thermique pour augmenter la température du fluide en sortie de compresseur et se substituer partiellement à l'énergie thermique fournie par la source chaude. Il en résulte, pour 50 même travail mécanique du dispositif de détente, une consommation thermique réduite, ce qui a pour effet d'augmenter le rendement global. Néanmoins, l'ajout d'un régénérateur pose deux problèmes. Les différences de températures moyennes entre les deux branches de l'échangeur qui assure la régénération - que nous nommerons à partir de maintenant régénérateur - sont 55 généralement faibles et le fluide dont on extrait l'énergie est en phase vapeur surchauffée basse pression. Ces deux facteurs contraignent généralement à employer de grandes surfaces d'échanges, ce qui implique des échangeurs de grande taille qui représentent une part non négligeable du coût du système global. D'autre part, l'emploi d'un échangeur induit nécessairement une perte de charge. Or 60 les pertes de charge tendent à réduire le rendement mais pas de la même façon pour les différentes parties du cycle. En effet, une perte de charge au niveau du chauffage du fluide est facilement compensée par une compression un peu plus importante et occasionne une surconsommation mécanique généralement très faible et une diminution de rendement non significative. Il en va tout autrement des 65 pertes de charges qui surviennent sur la branche vapeur du régénérateur : celles-ci viennent directement réduire le taux de détente du dispositif de détente et ont en général une incidence importante sur le rendement du cycle. Au final, l'ajout d'un régénérateur accroît généralement le rendement global du cycle, c'est pourquoi il est fréquemment employé. Cependant le surcroît d'efficacité - 3 - 70 qu'il apporte et partiellement contrebalancer par les pertes de charges qu'il génère. Nous cherchons donc à maximiser l'avantage du régénérateur tout en limitant au maximum ses effets négatifs.40 But organic Rankine cycles, in order to have good efficiencies, must generally have regeneration. Indeed, at the end of the relaxation, the steam is still overheated. It contains a usable energy that can no longer be extracted mechanically by the expansion device because the pressure at this point of the cycle is that of the condenser. On the other hand, the temperature after expansion 45 is generally much higher than the temperature of the fluid in liquid form at the outlet of the compressor. The regeneration thus consists in extracting a certain amount of thermal energy from superheated low-pressure steam in order to increase the temperature of the fluid at the outlet of the compressor and to partially substitute for the thermal energy supplied by the hot source. As a result, for the same mechanical work of the expansion device, a reduced thermal consumption, which has the effect of increasing the overall efficiency. Nevertheless, the addition of a regenerator poses two problems. The average temperature differences between the two branches of the regeneration exchanger - which we will name from now on regenerator - are generally weak and the fluid from which the energy is extracted is in the superheated low pressure vapor phase. These two factors generally force to use large areas of trade, which implies large exchangers which represent a significant part of the cost of the overall system. On the other hand, the use of an exchanger necessarily induces a pressure drop. But the pressure drops tend to reduce the yield but not in the same way for the different parts of the cycle. Indeed, a pressure drop in the fluid heating is easily compensated by a slightly larger compression and causes a generally very low mechanical consumption and a decrease in non-significant performance. The same is true of the 65 pressure losses that occur on the regenerator steam branch: these directly reduce the expansion rate of the expansion device and generally have a significant impact on cycle efficiency. In the end, the addition of a regenerator generally increases the overall efficiency of the cycle, which is why it is frequently used. However the additional efficiency - 3 - 70 it brings and partially offset by the losses it generates. We therefore seek to maximize the regenerator advantage while minimizing its negative effects.

75 Le dispositif selon l'invention permet de réduire les problèmes de surcoût et de diminution de l'énergie mécanique récupérée lors de la détente qui surviennent avec l'emploi d'un régénérateur. Il comporte une succession d'éléments permettant de faire subir à un fluide de travail séchant un certain nombre de transformations décrites ci-après. Les composants, et les transformations qu'ils opèrent, sont décrits 80 dans l'ordre de circulation du fluide dans le circuit. Un compresseur (1) amène le fluide de l'état basse pression (pl) liquide (a) à l'état haute pression (p3) liquide (b). Le circuit comporte ensuite un échangeur de chaleur régénérateur (2) dont la branche liquide (21) permet d'augmenter la température du fluide à l'état liquide haute pression (c) sans variation de pression autre que celle due aux pertes de 85 charges de ladite branche liquide de l'échangeur (21). Le circuit comporte ensuite un préchauffeur (3) qui extrait de la chaleur d'une source chaude et permet d'augmenter encore la température du fluide pour l'amener en phase liquide saturée haute pression (d) sans variation de pression autre que celle due aux pertes de charges de charges de l'échangeur (3). Le circuit comporte ensuite un générateur 90 de vapeur (4) qui extrait de la chaleur d'une source chaude et qui permet d'amener le fluide en phase vapeur saturée haute pression (e) sans variation de pression autre que celle due aux pertes de charges de l'échangeur (4). Le circuit comporte ensuite un surchauffeur (5) qui extrait de la chaleur d'une source chaude et qui permet d'amener le fluide en phase vapeur surchauffée haute pression (f) sans 95 variation de pression autre que celle due aux pertes de charges de l'échangeur (5). Le circuit comporte ensuite un dispositif de détente (6) permettant d'extraire du fluide de l'énergie mécanique et produisant une détente du fluide l'amenant à pression intermédiaire (p2) en phase surchauffée (g). Cette vapeur surchauffée (g) sera ensuite refroidie pour atteindre un état de vapeur saturée à pression 100 intermédiaire (h) sans variation de pression que celle due aux pertes de charge de la branche vapeur de l'échangeur (21). L'énergie thermique ainsi tirée de la branche vapeur de l'échangeur (2v) étant employée pour chauffer le fluide dans la branche liquide (21). Le circuit comporte ensuite un dispositif de détente (7) permettant de détendre le fluide sous forme de vapeur surchauffée basse pression (pl) (i) et d'en - 4 - 105 extraire de l'énergie mécanique. Le circuit comporte ensuite un refroidisseur (8) qui extrait de la chaleur du fluide pour la communiquer à une source froide de façon à diminuer la température du fluide pour l'amener en phase vapeur saturée basse pression (j) sans variation de pression autre que celle due aux pertes de charges de charges de l'échangeur (8). Le circuit comporte finalement un condenseur (9) qui 110 permet, sans autre variation de pression que celle due à l'échangeur (9) d'amener le fluide sous forme liquide saturée basse pression en transmettant l'énergie thermique extraite du fluide à la une source froide.The device according to the invention makes it possible to reduce the problems of additional cost and of decreasing the mechanical energy recovered during the expansion which occurs with the use of a regenerator. It comprises a succession of elements for subjecting a drying working fluid a number of transformations described below. The components, and the transformations they operate, are described in the flow order of the fluid in the circuit. A compressor (1) supplies the fluid from the low pressure state (pl) liquid (a) to the high pressure state (p3) liquid (b). The circuit then comprises a regenerative heat exchanger (2) whose liquid branch (21) makes it possible to increase the temperature of the fluid in the high pressure liquid state (c) without a change in pressure other than that due to the losses of 85 charges. said liquid branch of the exchanger (21). The circuit then comprises a preheater (3) which extracts heat from a hot source and makes it possible to further increase the temperature of the fluid to bring it into the saturated high-pressure liquid phase (d) without any change in pressure other than that due to to the losses of loads of the exchanger (3). The circuit then comprises a steam generator 90 (4) which extracts heat from a hot source and which makes it possible to bring the high pressure saturated vapor phase fluid (e) without any pressure variation other than that due to the losses of exchanger charges (4). The circuit then comprises a superheater (5) which extracts heat from a hot source and which makes it possible to bring the high-pressure superheated vapor fluid (f) without any pressure variation other than that due to the pressure losses of the exchanger (5). The circuit then comprises an expansion device (6) for extracting fluid from the mechanical energy and producing an expansion of the fluid bringing it to intermediate pressure (p2) in the superheated phase (g). This superheated steam (g) will then be cooled to reach a state of saturated vapor at intermediate pressure (h) with no variation in pressure than that due to pressure drops of the steam branch of the exchanger (21). The thermal energy thus drawn from the steam branch of the exchanger (2v) is used to heat the fluid in the liquid branch (21). The circuit then comprises an expansion device (7) for expanding the fluid in the form of superheated low pressure steam (pl) (i) and extracting mechanical energy therefrom. The circuit then comprises a cooler (8) which extracts heat from the fluid to communicate it to a cold source so as to reduce the temperature of the fluid to bring it into the low pressure saturated vapor phase (j) without pressure variation other than that due to the losses of charges of the exchanger (8). The circuit finally comprises a condenser (9) which makes it possible, without any other variation of pressure than that due to the exchanger (9), to bring the fluid in liquid form saturated low pressure by transmitting the thermal energy extracted from the fluid to the fluid. a cold source.

115 Selon les modes particuliers de la réalisation : ^ le préchauffeur (3), le générateur de vapeur (4) et le surchauffeur (5) peuvent être un seul et même échangeur. ^ le surchauffeur (5) peut être omis, auquel cas la détente réalisé par le 120 dispositif de détente (6) commence à partir de l'état (e) où le fluide est à l'état de vapeur haute pression saturée, le reste du cycle n'étant pas modifié. ^ les dispositifs de détente employés) peuvent être des turbines. ^ les dispositifs de détente employés) peuvent être de type volumétrique.According to particular embodiments of the embodiment: the preheater (3), the steam generator (4) and the superheater (5) can be one and the same exchanger. the superheater (5) can be omitted, in which case the expansion performed by the expansion device (6) starts from the state (e) where the fluid is in the saturated high pressure vapor state, the rest of the cycle not being modified. the expansion devices employed) may be turbines. the expansion devices used) can be volumetric type.

125 La solution technique proposée s'appuient sur deux constatations. D'une part, les pertes de charges liées à un échangeur dans la portion du cycle en phase vapeur 130 sont globalement stables (pour fixer les idées, nous prendrons ici 20kPa). D'autre part, en supposant que la détente se fait en au moins deux étages, l'énergie mécanique fournie par la détente au travers d'un dispositif de détente - mettons ici une turbine - est à peu près proportionnel au taux de détente. Or il est fréquent que la pression de condensation (pour fixer les idées, nous prendrons ici 40kPa) soit du 135 même ordre de grandeur que la perte de charge. Dans ce cas, le taux de détente est fortement impacté par la présence ou non d'un régénérateur. En effet - 5 - supposons par exemple que la dernière détente à lieu entre 200 kPa et 40kPa (donc sans régénérateur), le taux de détente est donc de 5. Si maintenant, on positionne un régénérateur en aval de la dernière turbine, le taux de détente passe à 200 / 140 (40+20) = 3.33. Si par contre on positionne le régénérateur en amont de la dernière turbine de détente vaudra alors (200-20)/40 = 4.5. On voit donc que l'on a intérêt à positionner le régénérateur au milieu de la détente.125 The proposed technical solution is based on two findings. On the one hand, the pressure losses linked to an exchanger in the portion of the vapor phase cycle 130 are generally stable (to fix the ideas, we will take 20kPa here). On the other hand, assuming that the expansion is done in at least two stages, the mechanical energy provided by the expansion through an expansion device - let's put here a turbine - is roughly proportional to the expansion rate. But it is common that the condensation pressure (to fix the ideas, we will take here 40kPa) is the same order of magnitude as the pressure drop. In this case, the rate of expansion is strongly impacted by the presence or absence of a regenerator. For example, suppose that the last expansion takes place between 200 kPa and 40 kPa (thus without regenerator), the expansion rate is therefore 5. If we now position a regenerator downstream of the last turbine, the rate of relaxation goes to 200/140 (40 + 20) = 3.33. If, on the other hand, the regenerator is positioned upstream of the last expansion turbine, then it will be worth (200-20) / 40 = 4.5. So we see that it is advantageous to position the regenerator in the middle of the trigger.

145 Les dessins annexés illustrent l'invention : ^ La figure 1 représente le cycle sur un digramme thermodynamique avec en abscisse l'entropie et en ordonnée la température. Les traits les plus épais représentent la trajectoire des états du fluide sur le diagramme, en tirets sur 150 les parties régénérés et en trait plein ailleurs. Les traits sous forme de tirets d'épaisseur moyenne représentent les courbes de rosée et d'ébullition. Les courbes fines alternant points et tirets représentent des courbes isobares. Dans cette figure, le cycle est présenté avec surchauffe. 155 ^ La figure 2 représente le cycle thermodynamique sans surchauffe de la même façon que sur la figure 1 ^ La figure 3 représente le cycle avec la succession des composants.The accompanying drawings illustrate the invention: FIG. 1 represents the cycle on a thermodynamic diagram with the abscissa entropy and ordinate temperature. The thickest lines represent the trajectory of the states of the fluid on the diagram, in dashes on 150 the regenerated parts and in solid lines elsewhere. The lines in the form of dashes of average thickness represent the curves of dew and boiling. Fine curves alternating dots and dashes represent isobaric curves. In this figure, the cycle is presented with overheating. FIG. 2 represents the thermodynamic cycle without overheating in the same way as in FIG. 1. FIG. 3 represents the cycle with the succession of components.

160 Dans la forme de réalisation de la figure 1, en choisissant en plus de prendre comme fluide de travail du toluène, le dispositif comporte la série de composants décrits ci-après. Un compresseur (1). Celui-ci amène le fluide de l'état basse pression (pl) liquide (a) 165 (température de 29°C, pression de 4.89 kPa) à l'état haute pression (p3) liquide (b) (température de 31.3°C , pression de 2571.6 kPa). Le circuit comporte ensuite un échangeur de chaleur régénérateur (2) dont la branche liquide (21) permet d'augmenter la température du fluide à l'état liquide - 6 - haute pression (c), soit une variation de pression de -20kPa due aux pertes de 170 charge dans l'échangeur (température de 106.3°C, pression de 2551.6 kPa). Le circuit comporte ensuite un préchauffeur (3) qui extrait de la chaleur d'une source chaude et permet d'augmenter encore la température du fluide pour l'amener en phase liquide saturée haute pression (d), puis un générateur de vapeur (4) qui extrait de la chaleur d'une source chaude et qui permet d'amener le fluide en phase 175 vapeur saturée haute pression (e) puis un surchauffeur (5) qui extrait de la chaleur d'une source chaude et qui permet d'amener le fluide en phase vapeur surchauffée haute pression (f) (température de 281°C, pression de 2531.6 kPa), chacun des trois échangeurs précités ayant une perte de charge de 20kPa.In the embodiment of FIG. 1, in addition to choosing toluene as the working fluid, the device comprises the series of components described hereinafter. A compressor (1). This brings the fluid from the low pressure state (pl) liquid (a) 165 (temperature 29 ° C, pressure 4.89 kPa) to the high pressure state (p3) liquid (b) (temperature 31.3 ° C). C, pressure of 2571.6 kPa). The circuit then comprises a regenerative heat exchanger (2) whose liquid branch (21) makes it possible to increase the fluid temperature in the high-pressure liquid state (c), ie a pressure variation of -20 kPa due the losses of 170 charges in the exchanger (temperature of 106.3 ° C, pressure of 2551.6 kPa). The circuit then comprises a preheater (3) which extracts heat from a hot source and makes it possible to further increase the temperature of the fluid to bring it into the saturated high-pressure liquid phase (d) and then a steam generator (4). which extracts heat from a hot source and which makes it possible to bring the fluid into the high-pressure saturated vapor phase (e) and then a superheater (5) which extracts heat from a hot source and which makes it possible to bringing the high pressure superheated vapor fluid (f) (temperature of 281 ° C., pressure of 2531.6 kPa), each of the three aforementioned exchangers having a pressure drop of 20 kPa.

180 Le circuit comporte ensuite un dispositif de détente (6) ayant une efficacité isentropique de 85% permettant d'extraire du fluide de l'énergie mécanique et produisant une détente du fluide l'amenant à pression intermédiaire (p2) en phase surchauffée (g) (température de 198°C, pression de 169 kPa). Cette vapeur surchauffée (g) sera ensuite refroidie par la branche vapeur de 185 l'échangeur (21) pour atteindre un état de vapeur saturée à pression intermédiaire (h) (température de 125.70°C, pression de 149 kPa) avec donc une variation de pression de 20 kPa due aux pertes de charge. L'énergie thermique ainsi tirée de la branche vapeur de l'échangeur (2v) étant employée pour chauffer le fluide dans la branche liquide (21).The circuit then comprises an expansion device (6) having an 85% isentropic efficiency for extracting fluid from the mechanical energy and producing an expansion of the fluid bringing it to intermediate pressure (p2) in superheated phase (g). ) (temperature of 198 ° C, pressure of 169 kPa). This superheated steam (g) will then be cooled by the steam branch 185 of the exchanger (21) to reach a state of saturated steam at intermediate pressure (h) (temperature of 125.70 ° C., pressure of 149 kPa) with a variation of pressure of 20 kPa due to pressure drop. The thermal energy thus drawn from the steam branch of the exchanger (2v) is used to heat the fluid in the liquid branch (21).

190 Le circuit comporte ensuite un deuxième dispositif de détente (7) permettant de détendre le fluide sous forme de vapeur surchauffée basse pression (pl) (i) (température de 72°C, pression de 10 kPa) et d'en extraire de l'énergie mécanique. Le circuit comporte ensuite un refroidisseur (8) qui extrait de la chaleur du fluide pour la communiquer à une source froide de façon à diminuer la température du 195 fluide pour l'amener en phase vapeur saturée basse pression (j) sans variation de pression autre que celle due aux pertes de charges de charges de l'échangeur (8). Le circuit comporte finalement un condenseur (9) qui permet, sans autre variation de pression que celle due à l'échangeur (9) d'amener le fluide sous forme liquide saturée basse pression en transmettant l'énergie thermique extraite du fluide à la 200 une source froide. - 7 - Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux installations produisant de l'électricité grâce à une génératrice électrique employant un mouvement mécanique, telles que les centrales électriques et les blocs électrogènes. 205 210The circuit then comprises a second expansion device (7) for expanding the fluid in the form of superheated low pressure vapor (pl) (i) (temperature of 72.degree. C., pressure of 10 kPa) and extracting it therefrom. 'mechanical energy. The circuit then comprises a cooler (8) which extracts heat from the fluid to communicate it to a cold source so as to reduce the temperature of the fluid to bring it into the low pressure saturated vapor phase (j) without pressure variation other than that due to the losses of charge charges of the exchanger (8). The circuit finally comprises a condenser (9) which allows, without any other variation of pressure than that due to the exchanger (9), to bring the fluid in liquid form saturated low pressure by transmitting the thermal energy extracted from the fluid to the 200 a cold source. The device according to the invention is particularly intended for installations producing electricity by means of an electric generator using a mechanical movement, such as power plants and electric generators. 205 210

Claims

CLAIMS1) Device for converting thermal energy into mechanical energy characterized in that it is a succession of elements for subjecting a drying working fluid a number of transformations, which are, in the flow order of the fluid in the circuit, a compressor (1) which brings the fluid from the low pressure state (pl) liquid (a) to the high pressure state (p3) liquid (b), the liquid branch d a regenerative heat exchanger (21) which makes it possible to increase the temperature of the fluid in the high-pressure liquid state (c) without any change in pressure other than that due to the pressure drops of the liquid branch of the exchanger (21) ), a preheater (3) which extracts heat from a hot source and makes it possible to further increase the temperature of the fluid to bring it into the high pressure saturated liquid phase (d) without pressure variation other than that due to the pressure losses of the exchanger (3), a steam generator (4) which extracts heat from a hot source and which makes it possible to bring the fluid into the high-pressure saturated vapor phase (e) without any change in pressure other than that due to the pressure losses of the exchanger (4), a superheater (5) which extracts heat from a hot source and which makes it possible to bring the superheated high pressure vapor fluid (f) without pressure variation other than that due to the losses charge of the exchanger (5), an expansion device (6) for extracting fluid from the mechanical energy and producing an expansion of the fluid bringing it to intermediate pressure (p2) in the superheated phase (g ), which superheated steam will then be cooled to reach a state of saturated vapor at intermediate pressure (h) without pressure variation that that due to pressure drops of the steam branch of the exchanger (21), the thermal energy thus drawn the steam branch of the exchanger (2v) being used ee for heating the fluid in the liquid branch (21), an expansion device (7) for expanding the fluid in the form of superheated steam low pressure (pl) (i) and extracting mechanical energy a cooler (8) which extracts heat from the fluid to communicate it to a cold source so as to reduce the temperature of the fluid to bring it into the low pressure saturated vapor phase (j) without pressure variation other than that due to the losses of charge charges of the exchanger (8), and finally of a condenser (9) which allows, without other variation of pressure than that due to the exchanger (9) to bring the fluid in liquid form saturated low pressure by transmitting the thermal energy extracted from the fluid to the cold source.

2) Device according to claim 1 characterized in that the preheater (3), the steam generator (4) and the superheater (5) may be a single exchanger.

3) Device according to any one of the preceding claims characterized in that the superheater (5) can be omitted, in which case the trigger 45 made by the expansion device (6) starts from the state (e) where the fluid is in the state of saturated high pressure vapor, the remainder of the cycle not being modified.

4) Device according to any one of the preceding claims characterized in that the expansion devices employed are turbines.

5) Device according to any one of claims 1 to 3 preceding 50 characterized in that the relaxation devices employed are volumetric type.