WO2014191689A1 - Device for converting thermal energy into mechanical energy and facility comprising such a device - Google Patents

Device for converting thermal energy into mechanical energy and facility comprising such a device Download PDF

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WO2014191689A1
WO2014191689A1 PCT/FR2014/051269 FR2014051269W WO2014191689A1 WO 2014191689 A1 WO2014191689 A1 WO 2014191689A1 FR 2014051269 W FR2014051269 W FR 2014051269W WO 2014191689 A1 WO2014191689 A1 WO 2014191689A1
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WO
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liquid
enclosure
hot
cold
water
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Application number
PCT/FR2014/051269
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French (fr)
Inventor
Claude FAVY
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Storewatt
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/005Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for by means of hydraulic motors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a device for converting thermal energy into mechanical energy. It applies to the conversion of thermal energy between a hot source and a cold source with a small difference in temperature and more particularly to the thermal energy of the seas.
  • the thermal energy of the seas is the temperature difference between the surface layers and the deep layers of the oceans, which reaches nearly 20 ° C in the intertropical zones.
  • the temperature of the hot source corresponds to extremely low vapor pressures of the order of three hundredths of a bar.
  • the density of the steam is very low and it is therefore necessary to pass through the turbine an extremely high volume flow which implies both very high rotor diameters and high peripheral speeds.
  • the centrifugal forces on the elements of the turbine then become too important for powers from a few MW.
  • the inertia of the turbine also becomes very important which can generate problems of coupling to the electrical network. This open cycle is therefore less and less considered for powers greater than a few MW.
  • m istlift will hereafter refer to a process by which drops of hot fluid are raised against gravity by their own vapor as a result of the difference in vapor pressure between the bottom hot portion and the top portion.
  • cold device it being understood that the terms “hot” and “cold” will be included here relatively to each other, being “hot” which is at a temperature above what is “cold”.
  • the droplets of hot water must also be captured by a spray of cold water droplets with which they coalesce.
  • the device according to the invention while retaining the principle of mistlift process, that is to say water droplets driven upwards against gravity by their own steam, provides an answer to the difficulties related to devices that have been proposed in the prior art, and in particular:
  • the device makes it possible to fuse and transmit the kinetic energy of the hot water droplets with a stable and well-established liquid monophasic flow which ensures the minimum of energy losses to the device;
  • the device is insensitive to platform movements in the case of a floating device and allows a simple adjustment of its operation when the cold fluid and hot fluid temperatures vary;
  • Droplets or “microdroplets” denote drops of liquid diameter from about ten microns to a few millimeters.
  • fig refers to a cluster of droplets (several millions to billions per cubic meter) dispersed in the vapor generated by their own partial evaporation.
  • the invention proposes a device for converting into mechanical energy the thermal energy contained in a first so-called hot liquid from a hot source and a second so-called cold liquid from a cold source, the temperature of the hot liquid. being greater than the temperature of the cold liquid, the device comprising at least:
  • a generator and fog accelerator assembly in the fog generation and accelerating zone, for generating from the hot liquid a mist formed of hot liquid droplets dispersed in the vapor formed by their own partial evaporation and accelerating by detente this two-phase fluid at an ascending speed, that is to say comprising at least one component in the vertical direction directed towards the upper part of the enclosure; condensing means in the collection zone for condensing the produced vapor by cooling with the cold liquid;
  • evacuation means in the upper part of the enclosure allowing the evacuation of all or part of the liquid from the enclosure;
  • the device comprises at least one so-called support surface extending at least partially in the capture zone, the support surface being inclined at an angle of between 0 and 20 ° with respect to the vertical direction and having a normal whose component parallel to the vertical direction is directed towards the upper part of the enclosure, the hot water droplets accelerated out of the zone of generation and fog acceleration of the enclosure to integrate by communicating all or part of their kinetic energy in a liquid layer formed by at least the coalescence of the hot water droplets on the support surface, the layer of liquid flowing on the support surface with an ascending speed.
  • the sheet of liquid is then supported by the support wall, limiting the influence of gravity on the sheet of liquid and facilitating its upward movement.
  • the cycle of transformation of thermal energy into mechanical energy in the enclosure is notably more robust and less sensitive to variations in environmental conditions.
  • the device may furthermore comprise non-condensed evacuation means in the upper part of the enclosure allowing evacuation of the non-condensable gases and the fraction of vapor that would not have been condensed. between the lower part and the upper part of the enclosure.
  • the device may further comprise liquid injection means on the support surface, in order to contribute to the formation of the liquid layer on the support wall and for capturing the droplets of the fog moving in the enclosure.
  • the liquid injection means for forming the liquid layer comprise for example at least one liquid injection nozzle positioned in the chamber to form the layer of liquid flowing on the support surface with an initial upward velocity.
  • the injection means for forming the sheet of liquid may be able to be connected to a source of cold liquid outside the device, or to a source of hot liquid outside the device. device or be connected to the upper part of the enclosure, so that they are fed by the recirculation of at least a portion of the liquid collection means.
  • the condensation means comprise at least one spray nozzle for projecting into the chamber a spray of cold liquid animated with an ascending speed, substantially parallel to the wall, so that the sheet of liquid is between the first cold liquid spray and the support surface.
  • the condensation means comprise at least one spray nozzle for projecting a spray of cold water animated with an ascending speed and substantially parallel to the flow of droplets along a surface opposite to the support surface inside the enclosure.
  • the device may comprise means for controlling and controlling the energy recovery means taking into account the conditions prevailing in the enclosure.
  • the energy recovery means comprise for example at least one reversible turbine which can be used as a pump.
  • the energy recovery means are associated with the means for feeding the liquid to the injection means of the liquid layer and / or to the means for supplying the hot liquid and / or to the means for supplying the liquid. evacuation of the liquid.
  • the device may comprise means for flotation in water, so that it can be installed for example directly in an area such as an ocean or a lake.
  • the invention proposes an installation for converting into mechanical energy of thermal energy comprising a hot source and a cold source, the installation further comprising a device as presented above and in which the hot source is water on the surface of a body of water, the means for supplying the hot liquid being in fluid connection with the hot source, and the cold source is water at depth of the same body of water , the means for supplying the cold liquid being in fluid connection with the cold source.
  • the body of water is for example an ocean.
  • Fig. 1 is a diagram showing the mistlift device among the prior art as disclosed in US 4,441,321.
  • Figure 2 is a diagram showing a top view of a honeycomb device of the prior art, as proposed in US 2013/0031903.
  • Fig. 3 is a diagram showing a vertical sectional view of a honeycomb cell using a cold water convergent spray from the prior art as proposed in US 2013/0031903.
  • Fig. 4 is a diagram showing a vertical sectional view of a honeycomb cell using a cold water divergent spray of the prior art, as proposed in US 2013/0031903.
  • FIG. 5 is a diagram showing a vertical sectional view of a honeycomb cell using a combination of cold water convergent and divergent sprays among the prior art, as proposed in US 2013/0031903.
  • FIG. 6 represents a schematic diagram seen in vertical section of a first embodiment of an enclosure of a device according to the present invention.
  • FIG. 7 represents a detailed view of FIG. 6, illustrating an embodiment of the zone around one or more nozzles for injecting a liquid layer and a spray of cold water.
  • FIG. 8 represents a second embodiment of the enclosure of FIG. 6 in which the water of the liquid layer comes from a partial recirculation of the water supplying an upper collector.
  • FIG. 9 represents a third embodiment of the enclosure of FIG. 6 in which the water of the liquid layer comes from hot water in the immediate vicinity of the device.
  • FIG. 10 represents a first embodiment of a complete device composed of several enclosures of FIGS. 6 to 9 in a floating configuration in vertical section.
  • FIG. 11 represents in section view from above the device represented in FIG.
  • FIG. 12 represents a schematic diagram seen in vertical section of a second embodiment of the device of the present invention, in the form of a cone of revolution.
  • Figure 13 shows a schematic diagram seen in vertical section of a fifth embodiment of an enclosure component of the device of the present invention and comprising a plurality of support surfaces.
  • the devices represented in the various figures are adapted for ⁇ , namely that the hot liquid designated hot water here is seawater extracted surface at a temperature that can generally vary between 20 and 30 ° C (degrees Celsius) and the cold liquid designated by cold water is seawater extracted from the depths (generally between 500 and 1500m deep) and at a temperature of between approximately 5 and 10 °, conditions which are found especially in the oceans. intertropical zones.
  • the devices described could of course operate in a different context than ⁇ with hot and cold fluids different from seawater, for example with geothermal energy and hot water coming from underground and cold water coming from a river, or with industrial heat recovery, or at temperatures substantially different from those indicated above with the condition of adaptations to the device obvious to a specialist.
  • FIG 1 shows the process described in US 4,441,321.
  • the device comprises a chamber 102, or enclosure, extending in the vertical direction.
  • the vertical direction is taken here with reference to gravity. Therefore, the terms “above”, “on”, etc., “below”, “under”, etc. and “high”, “low”, etc. “Lower”, “higher”, etc. will be taken with reference to the natural orientation of the figures, which is vertical.
  • Hot water 101 taken at the surface 100 of an ocean is injected into the enclosure, at the bottom, with an ascending vertical speed by a device 104 generating fog in a lower part of an enclosure 102 making it possible to produce a a multitude of microdroplets inside the enclosure 102 where a high vacuum is maintained.
  • Microdroplets under the effect of vacuum, partially vaporize (flash vaporization). The vapor is then relaxed in an area of the enclosure 102 in which the walls of the enclosure 102 apart, forming a vertical divergence 108, in which the steam communicates part of its energy to the hot water microdroplets by raising them against gravity.
  • Cold water pumped from the depths is injected into the chamber 102, along the walls, halfway up the chamber 102, above the vertical divergent 108, in the form of a spray 106 with an initial upward velocity.
  • This spray 106 is itself driven upwards, in an upper part of the enclosure 102, by the assembly formed by the droplets of hot water and steam.
  • This spray 106 of cold water gradually condenses the steam in the upper part of the enclosure.
  • the assembly formed by the cold water spray 106, the hot water droplets and the remaining vapor converge at the top of the enclosure to form a liquid jet.
  • the liquid part is released into the ocean.
  • a vacuum pump 12 to evacuate the non-condensable out of the enclosure 102.
  • the energy of the device is recovered by means of a hydraulic turbine 1 16 inserted into the feed channel of the hot water 101.
  • this device has the disadvantage of requiring very large steam passage sections (given the very low density of the steam and its initial speed necessarily limited, the pressure upstream of the fog generator being diminished by the pressure drop due to the hydraulic turbine) associated with very high enclosure heights 102.
  • very large steam passage sections given the very low density of the steam and its initial speed necessarily limited, the pressure upstream of the fog generator being diminished by the pressure drop due to the hydraulic turbine
  • such a device of 4 MW for ⁇ would be 20m in diameter for nearly 1 00m high.
  • the droplets will therefore have to travel from the lower part of the enclosure 102 to the upper part this long distance with a very high probability of collision between the droplets or with the walls of the enclosure 102.
  • the dimensions and speeds of the droplets become increasingly heterogeneous as collisions and coalescence phenomena, resulting in different droplet speeds.
  • Each collision is a loss of energy for the device, ultimately resulting in a significant loss of energy.
  • the largest droplets will be little or no steam and may fall back into the chamber.
  • the convergence of the droplets to form a single jet can not be done without a significant loss of energy.
  • the contact surface between the spray 106 of cold water and the steam must be very important, requiring a fine atomization of the cold water spray to obtain the heat exchange necessary for a total condensation of steam by water cold. Under these conditions, the collisions of the droplets composing the cold water spray and the droplets of hot water then transforming into a single liquid jet should consume a lot of energy during successive collisions.
  • cold water spray 106 It is indeed a free spray, not leaning and being guided against the effect of gravity by any wall. It will therefore necessarily tend to move away from the wall of the enclosure 1 02 under the effect of gravity. It is unlikely that collisions with the hot water droplets will keep the cold spray 106 pressed against the wall.
  • the cold spray 106 will therefore be unstable and subject to the energetic conditions of the system (for example, to variations in cold water or hot water temperatures). making his geometry unstable and his capture random. Its geometry will be particularly disturbed and random at the top of the device. In the same way, in the case of a floating device, the movements of the assembly will necessarily disturb the geometry of the cold water jet.
  • Figures 2, 3, 4 and 5 show the device proposed in US 2013/0031903.
  • the device proposed in this document is based on the mistlift process by proposing variants in particular to solve the problems related to the disturbances of the cold water spray.
  • FIG. 2 represents a top view of a plurality of cells 202, or enclosures, each being delimited by a wall 206.
  • the enclosures 202 are arranged vertically and adjacent, and are grouped together in a platform 200, and in each of which the mistlift process is reproduced.
  • the main advantage of this configuration is to allow a greater heat exchange surface between steam to condense and cold water.
  • the speakers 208 in the center of the platform 208 are dedicated to the supply of cold water.
  • FIG. 3 there is illustrated a column 300, defining a vacuum chamber 308, wherein a mist, a mixture of droplets and steam, is created in the lower part by a generator 306 fog.
  • a mist a mixture of droplets and steam
  • the steam moves up the column. It is first relaxed in a divergent 310. Cold water 312 is injected at a point
  • the column 600 comprises a central conduit 604.
  • the cold water is fed to a point 606 of injection, and forms a conical cold water spray, diverging upwards, surrounded by the mist 602 from the generator 608 fog.
  • the cold water spray provides a heat exchange surface 614 with the droplets of the mist 602.
  • the condensed water is recovered in a basin 618 at the top of the column 600.
  • FIG. 5 shows a column 650 combining the two configurations of the cold water spray of FIGS. 3 and 4, with a cold central duct 654, and forming a cone in the condensation zone surrounded by a mist 656, a spray 652 annular cold water surrounding fog
  • the cold water spray forms a free spray that is to say that it is not guided relative to the gravity forces by any bearing surface, the potential bearing surfaces lying at the top cold water spray.
  • the set comprising the cold water spray and the hot water droplets is transformed into a single jet (by successive coalescences) at the top of the enclosure.
  • the remaining free spray, its geometry and in particular its trajectory can vary according to the kinetic energy transmitted by the droplets of hot water (itself dependent on the temperatures of the hot and cold water and the conditions of spraying hot water) and possible movements of the whole device when it is floating as well as other dynamic instabilities.
  • the recovery of the jet at the top of the enclosure becomes difficult. It must be noted that the jet recovery system must intervene when its upward speed is minimum in order to minimize energy losses of the system.
  • the jet is, in the upper zone of the enclosure, at low speed, the influence of gravity on its direction relative to the vertical becomes very sensitive because the jet is free.
  • FIGS. 6 to 13 show an installation comprising the device floating in an expanse of water, for example an ocean.
  • the drawings are purely schematic and serve the purpose of helping to understand the device.
  • scales and angles are not preserved.
  • the device is presented in an ETM configuration.
  • the installation comprising a floating device has many advantages, the installation can include the device in any other configuration, on land, laid and semi-immersed or any other configuration compatible with its operation.
  • the device is placed in an environment comprising a so-called hot source and a so-called cold source.
  • the hot source contains a hot fluid
  • the cold source contains a cold fluid.
  • the terms "hot” and "cold” will be included here relative to each other, the hot liquid being at a temperature higher than the cold liquid.
  • the hot source is constituted by the water 28 of the ocean near the surface 22 of the ocean 37, which is at a temperature higher than that of the water located at depth, and constituting the cold source. Therefore, in the following example, the hot fluid is hot water from the ocean and the cold fluid is cold water from the ocean.
  • the hot source and the cold source are constituted by other means.
  • FIG. 6 represents a schematic view in vertical section of an enclosure 1 according to a first embodiment, making it possible to understand the operation of the device proposed in the present invention application.
  • FIG. 6 does not represent the whole of the floating device according to the present invention but only a schematic diagram making it possible to understand its operation, the conditions necessary for its flotation in good conditions not being taken into account in this figure.
  • the means for supplying hot water and cold water are not shown in the figures.
  • the device comprises at least one enclosure 1, in practice a plurality of enclosures 1 as will be explained later, delimited by a side wall 7. Means, not shown, are implemented to maintain a partial vacuum inside the chamber 1, so that the pressure inside the chamber 1 is less than the external pressure.
  • the characteristics of the lateral wall 7 enable it to withstand the pressure difference between the inside and the outside of the enclosure 1.
  • the enclosure 1 extends, in a vertical direction A, from a lower portion 8 to an upper portion 9.
  • the vertical direction A is taken here with reference to gravity, when the device is installed.
  • the vertical direction A is substantially coincident with the direction of gravity.
  • the terms “above”, “on”, “below”, “below”, etc. "Lower”, “higher”, etc. should be understood with reference to the vertical direction A and the natural orientation of the figures, it being understood that in the figures, the lower part 8 is located under the upper part 9.
  • the lower part 8 and the lower part 9 are not necessarily aligned in the vertical direction A.
  • the enclosure 1 extends in a general direction inclined with respect to the vertical direction A.
  • the chamber 1 comprises a so-called fog generation and acceleration zone 30 extending from the lower part 8 and a so-called capture zone 31, extending from zone 30 for generating and accelerating fog up to the upper part 9.
  • the device comprises at least one means for supplying hot water into the lower part of the enclosure, in fluid connection with a hot water source.
  • hot water is collected in the upper part of the ocean 37 near the surface 22, and is fed through a supply pipe 2, in fluid connection with the hot source, in the lower part. of the enclosure 1.
  • a pump can be set up to pump hot water.
  • the hot water may be filtered beforehand and a first degassing of the non-condensable gases at the temperatures envisaged may be carried out before it is introduced into the chamber 1 via the hot water supply pipe.
  • the device comprises in the embodiment shown a fog generator 4 placed in the chamber 1, in a lower part of the zone 30 for generating and accelerating fog, the generator 4 being preceded, in the direction of circulation of the hot water 28 from the supply pipe 2, a distributor 3 in the lower part 8.
  • fig generator here means any device or set of devices for generating a mist of liquid droplets, dispersed in their own vapor.
  • a multitude of hot water jets of small diameter rapidly turning into droplets 23 are then produced by the fog generator 4 in the zone 30 of generating and accelerating fog.
  • the droplets 23 are animated at the output of the mist generator 4 with an upward initial speed 5 inclined at an angle ⁇ relative to the vertical A, the module of which is dependent on the pressure in the distributor 3 and the direction determined by the orientation of the fog generator 4.
  • an ascending speed must be understood here with reference to the vertical direction A, in the direction going from the lower part 8 to the upper part 9 of the enclosure 1.
  • an ascending speed comprises at least one vertical component directed towards the high part 9 of the enclosure 1.
  • a mist 6 formed of a mixture of very low pressure steam (for example about 2.4 KPa) and droplets 23 is therefore formed at the output of the mist generator 4, in the zone 30 of generation and acceleration of fog, the mass of vapor representing a few percent of the mass of liquid water in the form of droplets and its volume more than 500 times the volume of the liquid.
  • the droplets 23 and the steam are animated at the generator output 4 of the same initial upward velocity.
  • the upper part 9 of the chamber 1 is kept at a lower temperature (about 13 ° C.) and therefore at a vapor pressure (for example about 1 .2 KPa) lower than the pressure in the lower part 8, the steam leaving the fog generator 4 is thus sucked through the zone 30 for generating and accelerating fog and moves rapidly towards the zone 31 for capturing the chamber 1.
  • the section variation of the chamber 1 in the upper part of the zone 30 for generating and accelerating fog above the fog generator 4 makes it possible to control the expansion of the steam during the upward movement of the vapor, knowing that the droplets under the effect of the decrease in pressure continue to produce steam while cooling, and can guide the flow of droplets in a direction substantially identical to that of the initial speed to reach a speed 5 'at the exit of zone 30.
  • the steam under the effect of the friction forces and viscosity, communicates part of its kinetic energy to the droplets 23.
  • the friction forces proportional to the square of the radius of the droplet 23
  • the forces of gravity proportional to the cube of the radius of the droplet 23.
  • the droplets 23 undergo therefore an acceleration towards the upper part 9 of the enclosure 1.
  • the droplets 23 cool down, producing more steam.
  • the expansion of the steam in the fog generation and acceleration zone above the fog generator 4 is controlled by progressively increasing the section of the chamber in the fog generation and acceleration zone 30, above the fog generator 4, to form a divergent, or nozzle.
  • This kinetic energy has made it possible both to raise the droplets 23 against gravity in the zone 30 for generating and accelerating fog but also to accelerate them, their speed 5 'at the exit of the part 30 being greater than the speed 5 at the output of the fog generator 4.
  • the previously described combination of the mist generator 4 followed by an expansion nozzle may also be replaced in another embodiment by a multitude of two-phase nozzles, each having at least one convergent corresponding to a hole of the fog generator 4 of the mode.
  • the device 1 comprises a generator and fog accelerator assembly, whether it is formed by the mist generator 4 followed by a nozzle or that it is formed of a multitude of two-phase nozzles, followed or no of a common nozzle.
  • the device further comprises means for injecting liquid into the capture zone 31.
  • one or more injection nozzles 12 for injecting a sheet 13 of liquid water, continuous and monophasic, under the effect of pressure are positioned in the chamber 1 above the zone 30 for generating and accelerating fog, in the zone 31 of capture. They are supplied with water under pressure by one or more feed lines 1 1.
  • This water may be cold water from the depths of the ocean, that is, deeper than hot water near the surface, or hot water captured. in the immediate vicinity of the device or a recirculation of a portion of the water collected in an upper collector 16 placed in the upper part 9 of the chamber 1.
  • Figure 6 shows the configuration in which the pressurized water supplying the injection nozzles 12 is cold water 38 from the depths of the ocean by means of a pipe not shown in the figure.
  • This configuration could make it possible to carry out part of the condensation of the vapor thanks to the liquid layer 13 which will be cold, that is to say at a temperature lower than that of the fog in the chamber 1.
  • the device comprises at least one so-called support surface 14, placed inside the enclosure 1, and extending at least partially in the capture zone 31.
  • the support surface 14 is for example formed on the lateral wall 7 of the enclosure 1.
  • the support surface 14 is inclined at an angle ⁇ between 0 and 20 ° relative to the vertical direction A and has a normal whose component parallel to the vertical direction A is directed towards the upper part 9 of the enclosure 1.
  • the support surface 14 forms a support for any element in contact on the support surface 14 and subjected to its weight.
  • the angle of inclination of the support wall 14 is different from 0 °.
  • the injection nozzles 12 inject cold water along the support surface 14, with an initial upward velocity, that is, directed towards the upper portion 9, substantially parallel to the support surface 14 , so as to form the sheet 13 of liquid water.
  • the web 13 of liquid water rests on the support surface 14, guided towards the upper part 9 against gravity.
  • the support surface 14 may be flat or not, knowing that it must allow the sheet 13 of liquid water to remain continuous in its upward flow.
  • the sheet 13 of liquid intercepts the droplets 23 of hot water from the lower part 8 of the chamber 1 where they were accelerated by the steam in the area 30 generation and fog acceleration. These are integrated in the sheet 13 of liquid by communicating a large part of their kinetic energy, causing the sheet 13 of liquid water to the upper part 9.
  • the angle of incidence between the direction of the velocity 5 'of the droplets 23 and the direction of the velocity of the sheet 13 of liquid water, in the capture zone 31, is small, corresponding to the difference between the angles ⁇ and ⁇ .
  • the device also comprises means for supplying cold water to ensure the condensation of the vapor formed in the chamber 1.
  • the device therefore comprises means for supplying cold water into the zone 31 for capturing the chamber 1, supplying condensing means.
  • the condensation means comprise main condensation means, formed by one of the two following means or a combination of both:
  • the first spray 21 of cold water is located above the sheet 13 of liquid water and is substantially parallel thereto.
  • the droplets of the first cold water spray 21 rise in the chamber 1 along the liquid ply 13 towards the upper part 9. By direct contact, they condense the vapor of the fog. They are finally captured by the sheet 13 of liquid under the effect of gravity and / or shocks with the droplets 23 of hot water.
  • the second spray 19 is for example injected into the area 31 for capturing the chamber 1 along a surface of the side wall 7 which is opposite the support surface 14. Under the effect of their ejection speed, the droplets of the second cold water spray 19 rise in the chamber 1 to the upper part 9 in a path substantially parallel to that of the droplets 23 of hot water. By direct contact, they condense the vapor. They are finally captured by the sheet 13 of liquid water.
  • the lateral wall 7 of the chamber 1, in the capture zone 31, converges towards the upper part 9, so that the section of the chamber 1 decreases towards the upper part 9, the volume of vapor decreasing as and as its condensation.
  • the device comprises, in the upper part 9 of the enclosure 1, means 26 for evacuating the non-condensed, that is to say the species present in the mist of droplets 23 and water vapor that n have not condensed, thus possibly only residual water vapor that has not condensed.
  • the condensation means may comprise auxiliary condensation means 27 installed in the upper part 9 of the enclosure 1 to complete the condensation of steam that would not have been condensed by the main means of vapor condensation. It can be a direct contact exchanger or other and it is for example located in the immediate vicinity of the means 26 for evacuation and is supplied with cold water 38 from the depths.
  • the means 26 for evacuating the non-condensed at the upper part of the chamber 1 allow the evacuation of the uncondensed gases and the residual water vapor.
  • the sheet 13 of liquid water is thus charged, as it moves towards the upper part 8 of the enclosure in the capture zone 31, in droplets 23 of hot water from the mist, condensed vapor and cold water droplets of the first spray 21 and the second spray 1 9 of the main condensation means.
  • a liquid water jet 17 is formed consisting of the water coming from the layer 13 of liquid at the outlet of the injection nozzles 12, the water coming from the droplets of water. hot water 23, water from condensed steam and finally cold water sprays 21 and 1 9 from the main condensation means.
  • the sheet 13 of liquid As the sheet 13 of liquid flows towards the upper part 9 along the support surface 14, the sheet 13 of liquid gradually loses speed under the effect of gravity. If the web 13 of liquid was not guided by the support surface 14 but free, the horizontal component (quasi-constant given the little friction in the vapor) of its speed would become more and more important compared to its vertical component (decreasing due to gravity).
  • the trajectory of the tablecloth 13 of liquid would become random taking into account the effects variables acting on the sheet 13 of liquid, such as shocks with the droplets 23 of hot water, the movements of the device or the variations of the conditions of the environment in which the device is installed. This is the main problem encountered in the aforementioned devices of the prior art.
  • the support surface 14 makes it possible in particular to avoid these problems by keeping the sheet 13 of liquid in a prescribed trajectory favorable to its capture in the upper part 8 by means 15 of capture.
  • the sensing means 15 make it possible to deflect the ply 13 and to discharge it into a collector 16.
  • the liquid sheet 13 created by the injection nozzles 12 in the lower part of the support surface 14 allows a control of the flow rate and the speed of this sheet 13 of liquid and therefore the kinetic energy that the web 13 will have in part high of the device. It also makes it possible to ensure efficient capture of the droplets 23 of hot water such as cold water droplets of the first spray 21 and / or the second spray 19.
  • the sheet 13 of liquid flowing on the support surface 14 is not created by injection nozzles 12 but is created by the first droplets 23 of hot water or the droplets of cold water from the first spray 21 striking the support surface 14 to create by successive contributions the web 13 of continuous liquid flowing on the wall 14 of support.
  • the injection nozzles 12 are not necessary for the device.
  • the device comprises liquid evacuation means for discharging the liquid water jet 17 which arrives at the upper part of the chamber 1.
  • the collector 16 which may take the form of a rectangular channel, in turn feeds one or more downstream conduits 34, said exhaust pipe 34.
  • the mechanical energy generated by the device is captured by means of energy recovery. More specifically, the device comprises one or more hydroelectric groups 29a, 29b, 29c each consisting of a hydraulic turbine and a generator.
  • the hydroelectric group 29a is driven by the flow of liquid 17 flowing out of the manifold 16 into the discharge pipe 34;
  • the hydroelectric group 29b is driven by the flow of pressurized water flowing in the supply line 1 1 supplying the injection nozzles 12.
  • the flow of water 10 supplying the injection nozzles 12 may be cold water from the depths of the ocean, that is to say at a depth greater than that of hot water 28 near the surface, or hot water collected in the immediate vicinity of the device or a recirculation of a portion of the water collected in the upper collector 16; in a third configuration, the hydroelectric group 29c is driven by the hot water flow 28 flowing in the hot water supply pipe 2.
  • the device can include any of these three configurations, or a combination of two of these configurations, or even the three simultaneous configurations.
  • the device is shown in Figure 6 as comprising the three group configurations 29a, 29b, 29c hydroelectric.
  • Any energy uptake decreases the fluid pressure downstream of the hydroelectric group (s) 29a, 29b, 29c. It is, however, necessary for the transformation of the energy generated by the device into mechanical energy and then into electricity.
  • the first configuration 29a makes it possible in particular to recover energy by reducing the load on the flow of liquid flowing in the evacuation pipe 34 by adapting it very exactly to the necessary value (approximately 1 atmosphere) to its rejection in the ocean 37 outside the chamber 1 where there is a very low pressure.
  • This first configuration also allows, the energy being recovered in the form of an elevation of the altitude of the sheet 13 of liquid, to position the upper part 9 of the device in height, above the level 22 of the ocean ( for example 25m) away from the waves.
  • Height should be understood here as designating the vertical dimension.
  • the second configuration 29b has the advantage of being able to adjust, by varying the extracted power, the pressure at the level of the injection nozzles 12 and to be able to adapt this pressure to variations in the conditions (hot water temperatures and / or changing cold water, changing demand power, device movements resulting in different geometry, etc.).
  • the third configuration 29c also makes it possible, by varying the extracted power, to adapt to the conditions, in particular to the temperature of the hot water and to its consequences on the formation of steam and the quantity of energy available.
  • Figure 6 shows the device in the case where it floats in the ocean 37.
  • the device therefore comprises flotation means, not shown.
  • This floating configuration of the device has the advantage of avoiding most of the pumping installations in the device, with the possible exception of the means 26 for evacuating the non-condensed gases and the device supplying the final means 27 for condensing.
  • the pressure differences between the hydrostatic head less the pressure drops in the supply members and the pressure in the chamber 1 can supply the generator 4 fog and the nozzles 12, 20 and 18.
  • jet or nozzle systems have excellent efficiencies (eg 98%) compared to efficiencies below 90% of pump and motor systems.
  • one or more hydroelectric groups 29a, 29b, 29c are reversible ie capable of operating in turbine generator mode and in motor pump mode. In this case, starting the installation and / or its control can be greatly facilitated. Indeed, during the start-up of the installation and during the transitional phases, the sheet 13 of liquid may not have the necessary energy to reach the means 1 5 capture in the upper part 9 1 5, necessary for its evacuation . Additional energy could then be provided by one of the hydroelectric groups 29a, 29b, 29c operating in engine pump mode for the necessary time. We can also mention the possibility of controlling by this means the speed of the tablecloth 13 of liquid, to adjust this speed to allow capture of the droplets 23 of hot water with the least possible energy loss.
  • FIG. 7 represents a detail of the injection zone in the chamber 1 of the embodiment of FIG. 6 of the liquid layer 13 and the cold water spray 21 by the injection nozzle 12 and the first set of spray nozzles.
  • the pressurized water stream which is cold depth water 38 according to the first embodiment, feeds the nozzle 12 which generates the web 13 of liquid.
  • Cold water 38 from the depths of the ocean also feeds the first set of spray nozzles 20 through their feed device 24.
  • the feed device 24 may be a pipe or, in the case where the flow of pressurized water supplying the injection nozzles 12 is cold water 38 from the depths, a simple partition wall the first set of spray nozzles being fed directly by the pressurized water stream.
  • FIG. 8 represents a second embodiment of the chamber 1 of the device, in which the flow of pressurized water supplying the injection nozzle 12 creating the sheet 13 of liquid comes from a recirculation of a part 32 of the flow 17a of liquid flowing in the discharge pipe 34, and from the manifold 16.
  • the flow 17a of liquid flowing in the discharge pipe 34 is divided into a portion 32 becoming the flow pressurized water supplying the injection nozzle 12 and a portion 33 directly discharged into the ocean.
  • This second embodiment makes it possible to use less cold water 38 drawn from the depths of the ocean than in the first embodiment of FIG. 6.
  • This second embodiment makes it possible to obtain a high flow rate for the sheet 13 of liquid and therefore to reduce the necessary height for the same power.
  • the portion 32 of the stream 17a flowing in the discharge pipe 34 is then a mixture of hot and cold water whose temperature depends on their proportion. It will also be necessary to ensure if necessary the condensation of the steam generated by the sheet 13 of liquid.
  • This figure 8 represents the hydroelectric groups 29a, 29c in the first configuration and in the third configuration.
  • FIG. 9 represents a third embodiment in which the flow of pressurized water supplying the injection nozzle 13 of the liquid ply 13 originates from the immediate proximity of the enclosure 1 and is therefore composed of water hot, that is to say water that has not been pumped from the depths of the ocean, but which remains substantially at a temperature close to or even equal to the temperature of the hot water supplying the generator 4 fog.
  • the flow 17a of liquid flowing into the evacuation pipe 34, draining from the collector 1 6, is firstly turbinated by the hydroelectric group 29a of the first configuration before being discharged into the ocean. This configuration makes it possible to use less cold water 38 in the depths of the ocean than in the first embodiment of FIG. 6.
  • FIG. 10 represents, in vertical section XX marked in FIG. 11, the complete device in a first embodiment in which it floats on the ocean, oriented in the vertical direction A as before, taking into account the buoyancy criteria .
  • the scales are not preserved so that the figure is more representative.
  • the device is composed of several enclosures 1 according to one of the embodiments described above.
  • the speakers 1 are positioned in groups of two symmetrically with respect to a plane 39 perpendicular to the section plane X-X.
  • the enclosures 1 are separated by a central structure 35, the assembly being symmetrical with respect to the plane 39 of symmetry. This symmetry makes it possible to ensure the verticality of the plane 39 in floating configuration.
  • the central structure may be partially empty or full, the filler to adjust the buoyancy and stability of the device. It can be made of concrete or steel or a combination of both.
  • the filling material may be concrete or any ballast.
  • the device Since the device has a symmetrical structure with respect to the plane of symmetry, a certain number of means may be common to several enclosures 1.
  • FIGS. 10 and 11 show a cold water inlet duct 38, an upper collector 16, a hydroelectric group 29c in the third configuration, an evacuation duct 34 to the ocean, the means 26 for evacuating the non-condensed gases and a pipe 2 'of hot water supply 28 common to several enclosures 1.
  • FIG. 11 represents the device of FIG. 10 in horizontal section XI-XI marked in FIG.
  • Twelve speakers 1 constitute the device, symmetrical two by two with respect to the vertical plane 39 of symmetry, each group of two speakers 1 being joined to another group of two speakers 1.
  • the central structure constitutes the central part of the device.
  • Each enclosure 1 shows at the level of the X-X cutting plane in Figure 1 0 the support surface 14 on which flows the web 13 of liquid, surmounted by the first spray 21 of cold water.
  • the support surfaces 14 are planes. Flat support surfaces 14 make it possible to ensure a stable flow to the sheet 13 of liquid, avoiding the need to concentrate this web 13 of liquid in the width direction, the width remaining constant. This gives a more efficient device.
  • FIG. 1 1 The outer surface 36 of the wall 7 of the chamber 1 subjected to hydrostatic external pressure has been shown in Figure 1 1 in the form of a vault to ensure good resistance. These arches rest on walls 40 which allow both to transfer efforts to the central structure 35 but also to separate the successive speakers 1. Thus, a floating device having good buoyancy, stability and safety characteristics is obtained.
  • the dimensions could be for a total power of 100MW electric of 200m of length for a total width of 60m and a height of 80m of which 25m above the surface of the ocean.
  • Each enclosure 1 can be used separately or in groups of two which allows both to modulate the power provided by the entire device but also to stop the speakers 1 for maintenance or repair while the others are in operation.
  • FIG. 12 represents a second embodiment of the device according to the present invention in which the enclosure 1 has a circular symmetry of revolution about a vertical axis 41.
  • the support surface 14 is conical, of the same vertical axis 41 and whose normal is directed upwards, that is to say towards the upper part 9 as described above. This arrangement makes it possible to maintain the support on the support surface 14 of the sheet 13 of liquid. This sheet 13 of liquid is concentrated during its rise to the upper part 9.
  • the first spray 21 of cold water and the sheet 13 of liquid each form conical surfaces of vertical axis 41, surrounded by the flow of hot droplets 23 also forming a cone around the vertical axis 41, themselves surrounded by the spray 19 also conical shape of vertical axis 41.
  • This embodiment could have an advantage over the embodiment shown in Figure 1 1 for lower power plant (few MW).
  • Figure 13 shows an enclosure 1 containing two support surfaces 14. It may be noted that the number of support surfaces 14 may be greater than two in the same enclosure 1.
  • This configuration makes it possible to reduce the necessary height of the enclosure 1 above the part 30 of generation and fog acceleration.
  • this height is conditioned by the horizontal dimension in the section plane of the chamber 1 (that is to say perpendicular to the direction of extensions of the chamber 1) and the angle between the trajectory of the hot drops 23 and the wall 14, this angle corresponding to the difference between the angles a and ⁇ .
  • this angle must be as low as possible, which increases very substantially the height of the device.
  • a configuration with several support surfaces 14 makes it possible to reduce this necessary height.
  • each of the support surfaces 14 has its collector 16 in the upper part 8 as well as its steam condensation means fed with cold water 38 from the depths.
  • the device Since the device is essentially composed of concrete, the cost of producing electricity could be particularly competitive in an oceanic environment of islands with high energy costs and energy independence, which is not guaranteed. is a non-CO2 emitting renewable energy in unlimited quantities and 24-hour operation.
  • the hot fluid is liquid water and the cold fluid is also liquid water. It may however be provided otherwise.
  • the hot fluid may be a two-phase mixture, for example in the case where the hot source is a geothermal source with a presence of steam or any other gas in the hot fluid. It is also possible to provide the possibility of dissolved elements in the hot fluid (as is the case in seawater with its dissolved salts).

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Abstract

A device for converting thermal energy into mechanical energy. A device for converting, into mechanical energy, the thermal energy contained in a first so-called hot liquid of a heat source and a second so-called cold liquid of a cold source, the device comprising at least one enclosure (1) inside which an energy recovery process takes place, the device comprising a so-called support surface (14) extending at least partially into a collection area (31) of the enclosure, the support surface (14) being inclined relative to the vertical direction (A) and directed upwards, the liquid forming a layer (13) of monophasic liquid flowing on the support surface (14) at increasing speed.

Description

DISPOSITIF DE CONVERSION D'ENERGIE THERMIQUE EN ENERGIE MECANIQUE ET INSTALLATION COMPRENANT UNE TELLE DISPOSITIF  DEVICE FOR CONVERTING THERMAL ENERGY IN MECHANICAL ENERGY AND INSTALLATION COMPRISING SUCH A DEVICE
La présente invention concerne un dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie mécanique. Il s'applique à la conversion de l'énergie thermique entre une source chaude et une source froide à faible différence de températures et plus particulièrement à l'énergie thermique des mers. The present invention relates to a device for converting thermal energy into mechanical energy. It applies to the conversion of thermal energy between a hot source and a cold source with a small difference in temperature and more particularly to the thermal energy of the seas.
La conversion en énergie mécanique de l'énergie thermique entre une source chaude à température modérée et une source froide avec une faible différence de température est depuis longtemps un enjeu important.  The conversion of thermal energy between a hot source at a moderate temperature and a cold source with a small difference in temperature into mechanical energy has long been an important issue.
On rencontre de nombreuses configurations permettant une telle conversion d'énergie et on peut citer à titre d'exemple :  There are numerous configurations for such energy conversion and can be mentioned as examples:
• la géothermie de faible température ;  • low temperature geothermal energy;
• les rejets industriels de chaleur à faible température ;  • industrial heat discharges at low temperatures;
• l'énergie thermique des mers (ETM) soit la différence de température entre les couches de surface et les couches profondes des océans qui atteint prés de 20°C dans les zones intertropicales.  • the thermal energy of the seas (ETM) is the temperature difference between the surface layers and the deep layers of the oceans, which reaches nearly 20 ° C in the intertropical zones.
De nombreux dispositifs de conversion de cette énergie thermique en énergie mécanique ont été proposés mais les applications industrielles sont encore peu nombreuses compte tenu notamment des points suivants :  Many devices for converting this thermal energy into mechanical energy have been proposed, but the industrial applications are still very few considering in particular the following points:
• les différences très faibles de température entre la source chaude et la source froide impliquent un taux maximal théorique de conversion de l'énergie thermique en énergie mécanique très faible (de l'ordre de 7% pour ΙΈΤΜ) ;  The very small differences in temperature between the hot source and the cold source imply a theoretical maximum rate of conversion of the thermal energy into very low mechanical energy (of the order of 7% for ΙΈΤΜ);
• l'efficacité des dispositifs proposés reste très limitée, ce qui réduit encore ce taux de conversion ;  • the effectiveness of the proposed devices remains very limited, which further reduces this conversion rate;
• en conséquence, les volumes de fluide à traiter sont extrêmement importants nécessitant des dispositifs d'échange de chaleur très grands ;  • As a result, the volumes of fluid to be treated are extremely important requiring very large heat exchange devices;
• les contraintes liées à l'environnement marin.  • constraints related to the marine environment.
On peut diviser les solutions proposées dans l'art antérieur ainsi :  The solutions proposed in the prior art can be divided as follows:
• Les solutions qui font appel à un cycle de Rankine organique c'est à dire dans lequel le fluide chaud provenant de la source chaude cède sa chaleur à un fluide de travail à travers un échangeur pour le vaporiser. Le fluide de travail se détend à travers une turbine en fournissant un travail mécanique et est ensuite condensé dans un condenseur en échangeant avec le fluide froid de la source froide pour être finalement mis sous pression par une pompe. Ce cycle dit fermé présente l'avantage de permettre l'utilisation d'un fluide de travail présentant des densités volumiques de vapeur importantes aux températures considérées et donc des turbines de dimensions raisonnables. Il présente cependant des inconvénients majeurs, notamment la dimension très importante des échangeurs de chaleur entre les sources chaudes et froides et le fluide de travail pour pouvoir traiter des débits très importants avec un pincement de température minimum . Les risques de « biofouling » de ces échangeurs dans le cas de ΙΈΤΜ sont très importants et la nécessité d'utiliser des fluides de travail comme l'ammoniaque présente également de réels impacts pour l'environnement. • Les solutions dans lesquelles le fluide chaud (en général de l'eau) est vaporisé en partie grâce à sa propre chaleur spécifique (ce phénomène étant connu sous le nom de vaporisation flash) , sa vapeur détendue dans une turbine où elle fournit un travail mécanique, la vapeur étant par la suite condensée grâce à l'échange thermique (le plus souvent direct) avec le fluide de la source froide (en général de l'eau) . Cette solution dite cycle ouvert présente l'avantage d'éviter d'avoir recours à des échangeurs de chaleur surdimensionnés entre deux fluides différents. Elle présente cependant des limitations majeures notamment dans le cas de ΙΈΤΜ . En effet, dans ce cas, la température de la source chaude (environ 28 °C) correspond à des pressions de vapeur extrêmement faibles de l'ordre de trois centièmes de bars. A cette pression, la masse volum ique de la vapeur est très faible et il est donc nécessaire de faire passer à travers la turbine un débit volum ique extrêmement important ce qui implique à la fois des diamètres de rotor très élevés et des vitesses périphériques élevées. Les forces centrifuges sur les éléments de la turbine deviennent alors trop importantes pour des puissances à partir de quelques MW. De plus l'inertie de la turbine devient également très importante ce qui peut générer des problèmes de couplage au réseau électrique. Ce cycle ouvert est donc de moins en moins envisagé pour des puissances supérieures à quelques MW. Solutions that use an organic Rankine cycle, ie in which the hot fluid from the hot source transfers its heat to a working fluid through an exchanger to vaporize it. The working fluid expands through a turbine providing mechanical work and is then condensed in a condenser by exchanging with the cold fluid of the cold source to be finally pressurized by a pump. This so-called closed cycle has the advantage of allowing the use of a working fluid having high densities of vapor at the temperatures considered and therefore of turbines of reasonable dimensions. However, it has major drawbacks, including the very large size of the heat exchangers between the hot and cold sources and the working fluid to be able to handle very high flow rates with a minimum temperature nip. The risks of "biofouling" of these exchangers in the case of ΙΈΤΜ are very important and the need to use working fluids such as ammonia also has real impacts on the environment. • Solutions in which the hot fluid (usually water) is vaporized partly through its own specific heat (this phenomenon is known as flash vaporization), its vapor relaxed in a turbine where it provides a job mechanical, the steam being subsequently condensed through the heat exchange (usually direct) with the fluid from the cold source (usually water). This so-called open cycle solution has the advantage of avoiding the use of oversized heat exchangers between two different fluids. However, it has major limitations especially in the case of ΙΈΤΜ. Indeed, in this case, the temperature of the hot source (approximately 28 ° C) corresponds to extremely low vapor pressures of the order of three hundredths of a bar. At this pressure, the density of the steam is very low and it is therefore necessary to pass through the turbine an extremely high volume flow which implies both very high rotor diameters and high peripheral speeds. The centrifugal forces on the elements of the turbine then become too important for powers from a few MW. In addition the inertia of the turbine also becomes very important which can generate problems of coupling to the electrical network. This open cycle is therefore less and less considered for powers greater than a few MW.
• Les solutions utilisant des turbines dites diphasiques. A ce jour, aucun dispositif de ce type n'a prouvé son efficacité, notamment dans le domaine des très faibles différences de température entre la source chaude et la source froide.  • Solutions using so-called diphasic turbines. To date, no device of this type has proved its effectiveness, particularly in the field of very small temperature differences between the hot source and the cold source.
• Des solutions dans lesquelles l'eau chaude subie une vaporisation flash, sa vapeur étant ensuite détendue dans un divergent vertical où elle communique une partie de son énergie à de l'eau liquide de façon à élever cette eau dans le dispositif en luttant contre la gravité. L'énergie est ensuite récupérée par simple turbinage hydraulique de la phase liquide avant élévation. Ces dernières solutions permettent d'éviter les échangeurs de chaleur des cycles fermés et les turbines surdimensionnées des cycles ouverts mentionnés ci dessus. Les solutions proposées sont :  • Solutions in which the hot water undergoes a flash vaporization, its vapor then being relaxed in a vertical divergence where it communicates part of its energy to liquid water so as to raise this water in the device by fighting against the gravity. The energy is then recovered by simple hydraulic turbining of the liquid phase before elevation. These latter solutions make it possible to avoid the heat exchangers of the closed cycles and the oversized turbines of the open cycles mentioned above. The proposed solutions are:
1 . sous forme de bulles, comme décrit par exemple dans le document US 3,967,449, dans lequel des bulles de vapeur sont produites dans la phase liquide de façon à diminuer la densité de l'ensemble. Ce dispositif présente de grandes difficultés à maintenir les conditions de pression nécessaires à la formation de bulles dans la phase liquide.  1. in the form of bubbles, as described for example in US Pat. No. 3,967,449, in which steam bubbles are produced in the liquid phase so as to reduce the density of the assembly. This device has great difficulty in maintaining the pressure conditions necessary for the formation of bubbles in the liquid phase.
2. sous forme de mousse, comme décrit par exemple dans le document US 4,249,383, dans lequel une mousse composée de vapeur, d'eau chaude et d'un agent moussant est formée et élevée par la vapeur. La nécessité d'utiliser un agent moussant et la difficulté à conserver la stabilité de la mousse semblent rédhibitoires.  2. As a foam, as described for example in US 4,249,383, wherein a foam composed of steam, hot water and a foaming agent is formed and raised by steam. The need to use a foaming agent and the difficulty in maintaining the stability of the foam seem unacceptable.
3. sous forme de gouttes, comme décrit par exemple dans le document US 4,21 6,657 et le document US 4,441 ,321 (inventeur Stuart L. Ridgway) dans lequel des microgouttes sont élevées par leur propre vapeur dans une enceinte verticale (ce processus est connu sous le nom de « mistlift ») .  3. in the form of drops, as described for example in US 4,221,657 and US 4,441,321 (inventor Stuart L. Ridgway) in which microdroplets are raised by their own steam in a vertical chamber (this process is known as "mistlift").
Le terme « m istlift » désignera dans la suite du texte un procédé par lequel des gouttes de fluide chaud sont élevées contre la gravité par leur propre vapeur sous l'effet de la différence de pression de vapeur entre la partie inférieure chaude et la partie supérieure froide du dispositif, étant entendu que les termes « chaud » et « froid » seront compris ici relativement l'un à l'autre, étant « chaud » ce qui est à une température supérieure à ce qui est « froid » . Bien que simple, le dispositif proposé dans l'état de la technique présente un certain nombre d'inconvénients. The term "m istlift" will hereafter refer to a process by which drops of hot fluid are raised against gravity by their own vapor as a result of the difference in vapor pressure between the bottom hot portion and the top portion. cold device, it being understood that the terms "hot" and "cold" will be included here relatively to each other, being "hot" which is at a temperature above what is "cold". Although simple, the device proposed in the state of the art has a number of disadvantages.
Par exemple, il y est nécessaire de mettre en place une section de passage de la vapeur très grande compte tenu de la très faible masse volumique de la vapeur et de sa vitesse initiale nécessairement limitée, associée à une hauteur très importante. A titre d'exemple un tel dispositif de 4 MW (Méga Watts) pour ΙΈΤΜ ferait 20m (mètres) de diamètre pour près de 100m de haut impliquant des difficultés de réalisation, d'opération et de coût considérables.  For example, it is necessary to set up a steam passage section very large given the very low density of steam and its initial speed necessarily limited, associated with a very large height. For example, such a device of 4 MW (Mega Watts) for ΙΈΤΜ would be 20m (meters) in diameter for nearly 100m high involving considerable difficulties of implementation, operation and cost.
De plus, la collision des microgouttelettes avec les parois ou entre elles, compte tenu de la distance verticale très grande à parcourir, implique d'importantes pertes énergétiques.  In addition, the collision of microdroplets with the walls or between them, given the very great vertical distance to travel, involves significant energy losses.
Les gouttelettes d'eau chaude doivent par ailleurs être captées par un spray de gouttelettes d'eau froide avec lesquelles elles coalescent. On peut s'interroger sur l'efficacité de cette captation des gouttes d'eau chaude par les gouttes d'eau froide et sur les pertes énergétiques lors de chaque collision sur le parcours de cet ensemble de gouttes. En effet, les gouttes d'eau froide sont envoyées sous forme de spray de façon à concentrer le flux résultant vers la partie haute. Même avec l'énergie cinétique complémentaire apportée par les chocs avec les gouttes chaudes, la composante horizontale de leur vitesse comparée avec sa composante verticale, compte tenu de la gravité, sera importante en partie supérieure du dispositif rendant difficile la phase de concentration finale du jet.  The droplets of hot water must also be captured by a spray of cold water droplets with which they coalesce. We can question the effectiveness of this capture of drops of hot water by drops of cold water and energy losses during each collision on the course of this set of drops. Indeed, the drops of cold water are sent in the form of spray so as to concentrate the resulting stream to the upper part. Even with the additional kinetic energy provided by the shocks with the hot drops, the horizontal component of their speed compared with its vertical component, given the gravity, will be important in the upper part of the device making the final concentration phase of the jet difficult. .
On peut enfin s'interroger sur la stabilité du spray d'eau froide dans son mouvement ascendant, soumis au choc des gouttelettes d'eau chaude et devant fusionner en un jet unique de composante verticale d'autant plus que le dispositif peut être flottant sur la mer et donc soumis aux nombreux mouvements dus à l'influence des vents, des courants et des vagues et que les températures respectives de l'eau chaude et de l'eau froide peuvent varier entraînant des transferts d'énergie cinétique différents et donc des géométries de jets différentes.  Finally, we can question the stability of the cold water spray in its upward movement, subjected to the shock of hot water droplets and to merge into a single vertical component jet especially as the device can be floating on the sea and therefore subject to the many movements due to the influence of winds, currents and waves and that the respective temperatures of hot and cold water can vary resulting in different kinetic energy transfers and therefore geometries of different jets.
La demande de brevet US 2013/0031 903 essaie de résoudre ces problèmes en reprenant le procédé décrit dans le document US 4,441 ,321 précité et en apportant les propositions suivantes : The patent application US 2013/0031 903 tries to solve these problems by repeating the method described in the document US 4,441,321 and making the following proposals:
• Le procédé est reproduit dans une pluralité de cellules verticales adjacentes permettant une plus grande surface d'échange thermique entre vapeur à condenser et eau froide. • The process is reproduced in a plurality of adjacent vertical cells allowing a greater heat exchange surface between vapor to be condensed and cold water.
• Différentes configurations du spray d'eau froide sont proposées avec pour chacune d'entre elles une direction du spray d'eau froide ascendante et proche de la verticale formant un spray se transformant en jet libre, à savoir que les surfaces d'appui éventuelles sont situées au dessus du jet et ne peuvent donc constituer une surface d'appui relativement à la gravité. Le spray d'eau froide restant libre, ses caractéristiques géométriques peuvent varier en fonction des températures de l'eau chaude et de l'eau froide et des mouvements éventuels du dispositif ainsi que d'autres instabilités.  • Different configurations of the cold water spray are proposed with for each of them a direction of the cold water spray upward and close to the vertical forming a spray turning into a free jet, namely that the possible bearing surfaces are located above the jet and therefore can not be a support surface relative to gravity. The cold water spray remaining free, its geometric characteristics may vary depending on the temperatures of hot and cold water and possible movements of the device and other instabilities.
• Afin de tenir compte de ces variations, il est proposé un système de récupération du jet amélioré et pouvant varier en fonction des caractéristiques géométriques du jet. Il est également proposé de faire varier les conditions d'injection du jet d'eau froide pour une meilleure adaptation.  In order to take these variations into account, it is proposed an improved jet recovery system that can vary depending on the geometric characteristics of the jet. It is also proposed to vary the injection conditions of the cold water jet for better adaptation.
Dans les dispositifs de l'art antérieur faisant appel à un procédé mistlift et notamment dans les documents cités précédemment, des gouttelettes d'eau chaude animées d'une vitesse ascendante et accélérées par leur propre vapeur viennent percuter un spray d'eau froide ascendant auquel elles communiquent une partie de leur énergie cinétique et, sous l'effet de coalescences multiples, l'ensemble des gouttes se transforme en un jet liquide unique. Le spray d'eau froide a la double fonction de réaliser la condensation de la vapeur (d'où la nécessité d'un spray pour obtenir des surfaces d'échange thermique suffisantes) et, par collision multiples entre gouttelettes, de devenir un jet liquide unique. Ainsi qu'il est exposé plus en détail dans la description des figures 1 , 3, 4 et 5, illustrant l'état de la technique, le transfert d'énergie, la transformation en un jet unique et sa captation posent des problèmes importants. In the devices of the prior art using a mistlift process and especially in the documents cited above, hot water droplets animated by an ascending speed and accelerated by their own steam strike a cold water spray ascending which they communicate a part of their kinetic energy and, under the effect of multiple coalescences, the set of drops is transformed into a single liquid jet. The cold water spray has the dual function of achieving the condensation of steam (hence the need for a spray to obtain sufficient heat exchange surfaces) and, by multiple collisions between droplets, to become a liquid jet unique. As is explained in more detail in the description of FIGS. 1, 3, 4 and 5, illustrating the state of the art, the transfer of energy, the transformation into a single jet and its capture pose significant problems.
Le dispositif selon l'invention, tout en conservant le principe du procédé mistlift, c'est-à-dire de gouttelettes d'eau entraînées vers le haut contre la gravité par leur propre vapeur, permet d'apporter une réponse aux difficultés liées aux dispositifs qui ont été proposés dans l'art antérieur, et en particulier :  The device according to the invention, while retaining the principle of mistlift process, that is to say water droplets driven upwards against gravity by their own steam, provides an answer to the difficulties related to devices that have been proposed in the prior art, and in particular:
• il permet de limiter le volume du dispositif grâce à la possibilité de choisir des vitesses initiales de vapeur plus importantes tout en conservant une hauteur réduite ;  • It limits the volume of the device through the possibility of choosing higher initial steam speeds while maintaining a reduced height;
• les collisions des microgouttelettes chaudes avec les parois ou entre elles sont limitées ;  • collisions of hot microdroplets with the walls or between them are limited;
• il y a peu de collisions entre gouttelettes d'eau chaude et gouttelettes d'eau froide ;  • there are few collisions between droplets of hot water and droplets of cold water;
· le dispositif permet de fusionner et de transmettre l'énergie cinétique des gouttelettes d'eau chaude avec un écoulement monophasique liquide stable et bien établi permettant d'assurer le minimum de pertes énergétiques au dispositif ; The device makes it possible to fuse and transmit the kinetic energy of the hot water droplets with a stable and well-established liquid monophasic flow which ensures the minimum of energy losses to the device;
• le dispositif est peu sensible aux mouvements de la plate-forme dans le cas d'un dispositif flottant et permet un réglage simple de son fonctionnement lorsque les températures de fluide froid et de fluide chaud varient ;  • The device is insensitive to platform movements in the case of a floating device and allows a simple adjustment of its operation when the cold fluid and hot fluid temperatures vary;
• sa construction est simple, à base de matériaux peu coûteux et sans contraintes de précision importantes ;  • its construction is simple, based on inexpensive materials and without significant precision constraints;
• il n'utilise aucun fluide présentant des risques pour l'environnement notamment dans le cas ou le fluide des sources chaudes et froides est de l'eau.  • It does not use any fluid presenting risks for the environment in particular in the case where the fluid of the hot and cold springs is water.
Dans le texte qui suit, les expressions « gouttelettes de très petites dimensions » où In the following text, the terms "very small droplets" where
« gouttelettes » ou « microgouttelettes » désignent des gouttes de liquide de diamètre depuis une dizaine de microns à quelques millimètres. "Droplets" or "microdroplets" denote drops of liquid diameter from about ten microns to a few millimeters.
Le terme « brouillard » désigne un amas de gouttelettes (plusieurs millions voir milliards par mètre cube) dispersées dans la vapeur générée par leur propre évaporation partielle.  The term "fog" refers to a cluster of droplets (several millions to billions per cubic meter) dispersed in the vapor generated by their own partial evaporation.
Selon un premier objet, l'invention propose un dispositif de conversion en énergie mécanique de l'énergie thermique contenue dans un premier liquide dit chaud d'une source chaude et un deuxième liquide dit froid d'une source froide, la température du liquide chaud étant supérieure à la température du liquide froid, le dispositif comprenant au moins :  According to a first object, the invention proposes a device for converting into mechanical energy the thermal energy contained in a first so-called hot liquid from a hot source and a second so-called cold liquid from a cold source, the temperature of the hot liquid. being greater than the temperature of the cold liquid, the device comprising at least:
une enceinte délimitée par une paroi latérale résistant à la pression extérieure, l'enceinte étant maintenue à une pression intérieure inférieure à la pression extérieure, l'enceinte comprenant, selon une direction verticale depuis le bas vers le haut, une partie inférieure, une zone de génération et d'accélération de brouillard, une zone de captation, s'étendant au-dessus de la zone de génération et d'accélération de brouillard, et une partie supérieure ;  an enclosure delimited by a lateral wall resistant to external pressure, the enclosure being maintained at an internal pressure lower than the external pressure, the enclosure comprising, in a vertical direction from the bottom upwards, a lower part, a zone generating and fogging acceleration, a pickup area, extending over the fog generation and acceleration area, and an upper portion;
des moyens d'amenée du liquide chaud dans la partie inférieure de l'enceinte ; un ensemble générateur et accélérateur de brouillard dans la zone de génération et d'accélération de brouillard, permettant de générer à partir du liquide chaud un brouillard formé de gouttelettes de liquide chaud dispersées dans la vapeur formée par leur propre évaporation partielle et d'accélérer par détente ce fluide diphasique selon une vitesse ascendante, c'est-à-dire comprenant au moins une composante selon la direction verticale dirigée vers la partie supérieure de l'enceinte ; des moyens de condensation dans la zone de captation pour condenser la vapeur produite, par refroidissement au moyen du liquide froid ; means for feeding the hot liquid into the lower part of the enclosure; a generator and fog accelerator assembly in the fog generation and accelerating zone, for generating from the hot liquid a mist formed of hot liquid droplets dispersed in the vapor formed by their own partial evaporation and accelerating by detente this two-phase fluid at an ascending speed, that is to say comprising at least one component in the vertical direction directed towards the upper part of the enclosure; condensing means in the collection zone for condensing the produced vapor by cooling with the cold liquid;
des moyens d'amenée du liquide froid dans la zone de captation alimentant les moyens de condensation ;  means for supplying the cold liquid into the collection zone supplying the condensation means;
- des moyens de collecte du liquide formant la nappe liquide dans la partie supérieure de l'enceinte ; means for collecting the liquid forming the liquid layer in the upper part of the enclosure;
des moyens d'évacuation dans la partie supérieure de l'enceinte permettant l'évacuation de tout ou partie du liquide hors de l'enceinte ;  evacuation means in the upper part of the enclosure allowing the evacuation of all or part of the liquid from the enclosure;
des moyens de récupération d'énergie permettant de générer de l'énergie mécanique par turbinage de liquides.  energy recovery means for generating mechanical energy by liquid turbines.
Le dispositif comprend au moins une surface dite de support s'étendant au moins partiellement dans la zone de captation, la surface de support étant inclinée d'un angle compris entre 0 et 20° par rapport à la direction verticale et présentant une normale dont la composante parallèle à la direction verticale est dirigée vers la partie supérieure de l'enceinte, les gouttelettes d'eau chaude accélérées en sortie de la zone de génération et d'accélération de brouillard de l'enceinte venant s'intégrer en lui communiquant tout ou partie de leur énergie cinétique dans une nappe de liquide formée par au moins la coalescence des gouttelettes d'eau chaude sur la surface de support, la nappe de liquide s'écoulant sur la surface de support avec une vitesse ascendante.  The device comprises at least one so-called support surface extending at least partially in the capture zone, the support surface being inclined at an angle of between 0 and 20 ° with respect to the vertical direction and having a normal whose component parallel to the vertical direction is directed towards the upper part of the enclosure, the hot water droplets accelerated out of the zone of generation and fog acceleration of the enclosure to integrate by communicating all or part of their kinetic energy in a liquid layer formed by at least the coalescence of the hot water droplets on the support surface, the layer of liquid flowing on the support surface with an ascending speed.
La nappe de liquide est alors supportée par la paroi de support, limitant l'influence de la gravité sur la nappe de liquide et facilitant son mouvement ascendant. Le cycle de transformation d'énergie thermique en énergie mécanique dans l'enceinte est notamment plus robuste et moins sensible aux variations des conditions de l'environnement.  The sheet of liquid is then supported by the support wall, limiting the influence of gravity on the sheet of liquid and facilitating its upward movement. The cycle of transformation of thermal energy into mechanical energy in the enclosure is notably more robust and less sensitive to variations in environmental conditions.
Selon un mode de réalisation, le dispositif peut comprendre par ailleurs des moyens d'évacuation des non-condensés dans la partie supérieure de l'enceinte permettant l'évacuation des gaz non condensables et de la fraction de vapeur qui n'aurait pas été condensée entre la partie inférieure et la partie supérieure de l'enceinte.  According to one embodiment, the device may furthermore comprise non-condensed evacuation means in the upper part of the enclosure allowing evacuation of the non-condensable gases and the fraction of vapor that would not have been condensed. between the lower part and the upper part of the enclosure.
Le dispositif peut en outre comprendre des moyens d'injection de liquide sur la surface de support, afin de contribuer à la formation de la nappe de liquide sur la paroi de support et permettant de capter les gouttelettes du brouillard se déplaçant dans l'enceinte.  The device may further comprise liquid injection means on the support surface, in order to contribute to the formation of the liquid layer on the support wall and for capturing the droplets of the fog moving in the enclosure.
Les moyens d'injection du liquide pour former la nappe liquide comprennent par exemple au moins une buse d'injection de liquide positionnée dans l'enceinte pour former la nappe de liquide s'écoulant sur la surface de support avec une vitesse initiale ascendante.  The liquid injection means for forming the liquid layer comprise for example at least one liquid injection nozzle positioned in the chamber to form the layer of liquid flowing on the support surface with an initial upward velocity.
Les moyens d'injection pour former la nappe de liquide peuvent être aptes à être connectés à une source de liquide froid extérieure au dispositif, ou à une source de liquide chaud extérieure au dispositif ou encore être connectés à la partie supérieure de l'enceinte, de sorte qu'ils sont alimentés par la recirculation d'une partie au moins du liquide des moyens de collecte. The injection means for forming the sheet of liquid may be able to be connected to a source of cold liquid outside the device, or to a source of hot liquid outside the device. device or be connected to the upper part of the enclosure, so that they are fed by the recirculation of at least a portion of the liquid collection means.
Selon un mode de réalisation, les moyens de condensation comprennent au moins une buse de spray permettant de projeter dans l'enceinte un spray de liquide froid animé d'une vitesse ascendante, sensiblement parallèle à la paroi, de sorte que la nappe de liquide se trouve entre le premier spray de liquide froid et la surface de support.  According to one embodiment, the condensation means comprise at least one spray nozzle for projecting into the chamber a spray of cold liquid animated with an ascending speed, substantially parallel to the wall, so that the sheet of liquid is between the first cold liquid spray and the support surface.
En variante, les moyens de condensation comprennent au moins une buse de spray permettant de projeter un spray d'eau froide animé d'une vitesse ascendante et sensiblement parallèle à l'écoulement de gouttelettes le long d'une surface opposée à la surface de support dans l'enceinte.  Alternatively, the condensation means comprise at least one spray nozzle for projecting a spray of cold water animated with an ascending speed and substantially parallel to the flow of droplets along a surface opposite to the support surface inside the enclosure.
Le dispositif peut comprendre des moyens de contrôle et de commande des moyens de récupération d'énergie prenant en compte les conditions régnant dans l'enceinte.  The device may comprise means for controlling and controlling the energy recovery means taking into account the conditions prevailing in the enclosure.
Les moyens de récupération d'énergie comprennent par exemple au moins une turbine réversible qui peut être utilisée en tant que pompe.  The energy recovery means comprise for example at least one reversible turbine which can be used as a pump.
Selon un mode de réalisation, les moyens de récupération d'énergie sont associés aux moyens d'amenée du liquide aux moyens d'injection de la nappe de liquide et/ou aux moyens d'amenée du liquide chaud et/ou aux moyens d'évacuation du liquide.  According to one embodiment, the energy recovery means are associated with the means for feeding the liquid to the injection means of the liquid layer and / or to the means for supplying the hot liquid and / or to the means for supplying the liquid. evacuation of the liquid.
Le dispositif peut comprendre des moyens de flottaison dans l'eau, de manière à pouvoir être installé par exemple directement dans une étendue telle qu'un océan ou un lac.  The device may comprise means for flotation in water, so that it can be installed for example directly in an area such as an ocean or a lake.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose une installation de conversion en énergie mécanique d'énergie thermique comprenant une source chaude et une source froide, l'installation comprenant en outre un dispositif tel que présenté ci-dessus et dans laquelle la source chaude est de l'eau à la surface d'une étendue d'eau, les moyens d'amenée du liquide chaud étant en connexion fluidique avec la source chaude, et la source froide est de l'eau en profondeur de la même étendue d'eau, les moyens d'amenée du liquide froid étant en connexion fluidique avec la source froide.  According to a second aspect, the invention proposes an installation for converting into mechanical energy of thermal energy comprising a hot source and a cold source, the installation further comprising a device as presented above and in which the hot source is water on the surface of a body of water, the means for supplying the hot liquid being in fluid connection with the hot source, and the cold source is water at depth of the same body of water , the means for supplying the cold liquid being in fluid connection with the cold source.
L'étendue d'eau est par exemple un océan.  The body of water is for example an ocean.
On décrit maintenant brièvement les figures des dessins.  The figures of the drawings are now briefly described.
La figure 1 est un schéma représentant le dispositif mistlift parmi l'art antérieur, tel que présenté dans le document US 4,441 ,321 .  Fig. 1 is a diagram showing the mistlift device among the prior art as disclosed in US 4,441,321.
La figure 2 est un schéma représentant une vue de dessus d'un dispositif en nid d'abeille parmi l'art antérieur, tel que proposé dans le document US 2013/0031903.  Figure 2 is a diagram showing a top view of a honeycomb device of the prior art, as proposed in US 2013/0031903.
La figure 3 est un schéma représentant une vue en coupe verticale d'une cellule de nid d'abeille utilisant un spray convergent d'eau froide parmi l'art antérieur, tel que proposé dans le document US 2013/0031903.  Fig. 3 is a diagram showing a vertical sectional view of a honeycomb cell using a cold water convergent spray from the prior art as proposed in US 2013/0031903.
La figure 4 est un schéma représentant une vue en coupe verticale d'une cellule de nid d'abeille utilisant un spray divergent d'eau froide parmi l'art antérieur, tel que proposé dans le document US 2013/0031903.  Fig. 4 is a diagram showing a vertical sectional view of a honeycomb cell using a cold water divergent spray of the prior art, as proposed in US 2013/0031903.
La figure 5 est un schéma représentant une vue en coupe verticale d'une cellule de nid d'abeille utilisant une combinaison de sprays convergent et divergent d'eau froide parmi l'art antérieur, tel que proposé dans le document US 2013/0031903. La figure 6 représente un schéma de principe vu en coupe verticale d'un premier mode de réalisation d'une enceinte d'un dispositif selon la présente invention. Fig. 5 is a diagram showing a vertical sectional view of a honeycomb cell using a combination of cold water convergent and divergent sprays among the prior art, as proposed in US 2013/0031903. FIG. 6 represents a schematic diagram seen in vertical section of a first embodiment of an enclosure of a device according to the present invention.
La figure 7 représente une vue détaillée de la figure 6, illustrant un mode de réalisation de la zone autour d'une ou de plusieurs buses d'injection d'une nappe liquide et d'un spray d'eau froide.  FIG. 7 represents a detailed view of FIG. 6, illustrating an embodiment of the zone around one or more nozzles for injecting a liquid layer and a spray of cold water.
La figure 8 représente un deuxième mode de réalisation de l'enceinte de la figure 6 dans laquelle l'eau de la nappe liquide provient d'une recirculation partielle de l'eau alimentant un collecteur supérieur.  FIG. 8 represents a second embodiment of the enclosure of FIG. 6 in which the water of the liquid layer comes from a partial recirculation of the water supplying an upper collector.
La figure 9 représente un troisième mode de réalisation de l'enceinte de la figure 6 dans laquelle l'eau de la nappe liquide provient de l'eau chaude à proximité immédiate du dispositif.  FIG. 9 represents a third embodiment of the enclosure of FIG. 6 in which the water of the liquid layer comes from hot water in the immediate vicinity of the device.
La figure 10 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif complet composé de plusieurs enceintes des figures 6 à 9 dans une configuration flottante en coupe verticale.  FIG. 10 represents a first embodiment of a complete device composed of several enclosures of FIGS. 6 to 9 in a floating configuration in vertical section.
La figure 1 1 représente en coupe vue de dessus le dispositif représenté en figure 10.  FIG. 11 represents in section view from above the device represented in FIG.
La figure 12 représente un schéma de principe vu en coupe verticale d'un deuxième mode de réalisation du dispositif de la présente invention, en forme de cône de révolution.  FIG. 12 represents a schematic diagram seen in vertical section of a second embodiment of the device of the present invention, in the form of a cone of revolution.
La figure 13 représente un schéma de principe vu en coupe verticale d'un cinquième mode de réalisation d'une enceinte composant le dispositif de la présente invention et comprenant plusieurs surfaces de support.  Figure 13 shows a schematic diagram seen in vertical section of a fifth embodiment of an enclosure component of the device of the present invention and comprising a plurality of support surfaces.
Les dispositifs représentés dans les différentes figures sont adaptés pour ΙΈΤΜ, à savoir que le liquide chaud désigné par eau chaude est ici de l'eau de mer extraite en surface à une température pouvant varier en général entre 20 et 30°C (degrés Celsius) et le liquide froid désigné par eau froide est de l'eau de mer extraite des profondeurs (en général entre 500 et 1500m de profondeur) et à une température comprise environ entre 5 et 1 0Ό, conditions que l'on trouve notamment dans les océans des zones intertropicales.  The devices represented in the various figures are adapted for ΙΈΤΜ, namely that the hot liquid designated hot water here is seawater extracted surface at a temperature that can generally vary between 20 and 30 ° C (degrees Celsius) and the cold liquid designated by cold water is seawater extracted from the depths (generally between 500 and 1500m deep) and at a temperature of between approximately 5 and 10 °, conditions which are found especially in the oceans. intertropical zones.
Les dispositifs décrits pourraient bien sur fonctionner dans un autre contexte que ΙΈΤΜ avec des fluides chaud et froid différents de l'eau de mer, par exemple avec la géothermie et de l'eau chaude provenant du sous sol et de l'eau froide provenant d'une rivière, ou avec de la récupération de chaleur industrielle, ou à des températures sensiblement différentes de celles indiquées ci dessus à la condition d'adaptations sur le dispositif évidentes pour un spécialiste.  The devices described could of course operate in a different context than ΙΈΤΜ with hot and cold fluids different from seawater, for example with geothermal energy and hot water coming from underground and cold water coming from a river, or with industrial heat recovery, or at temperatures substantially different from those indicated above with the condition of adaptations to the device obvious to a specialist.
Il va maintenant être présenté l'état de la technique tel qu'illustré sur les figures 1 à 5.  It will now be presented the state of the art as illustrated in Figures 1 to 5.
La figure 1 représente le procédé décrit dans le document US 4,441 ,321 .  Figure 1 shows the process described in US 4,441,321.
Le dispositif comprend une chambre 102, ou enceinte, s'étendant selon la direction verticale. La direction verticale est prise ici en référence à la pesanteur. Par conséquent, les termes « dessus », « sur », etc., « dessous », « sous », etc. et « haut », « bas », etc. « inférieur », « supérieur », etc. seront pris en référence à l'orientation naturelle des figures, laquelle est verticale.  The device comprises a chamber 102, or enclosure, extending in the vertical direction. The vertical direction is taken here with reference to gravity. Therefore, the terms "above", "on", etc., "below", "under", etc. and "high", "low", etc. "Lower", "higher", etc. will be taken with reference to the natural orientation of the figures, which is vertical.
De l'eau chaude 101 prise en surface 100 d'un océan est injectée dans l'enceinte, en partie basse, avec une vitesse verticale ascendante par un dispositif 104 générateur de brouillard dans une partie basse d'une enceinte 102 permettant de produire une multitude de microgouttelettes à l'intérieur l'enceinte 102 où un vide poussé est maintenu.  Hot water 101 taken at the surface 100 of an ocean is injected into the enclosure, at the bottom, with an ascending vertical speed by a device 104 generating fog in a lower part of an enclosure 102 making it possible to produce a a multitude of microdroplets inside the enclosure 102 where a high vacuum is maintained.
Les microgouttelettes, sous l'effet du vide, se vaporisent partiellement (vaporisation flash). La vapeur est alors détendue dans une zone de l'enceinte 102 dans laquelle les parois de l'enceinte 102 s'écartent, formant un divergent 1 08 vertical, et dans laquelle la vapeur communique une partie de son énergie aux microgouttelettes d'eau chaude en les élevant contre la gravité. Microdroplets, under the effect of vacuum, partially vaporize (flash vaporization). The vapor is then relaxed in an area of the enclosure 102 in which the walls of the enclosure 102 apart, forming a vertical divergence 108, in which the steam communicates part of its energy to the hot water microdroplets by raising them against gravity.
De l'eau froide pompée des profondeurs est injectée dans l'enceinte 102, le long des parois, à mi-hauteur de l'enceinte 102, au-dessus du divergent 108 vertical, sous forme de spray 106 avec une vitesse ascendante initiale. Ce spray 106 est lui même entraîné vers le haut, dans une partie haute de l'enceinte 102, par l'ensemble formé par les gouttelettes d'eau chaude et la vapeur.  Cold water pumped from the depths is injected into the chamber 102, along the walls, halfway up the chamber 102, above the vertical divergent 108, in the form of a spray 106 with an initial upward velocity. This spray 106 is itself driven upwards, in an upper part of the enclosure 102, by the assembly formed by the droplets of hot water and steam.
Ce spray 106 d'eau froide permet de condenser graduellement la vapeur dans la partie haute de l'enceinte.  This spray 106 of cold water gradually condenses the steam in the upper part of the enclosure.
L'ensemble formé par le spray 106 d'eau froide, les gouttelettes d'eau chaude et la vapeur restante converge au sommet de l'enceinte pour former un jet liquide. La partie liquide est rejetée dans l'océan.  The assembly formed by the cold water spray 106, the hot water droplets and the remaining vapor converge at the top of the enclosure to form a liquid jet. The liquid part is released into the ocean.
Une pompe 1 12 à vide permet d'évacuer les non-condensables hors de l'enceinte 102.  A vacuum pump 12 to evacuate the non-condensable out of the enclosure 102.
L'énergie du dispositif est récupérée au moyen d'une turbine hydraulique 1 16 insérée dans le canal d'amenée de l'eau 101 chaude.  The energy of the device is recovered by means of a hydraulic turbine 1 16 inserted into the feed channel of the hot water 101.
Bien que simple, ce dispositif présente notamment l'inconvénient de nécessiter de très grandes sections de passage de la vapeur (compte tenu de la très faible masse volumique de la vapeur et de sa vitesse initiale nécessairement limitée, la pression en amont du générateur de brouillard étant diminuée par la perte de charge due à la turbine hydraulique) associés à des hauteurs d'enceinte 102 très importantes. A titre d'exemple un tel dispositif de 4 MW pour ΙΈΤΜ ferait 20m de diamètre pour près de 1 00m de haut.  Although simple, this device has the disadvantage of requiring very large steam passage sections (given the very low density of the steam and its initial speed necessarily limited, the pressure upstream of the fog generator being diminished by the pressure drop due to the hydraulic turbine) associated with very high enclosure heights 102. For example, such a device of 4 MW for ΙΈΤΜ would be 20m in diameter for nearly 1 00m high.
Les gouttelettes devront donc parcourir depuis la parte basse de l'enceinte 102 jusqu'à la partie haute cette longue distance avec une très forte probabilité de collision entre les gouttelettes ou avec les parois de l'enceinte 102. En effet, bien qu'homogène au départ, les dimensions et les vitesses des gouttelettes deviennent de plus en plus hétérogènes au fur et à mesure des collisions et des phénomènes de coalescence, entraînant des vitesses de gouttelettes différentes.  The droplets will therefore have to travel from the lower part of the enclosure 102 to the upper part this long distance with a very high probability of collision between the droplets or with the walls of the enclosure 102. In fact, although homogeneous Initially, the dimensions and speeds of the droplets become increasingly heterogeneous as collisions and coalescence phenomena, resulting in different droplet speeds.
Chaque collision constitue une perte d'énergie pour le dispositif, engendrant au final une perte importante d'énergie. Les gouttelettes les plus grosses ne seront pas ou peu entraînées par la vapeur et risquent de retomber dans l'enceinte. La convergence des gouttelettes pour former un jet unique ne pourra se faire sans une importante perte d'énergie. De plus, la surface de contact entre le spray 106 d'eau froide et la vapeur doit être très importante, nécessitant une fine atomisation du spray d'eau froide pour obtenir les échanges thermiques nécessaires à une condensation totale de la vapeur par l'eau froide. Dans ces conditions, les collisions des gouttelettes composant le spray d'eau froide et des gouttelettes d'eau chaude se transformant ensuite en un jet liquide unique devraient consommer beaucoup d'énergie lors des collisions successives.  Each collision is a loss of energy for the device, ultimately resulting in a significant loss of energy. The largest droplets will be little or no steam and may fall back into the chamber. The convergence of the droplets to form a single jet can not be done without a significant loss of energy. In addition, the contact surface between the spray 106 of cold water and the steam must be very important, requiring a fine atomization of the cold water spray to obtain the heat exchange necessary for a total condensation of steam by water cold. Under these conditions, the collisions of the droplets composing the cold water spray and the droplets of hot water then transforming into a single liquid jet should consume a lot of energy during successive collisions.
II est également important de citer les problèmes de stabilité du spray 106 d'eau froide. Il s'agit en effet d'un spray libre, ne s'appuyant et n'étant guidé contre l'effet de la gravité par aucune paroi. Il aura donc nécessairement tendance à s'éloigner de la paroi de l'enceinte 1 02 sous l'effet de la gravité. Il est peu probable que les collisions avec les gouttelettes d'eau chaude maintiendront le spray 106 froid plaqué contre la paroi. Le spray 106 froid sera donc instable et soumis aux conditions énergétiques du système (par exemple aux variations des températures d'eau froide ou d'eau chaude) rendant sa géométrie instable et sa captation aléatoire. Sa géométrie sera particulièrement perturbée et aléatoire en partie haute du dispositif. De la même façon, dans le cas d'un dispositif flottant, les mouvements de l'ensemble perturberont nécessairement la géométrie du jet d'eau froide. It is also important to mention the stability problems of cold water spray 106. It is indeed a free spray, not leaning and being guided against the effect of gravity by any wall. It will therefore necessarily tend to move away from the wall of the enclosure 1 02 under the effect of gravity. It is unlikely that collisions with the hot water droplets will keep the cold spray 106 pressed against the wall. The cold spray 106 will therefore be unstable and subject to the energetic conditions of the system (for example, to variations in cold water or hot water temperatures). making his geometry unstable and his capture random. Its geometry will be particularly disturbed and random at the top of the device. In the same way, in the case of a floating device, the movements of the assembly will necessarily disturb the geometry of the cold water jet.
Les figures 2, 3, 4 et 5 représentent le dispositif proposé dans le document US 2013/0031903. Le dispositif proposé dans ce document s'appuie sur le procédé mistlift en proposant des variantes afin notamment de résoudre les problèmes liés aux perturbations du spray d'eau froide.  Figures 2, 3, 4 and 5 show the device proposed in US 2013/0031903. The device proposed in this document is based on the mistlift process by proposing variants in particular to solve the problems related to the disturbances of the cold water spray.
La figure 2 représente en vue de dessus une pluralité de cellules 202, ou enceintes, chacune étant délimitée par une paroi 206. Les enceintes 202 sont disposées verticales et adjacentes, et sont regroupées en une plateforme 200, et dans chacune desquelles le procédé mistlift est reproduit. L'avantage principal de cette configuration est de permettre une plus grande surface d'échange thermique entre vapeur à condenser et eau froide. Eventuellement, les enceintes 208 au centre de la plateforme 208 sont dédiées à l'approvisionnement en eau froide.  FIG. 2 represents a top view of a plurality of cells 202, or enclosures, each being delimited by a wall 206. The enclosures 202 are arranged vertically and adjacent, and are grouped together in a platform 200, and in each of which the mistlift process is reproduced. The main advantage of this configuration is to allow a greater heat exchange surface between steam to condense and cold water. Optionally, the speakers 208 in the center of the platform 208 are dedicated to the supply of cold water.
Différentes configurations du spray d'eau froide pour améliorer sa stabilité sont proposées dans les figures 3, 4 et 5.  Different configurations of cold water spray to improve its stability are proposed in Figures 3, 4 and 5.
Sur la figure 3, il est illustré une colonne 300, définissant une chambre 308 à vide, dans laquelle un brouillard, mélange de gouttelettes et de vapeur, est créé en partie basse par une générateur 306 de brouillard. Comme dans le document US 4,441 ,321 , la vapeur se déplace vers le haut de la colonne. Elle est d'abord détendue dans un divergent 310. De l'eau froide 312 est injectée en un point In Figure 3, there is illustrated a column 300, defining a vacuum chamber 308, wherein a mist, a mixture of droplets and steam, is created in the lower part by a generator 306 fog. As in US 4,441,321, the steam moves up the column. It is first relaxed in a divergent 310. Cold water 312 is injected at a point
314 d'injection placé après le divergent 31 0 et forme une enveloppe conique convergente dans une zone 316 de condensation, vers le sommet de la colonne 300 et entourant le brouillard ascendant de gouttelettes. L'eau condensée est récupérée sous forme de jet au sommet de la colonne 30 par un système 318 de récupération. 314 injector placed after the divergent 31 0 and forms a convergent conical envelope in a zone 316 of condensation, towards the top of the column 300 and surrounding the rising mist of droplets. The condensed water is recovered as a jet at the top of the column 30 by a recovery system 318.
Sur la figure 4, la colonne 600 comprend un conduit 604 central. L'eau froide est amenée jusqu'à un point 606 d'injection, et forme un spray d'eau froide conique, divergent vers le haut, entouré par le brouillard 602 issu du générateur 608 de brouillard. Le spray d'eau froide offre une surface 614 d'échange de chaleur avec les gouttelettes du brouillard 602. L'eau condensée est récupérée dans un bassin 618 au sommet de la colonne 600.  In FIG. 4, the column 600 comprises a central conduit 604. The cold water is fed to a point 606 of injection, and forms a conical cold water spray, diverging upwards, surrounded by the mist 602 from the generator 608 fog. The cold water spray provides a heat exchange surface 614 with the droplets of the mist 602. The condensed water is recovered in a basin 618 at the top of the column 600.
La figure 5 représente une colonne 650 combinant les deux configurations du spray d'eau froide des figures 3 et 4, avec un conduit 654 central d'eau froide, et formant un cône dans la zone de condensation entouré par un brouillard 656, un spray 652 d'eau froide annulaire entourant le brouillard FIG. 5 shows a column 650 combining the two configurations of the cold water spray of FIGS. 3 and 4, with a cold central duct 654, and forming a cone in the condensation zone surrounded by a mist 656, a spray 652 annular cold water surrounding fog
656 étant en outre injecté dans la zone de condensation. 656 being further injected into the condensation zone.
Dans chacune des configurations proposées, le spray d'eau froide forme un spray libre c'est à dire qu'il n'est guidé relativement aux forces de gravité par aucune surface d'appui, les surfaces d'appui potentielles se trouvant au dessus du spray d'eau froide.  In each of the proposed configurations, the cold water spray forms a free spray that is to say that it is not guided relative to the gravity forces by any bearing surface, the potential bearing surfaces lying at the top cold water spray.
L'ensemble comprenant le spray d'eau froide et les gouttelettes d'eau chaude se transforme en un jet unique (par coalescences successives) au sommet de l'enceinte.  The set comprising the cold water spray and the hot water droplets is transformed into a single jet (by successive coalescences) at the top of the enclosure.
Le spray restant libre, sa géométrie et notamment sa trajectoire peuvent varier en fonction de l'énergie cinétique transmise par les gouttelettes d'eau chaude (elle même dépendant des températures de l'eau chaude et de l'eau froide et des conditions de pulvérisation de l'eau chaude) et des mouvements éventuels de l'ensemble du dispositif lorsqu'il est flottant ainsi que d'autres instabilités dynamiques. The remaining free spray, its geometry and in particular its trajectory can vary according to the kinetic energy transmitted by the droplets of hot water (itself dependent on the temperatures of the hot and cold water and the conditions of spraying hot water) and possible movements of the whole device when it is floating as well as other dynamic instabilities.
La récupération du jet au sommet de l'enceinte devient alors difficile. Il faut en effet constater que le système de récupération du jet doit intervenir lorsque sa vitesse ascendante est minimum afin de minimiser les pertes énergétiques du système. Le jet étant, dans la zone supérieure de l'enceinte, à faible vitesse, l'influence de la gravité sur sa direction par rapport à la verticale devient alors très sensible car le jet est libre.  The recovery of the jet at the top of the enclosure becomes difficult. It must be noted that the jet recovery system must intervene when its upward speed is minimum in order to minimize energy losses of the system. The jet is, in the upper zone of the enclosure, at low speed, the influence of gravity on its direction relative to the vertical becomes very sensitive because the jet is free.
Afin de tenir compte de ces variations, le document US 2013/0031903 propose en partie supérieure de l'enceinte un système de récupération du jet d'eau condensée amélioré et pouvant varier en fonction des caractéristiques géométriques du jet. Il est également proposé de faire varier les conditions d'injection du spray d'eau froide en vitesse et direction pour une meilleure adaptation en temps réel aux conditions données par des capteurs, notamment de position de la plate forme.  In order to take these variations into account, the document US 2013/0031903 proposes, in the upper part of the enclosure, an improved condensed water jet recovery system which may vary according to the geometric characteristics of the jet. It is also proposed to vary the injection conditions of the cold water spray in speed and direction for better adaptation in real time to the conditions given by sensors, including the position of the platform.
Ces adaptations ne répondent que partiellement aux difficultés décrites ci dessus et inhérentes au dispositif décrit dans le brevet US 4,441 ,321 . De plus, elles sont extrêmement complexes à mettre en œuvre.  These adaptations meet only partially the difficulties described above and inherent to the device described in US Patent 4,441,321. In addition, they are extremely complex to implement.
Plusieurs modes de réalisation du dispositif de conversion en énergie mécanique d'énergie thermique selon l'invention vont maintenant être décrits à l'aide des figures 6 à 13. Plus précisément, les figures 6 à 13 présentent une installation comprenant le dispositif, flottant dans une étendue d'eau, par exemple un océan. De manière générale, les dessins sont purement schématiques et ont pour fonction d'aider à la compréhension du dispositif. Afin de faciliter la compréhension du dispositif, les échelles et les angles ne sont pas conservés. Le dispositif est présenté dans une configuration d'ETM. Bien que l'installation comprenant un dispositif flottant présente de nombreux avantages, l'installation peut comprendre le dispositif dans toute autre configuration, à terre, posé et semi-immergé ou toute autre configuration compatible avec son fonctionnement.  Several embodiments of the thermal energy mechanical energy conversion device according to the invention will now be described with reference to FIGS. 6 to 13. More specifically, FIGS. 6 to 13 show an installation comprising the device floating in an expanse of water, for example an ocean. In general, the drawings are purely schematic and serve the purpose of helping to understand the device. To facilitate the understanding of the device, scales and angles are not preserved. The device is presented in an ETM configuration. Although the installation comprising a floating device has many advantages, the installation can include the device in any other configuration, on land, laid and semi-immersed or any other configuration compatible with its operation.
Le dispositif est placé dans un environnement comprenant une source dite chaude et une source dit froide. La source chaude contient un fluide chaud, et la source froide contient un fluide froid. Les termes « chaud » et « froid » seront compris ici relativement l'un à l'autre, le liquide chaud étant à une température supérieure au liquide froid. Dans les exemples présentés ici, le dispositif étant immergé au moins partiellement dans l'eau d'un océan 37, la source chaude est constituée par l'eau 28 de l'océan à proximité de la surface 22 de l'océan 37, laquelle est à une température supérieure à celle de l'eau située en profondeur, et constituant la source froide. Par conséquent, dans l'exemple qui suit, le fluide chaud est de l'eau chaude de l'océan et le fluide froid est de l'eau froide de l'océan. On pourra toutefois prévoir que la source chaude et la source froide sont constituées par d'autres moyens.  The device is placed in an environment comprising a so-called hot source and a so-called cold source. The hot source contains a hot fluid, and the cold source contains a cold fluid. The terms "hot" and "cold" will be included here relative to each other, the hot liquid being at a temperature higher than the cold liquid. In the examples presented here, the device being immersed at least partially in the water of an ocean 37, the hot source is constituted by the water 28 of the ocean near the surface 22 of the ocean 37, which is at a temperature higher than that of the water located at depth, and constituting the cold source. Therefore, in the following example, the hot fluid is hot water from the ocean and the cold fluid is cold water from the ocean. However, it can be provided that the hot source and the cold source are constituted by other means.
La figure 6 représente un schéma de principe vue en coupe verticale d'une enceinte 1 selon un premier mode de réalisation, permettant de comprendre le fonctionnement du dispositif proposé dans la présente demande d'invention. La figure 6 ne représente pas l'ensemble du dispositif flottant selon la présente invention mais seulement un schéma de principe permettant de comprendre son fonctionnement, les conditions nécessaires à sa flottaison dans de bonnes conditions n'étant pas prises en compte dans cette figure. Les moyens d'amenée de l'eau chaude et de l'eau froide ne sont pas représentés sur les figures. Le dispositif comprend au moins une enceinte 1 , en pratique une pluralité d'enceintes 1 comme cela sera explicité plus loin, délimitée par une paroi 7 latérale. Des moyens, non représentés, sont mis en œuvre afin de maintenir un vide partiel à l'intérieur de l'enceinte 1 , de sorte que la pression à l'intérieur de l'enceinte 1 est inférieure à la pression extérieure. Les caractéristiques de la paroi 7 latérale lui permettent de résister à la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte 1 . FIG. 6 represents a schematic view in vertical section of an enclosure 1 according to a first embodiment, making it possible to understand the operation of the device proposed in the present invention application. FIG. 6 does not represent the whole of the floating device according to the present invention but only a schematic diagram making it possible to understand its operation, the conditions necessary for its flotation in good conditions not being taken into account in this figure. The means for supplying hot water and cold water are not shown in the figures. The device comprises at least one enclosure 1, in practice a plurality of enclosures 1 as will be explained later, delimited by a side wall 7. Means, not shown, are implemented to maintain a partial vacuum inside the chamber 1, so that the pressure inside the chamber 1 is less than the external pressure. The characteristics of the lateral wall 7 enable it to withstand the pressure difference between the inside and the outside of the enclosure 1.
L'enceinte 1 s'étend, selon une direction A verticale, depuis une partie 8 inférieure jusqu'à une partie 9 supérieure.  The enclosure 1 extends, in a vertical direction A, from a lower portion 8 to an upper portion 9.
De même que pour la présentation de l'état de la technique et des figures 1 à 5, la direction A verticale est prise ici en référence à la pesanteur, lorsque le dispositif est installé. Ainsi, la direction A verticale est sensiblement confondue avec la direction de la pesanteur. En outre, à des fins de simplification, dans ce qui suit, les termes et expressions « au-dessus », « sur », « en-dessous », « sous », etc. « inférieur », « supérieur », etc. devront être compris en référence à la direction A verticale et à l'orientation naturelle des figures, étant entendu que sur les figures, la partie 8 inférieure est située sous la partie 9 supérieure.  As for the presentation of the state of the art and Figures 1 to 5, the vertical direction A is taken here with reference to gravity, when the device is installed. Thus, the vertical direction A is substantially coincident with the direction of gravity. In addition, for purposes of simplification, in the following, the terms "above", "on", "below", "below", etc. "Lower", "higher", etc. should be understood with reference to the vertical direction A and the natural orientation of the figures, it being understood that in the figures, the lower part 8 is located under the upper part 9.
Ainsi, l'adjectif « vertical » sera utilisé dans ce qui suit pour désigner ce qui est parallèle à la direction A verticale, et l'adjectif « horizontal » sera utilisé pour désigner ce qui est perpendiculaire à la direction A verticale.  Thus, the adjective "vertical" will be used in what follows to designate what is parallel to the vertical direction A, and the adjective "horizontal" will be used to designate what is perpendicular to the vertical direction A.
La partie 8 inférieure et la partie 9 inférieure ne sont pas nécessairement alignées selon la direction A verticale. Par exemple, et comme cela est le cas sur les figures, l'enceinte 1 s'étend dans une direction générale inclinée par rapport à la direction A verticale. Entre la partie 8 inférieure et la partie 9 supérieure, l'enceinte 1 comprend une zone 30 dite de génération et d'accélération de brouillard s'étendant à partir de la partie 8 inférieure et une zone 31 dite de captation, s'étendant depuis la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard jusque la partie 9 supérieure.  The lower part 8 and the lower part 9 are not necessarily aligned in the vertical direction A. For example, and as is the case in the figures, the enclosure 1 extends in a general direction inclined with respect to the vertical direction A. Between the lower part 8 and the upper part 9, the chamber 1 comprises a so-called fog generation and acceleration zone 30 extending from the lower part 8 and a so-called capture zone 31, extending from zone 30 for generating and accelerating fog up to the upper part 9.
Le dispositif comprend au moins un moyen d'amenée de l'eau chaude dans la partie 8 inférieure de l'enceinte, en connexion fluidique avec une source d'eau chaude. Par exemple, de l'eau 28 chaude est collectée en partie supérieure de l'océan 37 à proximité de la surface 22, et est amenée par une conduite 2 d'alimentation, en connexion fluidique avec la source chaude, dans la partie 8 inférieure de l'enceinte 1 . Eventuellement, une pompe peut être mise en place pour pomper l'eau 28 chaude. L'eau 28 chaude peut être préalablement filtrée et un premier dégazage des gaz non condensables aux températures envisagées peut être réalisé avant son introduction dans l'enceinte 1 par la conduite 2 d'alimentation en eau chaude.  The device comprises at least one means for supplying hot water into the lower part of the enclosure, in fluid connection with a hot water source. For example, hot water is collected in the upper part of the ocean 37 near the surface 22, and is fed through a supply pipe 2, in fluid connection with the hot source, in the lower part. of the enclosure 1. Optionally, a pump can be set up to pump hot water. The hot water may be filtered beforehand and a first degassing of the non-condensable gases at the temperatures envisaged may be carried out before it is introduced into the chamber 1 via the hot water supply pipe.
Le dispositif comprend dans le mode de réalisation présenté un générateur 4 de brouillard placé dans l'enceinte 1 , dans une partie inférieure de la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard, le générateur 4 étant précédé, dans le sens de circulation de l'eau 28 chaude depuis la conduite 2 d'alimentation, d'un distributeur 3 dans la partie 8 inférieure.  The device comprises in the embodiment shown a fog generator 4 placed in the chamber 1, in a lower part of the zone 30 for generating and accelerating fog, the generator 4 being preceded, in the direction of circulation of the hot water 28 from the supply pipe 2, a distributor 3 in the lower part 8.
L'expression « générateur de brouillard » désigne ici tout dispositif ou ensemble de dispositifs permettant de générer un brouillard de gouttelettes de liquide, dispersées dans leur propre vapeur.  The term "fog generator" here means any device or set of devices for generating a mist of liquid droplets, dispersed in their own vapor.
L'eau 28 chaude, sous l'effet de la différence de pression entre le distributeur 3 et l'intérieur de l'enceinte 1 , passe à travers le générateur 4 de brouillard qui peut être par exemple une plaque métallique percée d'une multitude de trous de faible diamètre, de l'ordre d'une centaine de micromètres. Ces trous seront avantageusement de forme convergente. Une multitude de jets d'eau chaude de faible diamètre se transformant rapidement en gouttelettes 23 sont alors produits par le générateur de brouillard 4 dans la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard. Les gouttelettes 23 sont animées à la sortie du générateur de brouillard 4 d'une vitesse 5 initiale ascendante inclinée d'un angle β par rapport à la verticale A, dont le module est dépendant de la pression dans le distributeur 3 et la direction déterminée par l'orientation du générateur 4 de brouillard. The hot water 28, under the effect of the pressure difference between the distributor 3 and the inside of the chamber 1, passes through the fog generator 4 which can be for example a plate metal pierced with a multitude of holes of small diameter, of the order of one hundred micrometers. These holes will advantageously convergent shape. A multitude of hot water jets of small diameter rapidly turning into droplets 23 are then produced by the fog generator 4 in the zone 30 of generating and accelerating fog. The droplets 23 are animated at the output of the mist generator 4 with an upward initial speed 5 inclined at an angle β relative to the vertical A, the module of which is dependent on the pressure in the distributor 3 and the direction determined by the orientation of the fog generator 4.
Le terme « ascendante » doit être compris ici en référence à la direction A verticale, dans le sens allant de la partie 8 inférieure vers la partie 9 supérieure de l'enceinte 1 . En d'autres termes, une vitesse ascendante comprend au moins une composante verticale, dirigée vers la partie 9 haute de l'enceinte 1 .  The term "ascending" must be understood here with reference to the vertical direction A, in the direction going from the lower part 8 to the upper part 9 of the enclosure 1. In other words, an ascending speed comprises at least one vertical component directed towards the high part 9 of the enclosure 1.
Sous l'effet de la pression très faible (inférieure à la pression de saturation) maintenue dans l'enceinte 1 , une partie des gouttelettes 23 s'évaporent (évaporation flash transférant la chaleur sensible du liquide en chaleur latente d'évaporation) produisant un volume très important de vapeur compte tenu de la densité très faible de la vapeur d'eau à la température des gouttes chaudes. Un brouillard 6 formé d'un mélange de vapeur d'eau à très faible pression (par exemple environ 2.4KPa) et de gouttelettes 23 est donc formé en sortie du générateur 4 de brouillard, dans la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard, la masse de vapeur représentant quelques pourcents de la masse de l'eau liquide sous forme de gouttelettes et son volume plus de 500 fois le volume du liquide. Les gouttelettes 23 et la vapeur sont animées en sortie de générateur 4 de la même vitesse 5 initiale ascendante.  Under the effect of the very low pressure (less than the saturation pressure) maintained in the chamber 1, part of the droplets 23 evaporate (flash evaporation transferring the sensible heat of the liquid into latent heat of evaporation) producing a very large volume of steam given the very low density of water vapor at the temperature of hot drops. A mist 6 formed of a mixture of very low pressure steam (for example about 2.4 KPa) and droplets 23 is therefore formed at the output of the mist generator 4, in the zone 30 of generation and acceleration of fog, the mass of vapor representing a few percent of the mass of liquid water in the form of droplets and its volume more than 500 times the volume of the liquid. The droplets 23 and the steam are animated at the generator output 4 of the same initial upward velocity.
La combinaison de cette vitesse 5 initiale et de la section disponible pour la vapeur au niveau de la sortie du générateur 4 de brouillard permet de déterminer la quantité de vapeur qui pourra être produite à la sortie immédiate du générateur 4 de brouillard dans l'enceinte 1 et par conséquent la quantité d'énergie initiale échangée lors de la transformation de la chaleur sensible des gouttelettes 23 en chaleur latente d'évaporation.  The combination of this initial speed and the section available for the steam at the output of the mist generator 4 makes it possible to determine the quantity of vapor that can be produced at the immediate exit of the mist generator 4 in the chamber 1 and therefore the amount of initial energy exchanged during the transformation of the sensible heat of the droplets 23 into latent heat of evaporation.
La partie 9 supérieure de l'enceinte 1 est maintenue à une température plus basse (environ 13°C) et donc à une pression de vapeur (par exemple environ 1 .2 KPa) inférieure à la pression dans la partie 8 inférieure, la vapeur sortant du générateur 4 de brouillard est donc aspirée à travers la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard et se déplace rapidement vers la zone 31 de captation de l'enceinte 1 . La variation de section de l'enceinte 1 dans la partie supérieure de la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard au-dessus du générateur 4 de brouillard permet de contrôler la détente de la vapeur au cours du déplacement vers le haut de la vapeur, sachant que les gouttelettes sous l'effet de la diminution de la pression continuent à produire de la vapeur en se refroidissant, et permet de guider le flux de gouttelettes selon une direction sensiblement identique à celle de la vitesse 5 initiale pour atteindre une vitesse 5' en sortie de zone 30.  The upper part 9 of the chamber 1 is kept at a lower temperature (about 13 ° C.) and therefore at a vapor pressure (for example about 1 .2 KPa) lower than the pressure in the lower part 8, the steam leaving the fog generator 4 is thus sucked through the zone 30 for generating and accelerating fog and moves rapidly towards the zone 31 for capturing the chamber 1. The section variation of the chamber 1 in the upper part of the zone 30 for generating and accelerating fog above the fog generator 4 makes it possible to control the expansion of the steam during the upward movement of the vapor, knowing that the droplets under the effect of the decrease in pressure continue to produce steam while cooling, and can guide the flow of droplets in a direction substantially identical to that of the initial speed to reach a speed 5 'at the exit of zone 30.
La vapeur, sous l'effet des forces de frottement et de viscosité, communique une partie de son énergie cinétique aux gouttelettes 23. Compte tenu de la très petite taille des gouttelettes 23, les forces de frottement (proportionnelles au carré du rayon de la gouttelette 23) sont très supérieures au forces de gravité (proportionnelle au cube du rayon de la gouttelette 23). Les gouttelettes 23 subissent donc une accélération vers la partie 9 supérieure de l'enceinte 1 . De plus, sous l'effet de la diminution de la pression, les gouttelettes 23 se refroidissent, produisant davantage de vapeur. La détente de la vapeur dans la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard au-dessus du générateur 4 de brouillard est contrôlée en augmentant progressivement la section de l'enceinte dans la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard, au-dessus du générateur 4 de brouillard, pour former un divergent, ou tuyère. The steam, under the effect of the friction forces and viscosity, communicates part of its kinetic energy to the droplets 23. Given the very small size of the droplets 23, the friction forces (proportional to the square of the radius of the droplet 23) are much greater than the forces of gravity (proportional to the cube of the radius of the droplet 23). The droplets 23 undergo therefore an acceleration towards the upper part 9 of the enclosure 1. In addition, under the effect of lowering the pressure, the droplets 23 cool down, producing more steam. The expansion of the steam in the fog generation and acceleration zone above the fog generator 4 is controlled by progressively increasing the section of the chamber in the fog generation and acceleration zone 30, above the fog generator 4, to form a divergent, or nozzle.
Dans cette partie 30 de génération et d'accélération de brouillard, une grande partie de l'enthalpie de la vapeur a été transformée en énergie cinétique, accélérant la vapeur et les gouttelettes 23 d'eau chaude.  In this fog generation and acceleration section, a large part of the enthalpy of the steam has been converted into kinetic energy, accelerating the steam and hot water droplets.
Cette énergie cinétique a permis à la fois d'élever les gouttelettes 23 contre la gravité dans la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard mais également de les accélérer, leur vitesse 5' en sortie de partie 30 étant supérieure à la vitesse 5 en sortie du générateur 4 de brouillard.  This kinetic energy has made it possible both to raise the droplets 23 against gravity in the zone 30 for generating and accelerating fog but also to accelerate them, their speed 5 'at the exit of the part 30 being greater than the speed 5 at the output of the fog generator 4.
La combinaison décrite précédemment du générateur de brouillard 4 suivi d'une tuyère de détente peut également être remplacée dans un autre mode de réalisation par une multitude de buses diphasiques, chacune comportant au moins un convergent correspondant à un trou du générateur de brouillard 4 du mode de réalisation précédent, un col et un divergent, accolées les unes aux autres et prolongées ou non d'une tuyère de détente complémentaire commune lorsque la totalité de la détente n'a pas été réalisée dans la multitudes de buses diphasiques.  The previously described combination of the mist generator 4 followed by an expansion nozzle may also be replaced in another embodiment by a multitude of two-phase nozzles, each having at least one convergent corresponding to a hole of the fog generator 4 of the mode. previous embodiment, a neck and a divergent, contiguous to each other and extended or not a common complementary expansion nozzle when the entire expansion has not been performed in the multitudes of two-phase nozzles.
Ainsi, de manière générale, le dispositif 1 comprend un ensemble générateur et accélérateur de brouillard, qu'il soit formé par le générateur 4 de brouillard suivi d'une tuyère ou qu'il soit formé d'une multitude de buses diphasiques, suivies ou non d'une tuyère commune.  Thus, in general, the device 1 comprises a generator and fog accelerator assembly, whether it is formed by the mist generator 4 followed by a nozzle or that it is formed of a multitude of two-phase nozzles, followed or no of a common nozzle.
Le dispositif, dans le mode de réalisation représenté, comprend de plus des moyens d'injection de liquide dans la zone 31 de captation. A cet effet, par exemple, une ou plusieurs buses 12 d'injection permettant d'injecter une nappe 13 d'eau liquide, continue et monophasique, sous l'effet de la pression, sont positionnées dans l'enceinte 1 au-dessus de la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard, dans la zone 31 de captation. Elles sont alimentées en eau 10 sous pression par une ou des conduites d'amenée 1 1 . Cette eau peut être de l'eau froide provenant des profondeurs de l'océan, c'est-à-dire à une profondeur plus importante que celle de l'eau 28 chaude à proximité de la surface, ou de l'eau chaude captée à proximité immédiate du dispositif ou encore une recirculation d'une partie de l'eau collectée dans un collecteur 16 supérieur placé dans la partie 9 supérieure de l'enceinte 1 . La figure 6 représente la configuration dans laquelle l'eau 10 sous pression alimentant les buses 12 d'injection est de l'eau 38 froide provenant des profondeurs de l'océan au moyen d'une conduite non représentée sur la figure. Cette configuration pourrait permettre de réaliser une partie de la condensation de la vapeur grâce à la nappe liquide 13 qui sera froide, c'est-à-dire à une température inférieure à celle du brouillard dans l'enceinte 1 .  The device, in the embodiment shown, further comprises means for injecting liquid into the capture zone 31. For this purpose, for example, one or more injection nozzles 12 for injecting a sheet 13 of liquid water, continuous and monophasic, under the effect of pressure, are positioned in the chamber 1 above the zone 30 for generating and accelerating fog, in the zone 31 of capture. They are supplied with water under pressure by one or more feed lines 1 1. This water may be cold water from the depths of the ocean, that is, deeper than hot water near the surface, or hot water captured. in the immediate vicinity of the device or a recirculation of a portion of the water collected in an upper collector 16 placed in the upper part 9 of the chamber 1. Figure 6 shows the configuration in which the pressurized water supplying the injection nozzles 12 is cold water 38 from the depths of the ocean by means of a pipe not shown in the figure. This configuration could make it possible to carry out part of the condensation of the vapor thanks to the liquid layer 13 which will be cold, that is to say at a temperature lower than that of the fog in the chamber 1.
Le dispositif comprend au moins une surface 14 dite de support, placée à l'intérieur de l'enceinte 1 , et s'étendant au moins partiellement dans la zone 31 de captation. La surface 14 de support est par exemple formée sur la paroi 7 latérale de l'enceinte 1 . La surface 14 de support est inclinée d'un angle a compris entre 0 et 20° par rapport à la direction A verticale et présente une normale dont la composante parallèle à la direction A verticale est dirigée vers la partie 9 supérieure de l'enceinte 1 . Ainsi, la surface 14 de support forme un support pour tout élément en contact sur la surface 14 de support et soumis à son poids. De préférence, l'angle a d'inclinaison de la paroi 14 de support est différent de 0°. The device comprises at least one so-called support surface 14, placed inside the enclosure 1, and extending at least partially in the capture zone 31. The support surface 14 is for example formed on the lateral wall 7 of the enclosure 1. The support surface 14 is inclined at an angle α between 0 and 20 ° relative to the vertical direction A and has a normal whose component parallel to the vertical direction A is directed towards the upper part 9 of the enclosure 1. Thus, the support surface 14 forms a support for any element in contact on the support surface 14 and subjected to its weight. Preferably, the angle of inclination of the support wall 14 is different from 0 °.
Les buses 12 d'injection injectent de l'eau 10 froide le long de la surface 14 de support, avec une vitesse initiale ascendante, c'est-à-dire dirigée vers la partie 9 supérieure, sensiblement parallèle à la surface 14 de support, de manière à former la nappe 13 d'eau liquide. Ainsi, la nappe 13 d'eau liquide repose sur la surface 14 de support, guidée vers la partie 9 supérieure contre la pesanteur.  The injection nozzles 12 inject cold water along the support surface 14, with an initial upward velocity, that is, directed towards the upper portion 9, substantially parallel to the support surface 14 , so as to form the sheet 13 of liquid water. Thus, the web 13 of liquid water rests on the support surface 14, guided towards the upper part 9 against gravity.
La surface 14 de support peut être plane ou non, sachant qu'elle doit permettre à la nappe 13 d'eau liquide de rester continue dans son écoulement ascendant.  The support surface 14 may be flat or not, knowing that it must allow the sheet 13 of liquid water to remain continuous in its upward flow.
Au cours de son écoulement le long de la surface 14 de support, la nappe 13 de liquide intercepte les gouttelettes 23 d'eau chaude en provenance de la partie 8 inférieure de l'enceinte 1 où elles ont été accélérées par la vapeur dans la zone 30 de génération et d'accélération de brouillard. Celles-ci s'intègrent dans la nappe 13 de liquide en lui communiquant une grande partie de leur énergie cinétique, entraînant la nappe 13 d'eau liquide vers la partie 9 supérieure. L'angle d'incidence entre la direction de la vitesse 5' des gouttelettes 23 et la direction de la vitesse de la nappe 13 d'eau liquide, dans la zone 31 de captation, est faible, correspondant à la différence entre les angles a et β.  During its flow along the surface 14 of support, the sheet 13 of liquid intercepts the droplets 23 of hot water from the lower part 8 of the chamber 1 where they were accelerated by the steam in the area 30 generation and fog acceleration. These are integrated in the sheet 13 of liquid by communicating a large part of their kinetic energy, causing the sheet 13 of liquid water to the upper part 9. The angle of incidence between the direction of the velocity 5 'of the droplets 23 and the direction of the velocity of the sheet 13 of liquid water, in the capture zone 31, is small, corresponding to the difference between the angles α and β.
Le dispositif comprend également des moyens d'amenée d'eau froide pour assurer la condensation de la vapeur formée dans l'enceinte 1 .  The device also comprises means for supplying cold water to ensure the condensation of the vapor formed in the chamber 1.
Dans le cas où la nappe 13 d'eau liquide est constituée d'eau froide, celle-ci contribue en partie à la condensation de la vapeur. Il ne peut cependant s'agir que d'une faible partie étant donné les surfaces d'échange thermique limitées. Le dispositif comprend donc des moyens d'amenée de l'eau froide dans la zone 31 de captation de l'enceinte 1 , alimentant des moyens de condensation.  In the case where the sheet 13 of liquid water is cold water, it contributes in part to the condensation of steam. However, it can only be a small part given the limited heat exchange surfaces. The device therefore comprises means for supplying cold water into the zone 31 for capturing the chamber 1, supplying condensing means.
Les moyens de condensation comprennent des moyens principaux de condensation, formé d'un des deux moyens suivants ou d'une combinaison des deux :  The condensation means comprise main condensation means, formed by one of the two following means or a combination of both:
· un premier ensemble de buses 20 de spray alimentées en eau froide 38 en provenance des profondeurs de l'océan par l'intermédiaire d'un dispositif 24 d'alimentation, en connexion fluidique avec la source froide, pulvérise dans l'enceinte 1 un premier spray 21 formé de gouttelettes d'eau froide dans la zone 31 de captation, de sorte que la nappe 13 d'eau liquide se trouve entre le premier spray 21 d'eau froide et la surface 14 de support. En d'autres termes, le premier spray 21 d'eau froide est localisé au-dessus de la nappe 13 d'eau liquide et est sensiblement parallèle à celle-ci. Sous l'effet de leur vitesse d'éjection, les gouttelettes du premier spray 21 d'eau froide montent dans l'enceinte 1 le long de la nappe 13 liquide vers la partie 9 supérieure. Par contact direct, elles condensent la vapeur du brouillard. Elles sont finalement captées par la nappe 13 de liquide sous l'effet de la gravité et / ou des chocs avec les gouttelettes 23 d'eau chaude.  A first set of spray nozzles 20 supplied with cold water 38 from the depths of the ocean via a supply device 24, in fluid connection with the cold source, sprays in the chamber 1 a first spray 21 formed of cold water droplets in the area 31 of capture, so that the sheet 13 of liquid water is between the first spray 21 of cold water and the surface 14 of support. In other words, the first spray 21 of cold water is located above the sheet 13 of liquid water and is substantially parallel thereto. Under the effect of their ejection speed, the droplets of the first cold water spray 21 rise in the chamber 1 along the liquid ply 13 towards the upper part 9. By direct contact, they condense the vapor of the fog. They are finally captured by the sheet 13 of liquid under the effect of gravity and / or shocks with the droplets 23 of hot water.
• un deuxième ensemble de buses 18 de spray, alimentées en eau froide 38 en provenance des profondeurs de l'océan, par l'intermédiaire d'une conduite 25, en connexion fluidique avec la source froide, pulvérise dans la zone 31 de captation de l'enceinte 1 un deuxième spray 1 9 formé de gouttelettes d'eau froide au-dessus du flux de gouttelettes 23 d'eau chaude et sensiblement parallèle à celui-ci, de sorte que le flux de gouttelettes 23 d'eau chaude se retrouve entre les deux sprays 21 , 1 9 d'eau froide. Plus précisément, le deuxième spray 19 est par exemple injecté dans la zone 31 de captation de l'enceinte 1 le long d'une surface de la paroi 7 latérale qui est opposée à la surface 14 de support. Sous l'effet de leur vitesse d'éjection, les gouttelettes du deuxième spray 19 d'eau froide montent dans l'enceinte 1 vers la partie 9 supérieure suivant une trajectoire sensiblement parallèle à celle des gouttelettes 23 d'eau chaude. Par contact direct, elles condensent la vapeur. Elles sont finalement captées par la nappe 13 d'eau liquide. A second set of spray nozzles 18, fed with cold water 38 from the depths of the ocean, via a pipe 25, in fluid connection with the cold source, sprays in the zone 31 of capture of the enclosure 1 a second spray 1 9 formed of droplets of cold water above the stream of droplets 23 of hot water and substantially parallel thereto, so that the stream of droplets 23 of hot water is found between the two sprays 21, 1 9 of cold water. More specifically, the second spray 19 is for example injected into the area 31 for capturing the chamber 1 along a surface of the side wall 7 which is opposite the support surface 14. Under the effect of their ejection speed, the droplets of the second cold water spray 19 rise in the chamber 1 to the upper part 9 in a path substantially parallel to that of the droplets 23 of hot water. By direct contact, they condense the vapor. They are finally captured by the sheet 13 of liquid water.
Avantageusement, la paroi 7 latérale de l'enceinte 1 , dans la zone 31 de captation, converge vers la partie 9 supérieure, de sorte que la section de l'enceinte 1 diminue vers la partie 9 supérieure, le volume de vapeur diminuant au fur et à mesure de sa condensation.  Advantageously, the lateral wall 7 of the chamber 1, in the capture zone 31, converges towards the upper part 9, so that the section of the chamber 1 decreases towards the upper part 9, the volume of vapor decreasing as and as its condensation.
Le dispositif comprend, dans la partie 9 supérieure de l'enceinte 1 , des moyens 26 d'évacuation des non-condensés, c'est-à-dire des espèces présentes dans le brouillard de gouttelettes 23 et de vapeur d'eau qui n'ont pas condensées, ainsi éventuellement que de la vapeur d'eau résiduelle qui n'a pas condensée.  The device comprises, in the upper part 9 of the enclosure 1, means 26 for evacuating the non-condensed, that is to say the species present in the mist of droplets 23 and water vapor that n have not condensed, thus possibly only residual water vapor that has not condensed.
Afin de limiter le travail à fournir par les moyens 26 d'évacuation des non-condensés et de la partie de vapeur non condensée, les moyens de condensation peuvent comprendre des moyens 27 auxiliaires de condensation installés dans la partie 9 supérieure de l'enceinte 1 pour compléter la condensation de la vapeur qui n'aurait pas été condensée par les moyens principaux de condensation de vapeur. Il peut s'agir d'un échangeur à contact direct ou autre et il est par exemple situé à proximité immédiate des moyens 26 d'évacuation et est alimenté en eau froide 38 issue des profondeurs.  In order to limit the work to be performed by the means 26 for discharging the non-condensed and the uncondensed vapor portion, the condensation means may comprise auxiliary condensation means 27 installed in the upper part 9 of the enclosure 1 to complete the condensation of steam that would not have been condensed by the main means of vapor condensation. It can be a direct contact exchanger or other and it is for example located in the immediate vicinity of the means 26 for evacuation and is supplied with cold water 38 from the depths.
Les moyens 26 d'évacuation des non-condensés en partie 8 supérieure de l'enceinte 1 permettent l'évacuation des gaz non condensés et de la vapeur d'eau résiduelle.  The means 26 for evacuating the non-condensed at the upper part of the chamber 1 allow the evacuation of the uncondensed gases and the residual water vapor.
La nappe 13 d'eau liquide se charge donc, au fur et à mesure de son déplacement vers la partie 8 supérieure de l'enceinte dans la zone 31 de captation, en gouttelettes 23 d'eau chaude du brouillard, de la vapeur condensée et des gouttelettes d'eau froide du premier spray 21 et du deuxième spray 1 9 des moyens de condensation principaux. Ainsi, dans la partie 9 supérieure, il est formé un jet d'eau 17 liquide, composé de l'eau provenant de la nappe 13 de liquide à la sortie des buses 12 d'injection, de l'eau provenant des gouttelettes d'eau chaude 23, de l'eau provenant de la vapeur condensée et enfin de l'eau froide des sprays 21 et 1 9 provenant des moyens de condensation principal.  The sheet 13 of liquid water is thus charged, as it moves towards the upper part 8 of the enclosure in the capture zone 31, in droplets 23 of hot water from the mist, condensed vapor and cold water droplets of the first spray 21 and the second spray 1 9 of the main condensation means. Thus, in the upper part 9, a liquid water jet 17 is formed consisting of the water coming from the layer 13 of liquid at the outlet of the injection nozzles 12, the water coming from the droplets of water. hot water 23, water from condensed steam and finally cold water sprays 21 and 1 9 from the main condensation means.
Etant guidée et supportée par la surface 14 de support lors de son trajet ascendant, la trajectoire de la nappe 13 de liquide est imposée et sa position dans l'espace, notamment son arrivée dans la partie 9 supérieure de l'enceinte 1 , est ainsi assurée.  Being guided and supported by the support surface 14 during its upward path, the trajectory of the sheet 13 of liquid is imposed and its position in space, in particular its arrival in the upper part 9 of the chamber 1, is thus assured.
Au fur et à mesure que la nappe 13 de liquide s'écoule vers la partie 9 supérieure le long de la surface 14 de support, la nappe 13 de liquide perd progressivement de la vitesse sous l'effet de la gravité. Si la nappe 13 de liquide n'était pas guidée par la surface 14 de support mais libre, la composante horizontale (quasi-constante compte tenu du peu de frottement dans la vapeur) de sa vitesse deviendrait de plus en plus importante par rapport à sa composante verticale (décroissante du fait de la gravité). La trajectoire de la nappe 13 de liquide deviendrait aléatoire compte tenu des effets variables agissant sur la nappe 13 de liquide, tels que chocs avec les gouttelettes 23 d'eau chaude, les mouvements du dispositif ou encore les variations des conditions de l'environnement dans lequel le dispositif est installé. Il s'agit là du problème principal rencontré dans les dispositifs cités précédemment de l'art antérieur. La surface 14 de support permet notamment d'éviter ces problèmes en maintenant la nappe 13 de liquide suivant une trajectoire imposée favorable à son captage dans la partie 8 supérieure par des moyens 15 de captage. As the sheet 13 of liquid flows towards the upper part 9 along the support surface 14, the sheet 13 of liquid gradually loses speed under the effect of gravity. If the web 13 of liquid was not guided by the support surface 14 but free, the horizontal component (quasi-constant given the little friction in the vapor) of its speed would become more and more important compared to its vertical component (decreasing due to gravity). The trajectory of the tablecloth 13 of liquid would become random taking into account the effects variables acting on the sheet 13 of liquid, such as shocks with the droplets 23 of hot water, the movements of the device or the variations of the conditions of the environment in which the device is installed. This is the main problem encountered in the aforementioned devices of the prior art. The support surface 14 makes it possible in particular to avoid these problems by keeping the sheet 13 of liquid in a prescribed trajectory favorable to its capture in the upper part 8 by means 15 of capture.
Peu avant l'apogée de la trajectoire de la nappe 13 de liquide, ou plus précisément du jet d'eau 17 liquide, les moyens de captage 15 permettent de dévier la nappe 13 et de la déverser dans un collecteur 16.  Shortly before the climax of the trajectory of the liquid ply 13, or more precisely of the liquid water jet 17, the sensing means 15 make it possible to deflect the ply 13 and to discharge it into a collector 16.
La nappe liquide 13 créée par les buses 12 d'injection en partie inférieure de la surface 14 de support permet un contrôle du débit et de la vitesse de cette nappe 13 de liquide et donc de l'énergie cinétique que possédera la nappe 13 en partie haute du dispositif. Elle permet également d'assurer une captation efficace des gouttelettes 23 d'eau chaude comme des gouttelettes d'eau froide du premier spray 21 et/ou du deuxième spray 19.  The liquid sheet 13 created by the injection nozzles 12 in the lower part of the support surface 14 allows a control of the flow rate and the speed of this sheet 13 of liquid and therefore the kinetic energy that the web 13 will have in part high of the device. It also makes it possible to ensure efficient capture of the droplets 23 of hot water such as cold water droplets of the first spray 21 and / or the second spray 19.
Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, la nappe 13 de liquide s'écoulant sur la surface 14 de support n'est pas créée par des buses 12 d'injection mais est créée par les premières gouttelettes 23 d'eau chaude ou les gouttelettes d'eau froide du premier spray 21 percutant la surface 14 de support pour y créer par apports successifs la nappe 13 de liquide continue s'écoulant sur la paroi 14 de support. Dans ce cas, les buses 12 d'injection ne sont pas nécessaires au dispositif.  In another embodiment of the present invention, the sheet 13 of liquid flowing on the support surface 14 is not created by injection nozzles 12 but is created by the first droplets 23 of hot water or the droplets of cold water from the first spray 21 striking the support surface 14 to create by successive contributions the web 13 of continuous liquid flowing on the wall 14 of support. In this case, the injection nozzles 12 are not necessary for the device.
Le dispositif comprend des moyens d'évacuation de liquide, pour évacuer le jet d'eau 17 liquide qui arrive en partie 9 supérieure de l'enceinte 1 . A cet effet, par exemple, le collecteur 16, qui peut prendre la forme d'un canal rectangulaire, alimente à son tour une ou des conduites descendantes 34, dites conduite 34 d'évacuation.  The device comprises liquid evacuation means for discharging the liquid water jet 17 which arrives at the upper part of the chamber 1. For this purpose, for example, the collector 16, which may take the form of a rectangular channel, in turn feeds one or more downstream conduits 34, said exhaust pipe 34.
L'énergie mécanique générée par le dispositif est captée par des moyens de récupération d'énergie. Plus précisément, le dispositif comprend un ou plusieurs groupes hydroélectriques 29a, 29b, 29c composés chacun d'une turbine hydraulique et d'une génératrice.  The mechanical energy generated by the device is captured by means of energy recovery. More specifically, the device comprises one or more hydroelectric groups 29a, 29b, 29c each consisting of a hydraulic turbine and a generator.
Trois configurations de groupe hydroélectrique sont envisageables :  Three configurations of hydroelectric group are conceivable:
dans une première configuration, le groupe 29a hydroélectrique est entraîné par le flux de liquide 17 s'écoulant hors du collecteur 16 dans la conduite 34 d'évacuation ;  in a first configuration, the hydroelectric group 29a is driven by the flow of liquid 17 flowing out of the manifold 16 into the discharge pipe 34;
dans une deuxième configuration, le groupe 29b hydroélectrique est entraîné par le flux d'eau 10 sous pression s'écoulant dans la conduite 1 1 d'amenée alimentant les buses 12 d'injection. Comme il sera vu plus loin, le flux d'eau 10 alimentant les buses 12 d'injection peut être de l'eau froide provenant des profondeurs de l'océan, c'est-à-dire à une profondeur plus importante que celle de l'eau 28 chaude à proximité de la surface, ou de l'eau chaude captée à proximité immédiate du dispositif ou encore une recirculation d'une partie de l'eau collectée dans le collecteur 16 supérieur ; dans une troisième configuration, le groupe 29c hydroélectrique est entraîné par le flux d'eau 28 chaude s'écoulant dans la conduite 2 d'alimentation en eau chaude.  in a second configuration, the hydroelectric group 29b is driven by the flow of pressurized water flowing in the supply line 1 1 supplying the injection nozzles 12. As will be seen below, the flow of water 10 supplying the injection nozzles 12 may be cold water from the depths of the ocean, that is to say at a depth greater than that of hot water 28 near the surface, or hot water collected in the immediate vicinity of the device or a recirculation of a portion of the water collected in the upper collector 16; in a third configuration, the hydroelectric group 29c is driven by the hot water flow 28 flowing in the hot water supply pipe 2.
Le dispositif peut comprendre n'importe quelle de ces trois configurations, ou une combinaison de deux de ces configurations, voire les trois configurations simultanées. Afin de faciliter la compréhension, le dispositif est représenté sur la figure 6 comme comprenant les trois configurations de groupe 29a, 29b, 29c hydroélectrique. The device can include any of these three configurations, or a combination of two of these configurations, or even the three simultaneous configurations. To facilitate the understanding, the device is shown in Figure 6 as comprising the three group configurations 29a, 29b, 29c hydroelectric.
Toute captation d'énergie diminue la pression du fluide en aval du ou des groupes 29a, 29b, 29c hydroélectriques. Elle est cependant nécessaire à la transformation de l'énergie générée par le dispositif en énergie mécanique puis en électricité.  Any energy uptake decreases the fluid pressure downstream of the hydroelectric group (s) 29a, 29b, 29c. It is, however, necessary for the transformation of the energy generated by the device into mechanical energy and then into electricity.
La première configuration 29a permet notamment de récupérer de l'énergie en diminuant la charge sur le flux de liquide s'écoulant dans la conduite 34 d'évacuation en l'adaptant très exactement à la valeur nécessaire (environ 1 atmosphère) à son rejet dans l'océan 37 hors de l'enceinte 1 où règne une pression très faible. Cette première configuration permet également, l'énergie étant récupérée sous la forme d'une élévation de l'altitude de la nappe 13 de liquide, de positionner la partie 9 supérieure du dispositif en hauteur, au dessus du niveau 22 de l'océan (par exemple 25m) à l'abri des vagues.  The first configuration 29a makes it possible in particular to recover energy by reducing the load on the flow of liquid flowing in the evacuation pipe 34 by adapting it very exactly to the necessary value (approximately 1 atmosphere) to its rejection in the ocean 37 outside the chamber 1 where there is a very low pressure. This first configuration also allows, the energy being recovered in the form of an elevation of the altitude of the sheet 13 of liquid, to position the upper part 9 of the device in height, above the level 22 of the ocean ( for example 25m) away from the waves.
« Hauteur » doit compris ici comme désignant la dimension verticale.  "Height" should be understood here as designating the vertical dimension.
La deuxième configuration 29b présente l'avantage de pouvoir régler, en faisant varier la puissance extraite, la pression régnant au niveau des buses 12 d'injection et de pouvoir adapter cette pression aux variations des conditions (températures de l'eau chaude ou/et de l'eau froide changeante, puissance demandée changeante, mouvements du dispositif entraînant une géométrie différente, etc....).  The second configuration 29b has the advantage of being able to adjust, by varying the extracted power, the pressure at the level of the injection nozzles 12 and to be able to adapt this pressure to variations in the conditions (hot water temperatures and / or changing cold water, changing demand power, device movements resulting in different geometry, etc.).
La troisième configuration 29c permet elle aussi par variation de la puissance extraite une adaptation aux conditions, notamment à la température de l'eau chaude et à ses conséquences sur la formation de vapeur et la quantité d'énergie disponible.  The third configuration 29c also makes it possible, by varying the extracted power, to adapt to the conditions, in particular to the temperature of the hot water and to its consequences on the formation of steam and the quantity of energy available.
La figure 6 représente le dispositif dans le cas où il flotte dans l'océan 37. Le dispositif comprend donc des moyens de flottaison, non représentés.  Figure 6 shows the device in the case where it floats in the ocean 37. The device therefore comprises flotation means, not shown.
Cette configuration flottante du dispositif présente l'avantage d'éviter la plupart des installations de pompage dans le dispositif, à l'exception éventuellement des moyens 26 d'évacuation des gaz non condensés et du dispositif alimentant les moyens 27 finaux de condensation.  This floating configuration of the device has the advantage of avoiding most of the pumping installations in the device, with the possible exception of the means 26 for evacuating the non-condensed gases and the device supplying the final means 27 for condensing.
Les différences de pression entre la charge hydrostatique diminuée des pertes de charges dans les organes d'amenée et la pression régnant dans l'enceinte 1 permettent d'alimenter le générateur 4 de brouillard ainsi que les buses 12, 20 et 18.  The pressure differences between the hydrostatic head less the pressure drops in the supply members and the pressure in the chamber 1 can supply the generator 4 fog and the nozzles 12, 20 and 18.
Hormis le coût très élevé des installations de pompage évitées et leur complexité, des systèmes de jet ou de buses présentent d'excellents rendements (par exemple 98%) comparés à des rendements inférieurs à 90% des systèmes pompes et moteurs.  Apart from the very high cost of avoided pumping installations and their complexity, jet or nozzle systems have excellent efficiencies (eg 98%) compared to efficiencies below 90% of pump and motor systems.
Dans un mode de réalisation, un ou plusieurs groupes 29a, 29b, 29c hydroélectriques sont réversibles à savoir capable de fonctionner en mode turbine génératrice et en mode pompe moteur. Dans ce cas, le démarrage de l'installation et/ou son contrôle pourront être grandement facilités. En effet, lors du démarrage de l'installation et pendant les phases transitoires, la nappe 13 de liquide peut ne pas disposer de l'énergie nécessaire pour atteindre les moyens 1 5 de captage dans la partie 9 supérieure 1 5, nécessaire pour son évacuation. Un complément d'énergie pourrait être alors fourni par un des groupes 29a, 29b, 29c hydroélectriques fonctionnant en mode pompe moteur pendant le temps nécessaire. On peut également citer la possibilité de contrôler par ce moyen la vitesse de la nappe 13 de liquide, permettant d'ajuster cette vitesse pour permettre une captation des gouttelettes 23 d'eau chaude avec le moins de perte d'énergie possible. In one embodiment, one or more hydroelectric groups 29a, 29b, 29c are reversible ie capable of operating in turbine generator mode and in motor pump mode. In this case, starting the installation and / or its control can be greatly facilitated. Indeed, during the start-up of the installation and during the transitional phases, the sheet 13 of liquid may not have the necessary energy to reach the means 1 5 capture in the upper part 9 1 5, necessary for its evacuation . Additional energy could then be provided by one of the hydroelectric groups 29a, 29b, 29c operating in engine pump mode for the necessary time. We can also mention the possibility of controlling by this means the speed of the tablecloth 13 of liquid, to adjust this speed to allow capture of the droplets 23 of hot water with the least possible energy loss.
La figure 7 représente un détail de la zone d'injection dans l'enceinte 1 du mode de réalisation de la figure 6 de la nappe liquide 13 et du spray d'eau froide 21 par la buse 12 d'injection et le premier ensemble de buses 20 de spray. Le flux d'eau 10 sous pression, qui est de l'eau 38 froide des profondeurs selon le premier mode de réalisation, alimente la buse 12 qui génère la nappe 13 de liquide. De l'eau 38 froide en provenance des profondeurs de l'océan également alimente le premier ensemble de buses 20 de spray par leur dispositif 24 d'alimentation. Le dispositif 24 d'alimentation peut être une conduite ou encore, dans le cas où le flux d'eau 1 0 sous pression alimentant les buses 12 d'injection est de l'eau froide 38 en provenance des profondeurs, une simple paroi de séparation, le premier ensemble de buses 20 de spray étant alimenté directement par le flux d'eau 10 sous pression.  FIG. 7 represents a detail of the injection zone in the chamber 1 of the embodiment of FIG. 6 of the liquid layer 13 and the cold water spray 21 by the injection nozzle 12 and the first set of spray nozzles. The pressurized water stream, which is cold depth water 38 according to the first embodiment, feeds the nozzle 12 which generates the web 13 of liquid. Cold water 38 from the depths of the ocean also feeds the first set of spray nozzles 20 through their feed device 24. The feed device 24 may be a pipe or, in the case where the flow of pressurized water supplying the injection nozzles 12 is cold water 38 from the depths, a simple partition wall the first set of spray nozzles being fed directly by the pressurized water stream.
La figure 8 représente un deuxième mode de réalisation de l'enceinte 1 du dispositif, dans lequel le flux d'eau 1 0 sous pression alimentant la buse 12 d'injection créant la nappe 13 de liquide provient d'une recirculation d'une partie 32 du flux 17a de liquide s'écoulant dans la conduite 34 d'évacuation, et provenant du collecteur 16. Dans ce cas le flux 17a de liquide s'écoulant dans la conduite 34 d'évacuation est divisé en une partie 32 devenant le flux d'eau 10 sous pression alimentant la buse 12 d'injection et une partie 33 directement rejetée dans l'océan. Ce deuxième mode de réalisation permet d'utiliser moins d'eau 38 froide tirée des profondeurs de l'océan que dans le premier mode de réalisation de la figure 6. Ce deuxième mode de réalisation permet d'obtenir un débit important pour la nappe 13 de liquide et donc de diminuer pour une même puissance la hauteur nécessaire. La partie 32 du flux 17a s'écoulant dans la conduite 34 d'évacuation est alors un mélange d'eau chaude et d'eau froide dont la température dépend de leur proportion. Il faudra également veiller à assurer si nécessaire la condensation de la vapeur générée par la nappe 13 de liquide. Cette figure 8 représente les groupes 29a, 29c hydroélectriques dans la première configuration et dans la troisième configuration.  FIG. 8 represents a second embodiment of the chamber 1 of the device, in which the flow of pressurized water supplying the injection nozzle 12 creating the sheet 13 of liquid comes from a recirculation of a part 32 of the flow 17a of liquid flowing in the discharge pipe 34, and from the manifold 16. In this case the flow 17a of liquid flowing in the discharge pipe 34 is divided into a portion 32 becoming the flow pressurized water supplying the injection nozzle 12 and a portion 33 directly discharged into the ocean. This second embodiment makes it possible to use less cold water 38 drawn from the depths of the ocean than in the first embodiment of FIG. 6. This second embodiment makes it possible to obtain a high flow rate for the sheet 13 of liquid and therefore to reduce the necessary height for the same power. The portion 32 of the stream 17a flowing in the discharge pipe 34 is then a mixture of hot and cold water whose temperature depends on their proportion. It will also be necessary to ensure if necessary the condensation of the steam generated by the sheet 13 of liquid. This figure 8 represents the hydroelectric groups 29a, 29c in the first configuration and in the third configuration.
La figure 9 représente un troisième mode de réalisation dans lequel le flux d'eau 1 0 sous pression alimentant la buse 12 d'injection de la nappe 13 de liquide provient de la proximité immédiate de l'enceinte 1 et est donc composé d'eau chaude, c'est-à-dire d'eau qui n'a pas été pompée depuis les profondeurs de l'océan, mais qui reste sensiblement à une température proche, voire égale, à la température de l'eau chaude alimentant le générateur 4 de brouillard. Le flux 17a de liquide s'écoulant dans la conduite 34 d'évacuation, s'évacuant du collecteur 1 6, est d'abord turbiné par le groupe 29a hydroélectrique de la première configuration avant d'être rejeté dans l'océan. Cette configuration permet d'utiliser moins d'eau froide 38 des profondeurs de l'océan que dans le premier mode de réalisation de la figure 6. Elle permet d'obtenir un débit important pour la nappe liquide 13, les moyens d'amenée de l'eau chaude étant minimum . Cependant, il faudra veiller à assurer la condensation par la nappe 13 de liquide de la vapeur générée. Sur la figure 9, il est représenté les groupes 29a, 29b, 29c hydroélectriques dans les trois configurations.  FIG. 9 represents a third embodiment in which the flow of pressurized water supplying the injection nozzle 13 of the liquid ply 13 originates from the immediate proximity of the enclosure 1 and is therefore composed of water hot, that is to say water that has not been pumped from the depths of the ocean, but which remains substantially at a temperature close to or even equal to the temperature of the hot water supplying the generator 4 fog. The flow 17a of liquid flowing into the evacuation pipe 34, draining from the collector 1 6, is firstly turbinated by the hydroelectric group 29a of the first configuration before being discharged into the ocean. This configuration makes it possible to use less cold water 38 in the depths of the ocean than in the first embodiment of FIG. 6. It makes it possible to obtain a high flow rate for the liquid layer 13, the means for supplying the hot water is minimum. However, care must be taken to ensure that the liquid layer 13 cools the generated steam. In Figure 9, there is shown the groups 29a, 29b, 29c hydroelectric in the three configurations.
Les figures 1 0 et 1 1 sont des représentations schématiques du dispositif complet selon un mode de réalisation. La figure 10 représente, en coupe X-X verticale repérée sur la figure 1 1 , le dispositif complet dans un premier mode de réalisation dans lequel il flotte sur l'océan, orienté selon la direction A verticale comme précédemment, prenant en compte les critères de flottabilité. Les échelles ne sont pas conservées afin que la figure soit plus représentative. Figures 1 0 and 1 1 are schematic representations of the complete device according to one embodiment. FIG. 10 represents, in vertical section XX marked in FIG. 11, the complete device in a first embodiment in which it floats on the ocean, oriented in the vertical direction A as before, taking into account the buoyancy criteria . The scales are not preserved so that the figure is more representative.
Le dispositif est composé de plusieurs enceintes 1 selon un des modes de réalisation décrits précédemment.  The device is composed of several enclosures 1 according to one of the embodiments described above.
Les enceintes 1 sont positionnées par groupe de deux symétriquement par rapport à un plan 39 perpendiculaire au plan de coupe X-X. Les enceintes 1 sont séparées par une structure 35 centrale, l'ensemble étant symétrique par rapport au plan 39 de symétrie. Cette symétrie permet d'assurer la verticalité du plan 39 en configuration flottante.  The speakers 1 are positioned in groups of two symmetrically with respect to a plane 39 perpendicular to the section plane X-X. The enclosures 1 are separated by a central structure 35, the assembly being symmetrical with respect to the plane 39 of symmetry. This symmetry makes it possible to ensure the verticality of the plane 39 in floating configuration.
La structure 35 centrale peut être partiellement vide ou pleine, le remplissage permettant de régler la flottabilité et la stabilité du dispositif. Elle peut être constituée de béton ou d'acier ou d'une combinaison des deux. Le matériau de remplissage peut être du béton ou tout ballast.  The central structure may be partially empty or full, the filler to adjust the buoyancy and stability of the device. It can be made of concrete or steel or a combination of both. The filling material may be concrete or any ballast.
Le dispositif présentant une structure symétrique par rapport au plan 39 de symétrie, un certain nombre de moyens peuvent être communs à plusieurs enceintes 1 .  Since the device has a symmetrical structure with respect to the plane of symmetry, a certain number of means may be common to several enclosures 1.
Par exemple, les figures 1 0 et 1 1 représentent une conduite d'arrivée de l'eau froide 38 des profondeurs, un collecteur 16 supérieur, un groupe 29c hydroélectrique dans la troisième configuration, une conduite 34 d'évacuation à l'océan, les moyens 26 d'évacuation des gaz non condensés et une conduite 2' d'arrivée d'eau chaude 28 communs à plusieurs enceintes 1 .  For example, FIGS. 10 and 11 show a cold water inlet duct 38, an upper collector 16, a hydroelectric group 29c in the third configuration, an evacuation duct 34 to the ocean, the means 26 for evacuating the non-condensed gases and a pipe 2 'of hot water supply 28 common to several enclosures 1.
La figure 1 1 représente le dispositif de la figure 10 en coupe XI-XI horizontale repérée sur la figure 10.  FIG. 11 represents the device of FIG. 10 in horizontal section XI-XI marked in FIG.
Douze enceintes 1 constituent le dispositif, symétriques deux à deux par rapport au plan vertical 39 de symétrie, chaque groupe de deux enceintes 1 étant accolé à un autre groupe de deux enceintes 1 .  Twelve speakers 1 constitute the device, symmetrical two by two with respect to the vertical plane 39 of symmetry, each group of two speakers 1 being joined to another group of two speakers 1.
La structure 35 centrale constitue la partie centrale du dispositif.  The central structure constitutes the central part of the device.
Chaque enceinte 1 fait apparaître au niveau du plan de coupe X-X sur la figure 1 0 la surface 14 de support sur laquelle s'écoule la nappe 13 de liquide, surmontée du premier spray 21 d'eau froide. Dans le mode de réalisation représenté, les surfaces 14 de support sont des plans. Des surfaces 14 de support planes permettent d'assurer un écoulement stable à la nappe 13 de liquide en évitant la nécessité de concentrer dans le sens de la largeur cette nappe 13 de liquide, la largeur restant constante. On obtient ainsi un dispositif plus efficace.  Each enclosure 1 shows at the level of the X-X cutting plane in Figure 1 0 the support surface 14 on which flows the web 13 of liquid, surmounted by the first spray 21 of cold water. In the embodiment shown, the support surfaces 14 are planes. Flat support surfaces 14 make it possible to ensure a stable flow to the sheet 13 of liquid, avoiding the need to concentrate this web 13 of liquid in the width direction, the width remaining constant. This gives a more efficient device.
Les gouttelettes 23 d'eau chaude dans le brouillard dans l'enceinte 1 , dans leur course vers la partie 9 supérieure, occupent le dessus du premier spray 21 , elles-mêmes surmontées par le deuxième spray 19 d'eau froide1 9. Bien entendu, les autres modes de réalisation décrits précédemment pourraient être adaptés.  The droplets 23 of hot water in the fog in the chamber 1, in their race towards the upper part 9, occupy the top of the first spray 21, themselves surmounted by the second spray 19 of cold water 1 9. Of course the other embodiments described above could be adapted.
La surface extérieure 36 de la paroi 7 de l'enceinte 1 soumise à la pression extérieure hydrostatique a été représentée sur la figure 1 1 en forme de voûte afin d'assurer une bonne résistance. Ces voûtes s'appuient sur des parois 40 qui permettent à la fois de reporter les efforts vers la structure 35 centrale mais également de séparer les enceintes 1 successives. On obtient donc un dispositif flottant ayant de bonnes caractéristiques de flottabilité, de stabilité et de sécurité. Les dimensions pourraient être pour une puissance totale de 100MW électrique de 200m de longueur pour une largeur totale de 60m et une hauteur de 80m dont 25m au-dessus de la surface de l'océan. The outer surface 36 of the wall 7 of the chamber 1 subjected to hydrostatic external pressure has been shown in Figure 1 1 in the form of a vault to ensure good resistance. These arches rest on walls 40 which allow both to transfer efforts to the central structure 35 but also to separate the successive speakers 1. Thus, a floating device having good buoyancy, stability and safety characteristics is obtained. The dimensions could be for a total power of 100MW electric of 200m of length for a total width of 60m and a height of 80m of which 25m above the surface of the ocean.
Chaque enceinte 1 peut être utilisée séparément ou par groupe de deux ce qui permet à la fois de moduler la puissance fournie par l'ensemble du dispositif mais également de mettre à l'arrêt des enceintes 1 pour maintenance ou réparation alors que les autres sont en fonctionnement.  Each enclosure 1 can be used separately or in groups of two which allows both to modulate the power provided by the entire device but also to stop the speakers 1 for maintenance or repair while the others are in operation.
La figure 12 représente un deuxième mode de réalisation du dispositif selon la présente invention dans lequel l'enceinte 1 a une symétrie circulaire de révolution autour d'un axe vertical 41 .  FIG. 12 represents a second embodiment of the device according to the present invention in which the enclosure 1 has a circular symmetry of revolution about a vertical axis 41.
La surface 14 de support est conique, de même axe 41 vertical et dont la normale est dirigée vers le haut, c'est-à-dire vers la partie 9 supérieure comme décrit précédemment. Cette disposition permet de conserver l'appui sur la surface 14 de support de la nappe 13 de liquide. Cette nappe 13 de liquide se concentre au cours de sa montée vers la partie 9 supérieure.  The support surface 14 is conical, of the same vertical axis 41 and whose normal is directed upwards, that is to say towards the upper part 9 as described above. This arrangement makes it possible to maintain the support on the support surface 14 of the sheet 13 of liquid. This sheet 13 of liquid is concentrated during its rise to the upper part 9.
Le premier spray 21 d'eau froide et la nappe 13 de liquide forment chacune des surfaces coniques d'axe 41 vertical, entourées du flux de gouttelettes 23 chaudes formant également un cône autour de l'axe 41 vertical, elles-mêmes entourées du spray 19 de forme également conique d'axe 41 vertical.  The first spray 21 of cold water and the sheet 13 of liquid each form conical surfaces of vertical axis 41, surrounded by the flow of hot droplets 23 also forming a cone around the vertical axis 41, themselves surrounded by the spray 19 also conical shape of vertical axis 41.
Ce mode de réalisation pourrait présenter un avantage par rapport au mode de réalisation présenté en figure 1 1 pour des puissances d'installation plus faibles (quelques MW).  This embodiment could have an advantage over the embodiment shown in Figure 1 1 for lower power plant (few MW).
La figure 13 représente une enceinte 1 contenant deux surfaces 14 de support. On pourra noter que le nombre de surfaces 14 de support peut être supérieur à deux dans une même enceinte 1 .  Figure 13 shows an enclosure 1 containing two support surfaces 14. It may be noted that the number of support surfaces 14 may be greater than two in the same enclosure 1.
Cette configuration permet de diminuer la hauteur nécessaire de l'enceinte 1 au-dessus de la partie 30de génération et d'accélération de brouillard.  This configuration makes it possible to reduce the necessary height of the enclosure 1 above the part 30 of generation and fog acceleration.
En effet, cette hauteur est conditionnée par la dimension horizontale dans le plan de coupe de l'enceinte 1 (c'est-à-dire perpendiculaire à la direction d'extensions de l'enceinte 1 ) et l'angle entre la trajectoire des gouttes chaudes 23 et la paroi 14, cet angle correspondant à la différence entre les angles a et β. Pour des raisons d'efficacité du transfert d'énergie, cet angle doit être le plus faible possible ce qui augmente très sensiblement la hauteur du dispositif. Une configuration avec plusieurs surfaces 14 de support permet de diminuer cette hauteur nécessaire.  Indeed, this height is conditioned by the horizontal dimension in the section plane of the chamber 1 (that is to say perpendicular to the direction of extensions of the chamber 1) and the angle between the trajectory of the hot drops 23 and the wall 14, this angle corresponding to the difference between the angles a and β. For reasons of efficiency of the energy transfer, this angle must be as low as possible, which increases very substantially the height of the device. A configuration with several support surfaces 14 makes it possible to reduce this necessary height.
Sur la configuration représentée en figure 13, chacune des surfaces 14 de support possède son collecteur 16 dans la partie 8 supérieure ainsi que ses moyens de condensation de la vapeur alimentés en eau froide 38 en provenance des profondeurs.  In the configuration shown in FIG. 13, each of the support surfaces 14 has its collector 16 in the upper part 8 as well as its steam condensation means fed with cold water 38 from the depths.
Le dispositif étant essentiellement constitué de béton, le coût de production de l'électricité pourrait être particulièrement compétitif dans un environnement océanique d'îles dont les coûts énergétiques sont élevés et l'indépendance énergétique peu assurée, d'autant plus qu'il s'agit d'une énergie renouvelable non émettrice de C02 en quantité illimitée par rapport aux besoins et pouvant fonctionner 24h/24.  Since the device is essentially composed of concrete, the cost of producing electricity could be particularly competitive in an oceanic environment of islands with high energy costs and energy independence, which is not guaranteed. is a non-CO2 emitting renewable energy in unlimited quantities and 24-hour operation.
Dans l'exemple présenté, le fluide chaud est de l'eau liquide et le fluide froid est également de l'eau liquide. Il pourra cependant être prévu autrement. Notamment, le fluide chaud peut être un mélange diphasique, par exemple dans le cas où la source chaude est une source géothermale avec une présence de vapeur ou de tout autre gaz dans le fluide chaud. On peut également prévoir la possibilité d'éléments dissouts dans le fluide chaud (comme c'est le cas dans l'eau de mer avec ses sels dissous). In the example presented, the hot fluid is liquid water and the cold fluid is also liquid water. It may however be provided otherwise. In particular, the hot fluid may be a two-phase mixture, for example in the case where the hot source is a geothermal source with a presence of steam or any other gas in the hot fluid. It is also possible to provide the possibility of dissolved elements in the hot fluid (as is the case in seawater with its dissolved salts).

Claims

Revendications claims
Dispositif de conversion en énergie mécanique de l'énergie therm ique contenue dans un premier fluide dit chaud d'une source chaude et un deuxième fluide dit froid d'une source froide, la température du fluide chaud étant supérieure à la température du fluide froid, le dispositif comprenant au moins : A device for converting thermal energy contained in a first hot fluid of a hot source and a second cold fluid of a cold source into mechanical energy, the temperature of the hot fluid being greater than the temperature of the cold fluid, the device comprising at least:
• une enceinte (1 ) délimitée par une paroi (7) latérale résistant à la pression extérieure, l'enceinte (1 ) étant maintenue à une pression intérieure inférieure à la pression extérieure, l'enceinte (1 ) comprenant, selon une direction (A) verticale depuis le bas vers le haut, une partie (8) inférieure, une zone (30) de génération et d'accélération de brouillard, une zone (31 ) de captation, s'étendant au-dessus de la zone (30) de génération et d'accélération de brouillard, et une partie (9) supérieure ;  An enclosure (1) delimited by a lateral wall (7) resistant to external pressure, the enclosure (1) being maintained at an internal pressure lower than the external pressure, the enclosure (1) comprising, in one direction ( A) vertical from the bottom upwards, a lower part (8), a zone (30) for generating and accelerating fog, a zone (31) for capturing, extending above the zone (30), fog generation and acceleration, and an upper portion (9);
• des moyens (2) d'amenée du fluide chaud dans la partie (8) inférieure de l'enceinte (1 ) ; • means (2) for supplying the hot fluid into the lower portion (8) of the enclosure (1);
• un ensemble générateur et accélérateur de brouillard dans la zone (30) de génération et d'accélération de brouillard, permettant de générer à partir du fluide chaud un brouillard formé de gouttelettes (23) de liquide chaud dispersées dans la vapeur formée par leur propre évaporation partielle et d'accélérer par détente ce fluide diphasique selon une vitesse ascendante, c'est-à-dire comprenant au moins une composante selon la direction (A) verticale dirigée vers la partie (9) supérieure de l'enceinte (1 ) ; A generator and fog accelerator assembly in the zone (30) for generating and accelerating fog, making it possible to generate, from the hot fluid, a mist formed of droplets (23) of hot liquid dispersed in the vapor formed by their own partial evaporation and accelerate by expansion this two-phase fluid at an upward speed, that is to say comprising at least one component in the direction (A) vertical directed towards the upper portion (9) of the enclosure (1) ;
• des moyens de condensation dans la zone (31 ) de captation pour condenser la vapeur produite, par refroidissement au moyen du fluide froid ;  Condensation means in the capture zone (31) for condensing the vapor produced, by cooling with the cold fluid;
• des moyens (24, 25) d'amenée du fluide froid dans la zone (31 ) de captation alimentant les moyens (1 8, 20) de condensation ;  Means (24, 25) for supplying the cold fluid to the collection zone (31) supplying the condensation means (1 8, 20);
• des moyens (1 6) de collecte de liquide (1 7) dans la partie (9) supérieure de l'enceinte (1 ) ; Means (1 6) for collecting liquid (1 7) in the upper part (9) of the chamber (1);
• des moyens (34) d'évacuation dans la partie (9) supérieure de l'enceinte (1 ) permettant l'évacuation de tout ou partie des fluides (1 7) hors de l'enceinte (1 ) ; • means (34) for evacuation in the upper portion (9) of the chamber (1) allowing the evacuation of all or part of the fluids (1 7) out of the enclosure (1);
• des moyens (29a, 29b, 29c) de récupération d'énergie permettant de générer de l'énergie mécanique par turbinage de liquides ;  Energy recovery means (29a, 29b, 29c) for generating mechanical energy by liquid turbines;
caractérisé en ce qu'il comprend au moins : characterized in that it comprises at least:
une surface (14) dite de support s'étendant au moins partiellement dans la zone (31 ) de captation, la surface (14) de support étant inclinée d'un angle (a) compris entre 0 et 20 ° par rapport à la direction (A) verticale et présentant une normale dont la composante parallèle à la direction (A) verticale est dirigée vers la partie (9) supérieure de l'enceinte (1 ) , les gouttelettes (23) de liquide chaud accélérées en sortie de la zone (30) de génération et d'accélération de brouillard de l'enceinte (1 ) venant s'intégrer en lui comm uniquant tout ou partie de leur énergie cinétique dans une nappe (13) de liquide formée par au moins la coalescence des gouttelettes (23) de liquide chaud sur la surface (14) de support, la nappe (13) de liquide s'écoulant sur la surface (14) de support avec une vitesse ascendante jusqu'au moyens (1 6) de collecte de liquide (1 7) . Dispositif selon la revendication 1 , comprenant par ailleurs des moyens (26) d'évacuation des non-condensés dans la partie (9) supérieure de l'enceinte (1 ) permettant l'évacuation des gaz non condensables et de la fraction de vapeur qui n'aurait pas été condensée entre la partie (8) inférieure et la partie (9) supérieure de l'enceinte (1 ). a so-called support surface (14) extending at least partially in the capture zone (31), the support surface (14) being inclined at an angle (a) between 0 and 20 ° with respect to the direction (A) vertical and having a normal whose component parallel to the vertical direction (A) is directed towards the upper portion (9) of the enclosure (1), the droplets (23) of hot liquid accelerated out of the zone (30) for generating and accelerating the fog of the enclosure (1) integrating into it comm uniquant all or part of their kinetic energy in a sheet (13) of liquid formed by at least the coalescence of the droplets ( 23) of hot liquid on the support surface (14), the web (13) of liquid flowing on the support surface (14) with an upward velocity to the liquid collection means (1 6) (1). 7). Device according to claim 1, further comprising means (26) for evacuating the non-condensed in the upper part (9) of the enclosure (1) allowing the evacuation of the non-condensable gases and the fraction of vapor which would not have been condensed between the lower portion (8) and the upper portion (9) of the enclosure (1).
Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif comprend des moyens (12) d'injection de fluide sur la surface (14) de support. Device according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that the device comprises means (12) for injecting fluid onto the support surface (14).
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (12) d'injection de fluide pour former la nappe (13) de liquide comprennent au moins une buse d'injection (12) de liquide positionnée dans l'enceinte (1 ) pour former la nappe (13) de liquide s'écoulant sur la surface (14) de support avec une vitesse (5) initiale ascendante. Device according to Claim 3, characterized in that the fluid injection means (12) for forming the liquid ply (13) comprise at least one liquid injection nozzle (12) positioned in the chamber (1) for forming the web (13) of liquid flowing on the support surface (14) with an upward initial velocity (5).
Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (12) d'injection pour former la nappe (13) de liquide sont aptes à être connectés à une source de fluide froid extérieure au dispositif. Device according to claim 3 or claim 4, characterized in that the means (12) of injection to form the sheet (13) of liquid are adapted to be connected to a source of cold fluid outside the device.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens (12) d'injection pour former la nappe (13) de liquide sont aptes à être connectés à une source de fluide chaud extérieure au dispositif. Device according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the means (12) of injection to form the sheet (13) of liquid are adapted to be connected to a source of hot fluid outside the device.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les moyens (12) d'injection pour former la nappe (13) de liquide sont connectés à la partie (9) supérieure de l'enceinte (1 ), de sorte qu'ils sont alimentés par la recirculation d'une partie au moins du liquide (17) des moyens (16) de collecte. Device according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the injection means (12) for forming the sheet (13) of liquid are connected to the upper portion (9) of the enclosure (1), so that they are fed by the recirculation of at least a portion of the liquid (17) means (16) of collection.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (18, 20) de condensation comprennent au moins une buse (20) de spray permettant de projeter dans l'enceinte (1 ) un spray (21 ) de liquide froid animé d'une vitesse ascendante, sensiblement parallèle à la paroi (14), de sorte que la nappe (13) de liquide se trouve entre le premier (21 ) spray de liquide froid et la surface (14) de support. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the means (18, 20) of condensation comprise at least one nozzle (20) of spray for projecting into the chamber (1) a spray (21) of liquid cold animated with an ascending speed, substantially parallel to the wall (14), so that the sheet (13) of liquid is between the first (21) cold liquid spray and the surface (14) of support.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens (18, 20) de condensation comprennent au moins une buse (1 8) de spray permettant de projeter un spray (19) de liquide froid animé d'une vitesse ascendante et sensiblement parallèle à l'écoulement de gouttelettes (23) le long d'une surface opposée à la surface (14) de support dans l'enceinte (1 ). Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the means (18, 20) of condensation comprise at least one nozzle (1 8) of spray for projecting a spray (19) of cold liquid animated with an ascending speed and substantially parallel to the droplet flow (23) along a surface opposite to the support surface (14) in the enclosure (1).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle et de commande des moyens de récupération d'énergie prenant en compte les conditions régnant dans l'enceinte (1 ). 1 1 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens (29a, 29b, 29c) de récupération d'énergie comprennent au moins une turbine réversible qui peut être utilisée en tant que pompe. 10. Device according to any one of the preceding claims characterized in that it comprises means for controlling and controlling the energy recovery means taking into account the conditions prevailing in the enclosure (1). 1 1. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the energy recovery means (29a, 29b, 29c) comprise at least one reversible turbine which can be used as a pump.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens (29a, 29b, 29c) de récupération d'énergie sont associés aux moyens (1 1 ) d'amenée du liquide aux moyens (12) d'injection de la nappe (13) de liquide et/ou aux moyens (2) d'amenée du fluide chaud et/ou aux moyens (16, 34) d'évacuation du liquide. 12. Device according to any one of the preceding claims characterized in that the means (29a, 29b, 29c) of energy recovery are associated with the means (1 1) for supplying the liquid to the injection means (12). the liquid web (13) and / or the means (2) for supplying the hot fluid and / or the means (16, 34) for discharging the liquid.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de flottaison dans l'eau. 13. Device according to any one of the preceding claims characterized in that it comprises means for flotation in water.
14. Installation de conversion en énergie mécanique d'énergie thermique comprenant une source chaude et une source froide, l'installation comprenant en outre un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes et dans laquelle la source chaude est de l'eau à la surface d'une étendue d'eau, les moyens (2) d'amenée du liquide chaud étant en connexion fluidique avec la source chaude, et la source froide est de l'eau en profondeur de la même étendue d'eau, les moyens (24, 25) d'amenée du liquide froid étant en connexion fluidique avec la source froide. 15. Installation selon la revendication 14, dans lequel l'étendue d'eau est un océan (37). 14. Installation for converting mechanical energy of thermal energy comprising a hot source and a cold source, the installation further comprising a device according to any one of the preceding claims and wherein the hot source is water to the surface of a body of water, the means (2) for supplying the hot liquid being in fluid connection with the hot source, and the cold source is water at depth of the same body of water, the means (24, 25) for supplying the cold liquid being in fluid connection with the cold source. 15. Installation according to claim 14, wherein the body of water is an ocean (37).
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Citations (7)

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