"Procédé et installation de transformation continue de l'énergie calorifique d'un milieu ambiant en énergie mécanique ou électrique
La présente invention est relative à un procédé de trans formation continue de l'énergie calorifique d'un milieu ambiant en énergie mécanique ou électrique.
L'on n'a pas encore mis actuellement au point un procédé permettant de transformer d'une manière continue l'énergie calorifique d'un milieu ambiant en énergie mécanique ou électrique, qui n fasse pas appel à l'utilisation de carburant ou de comburant et qui ne soit donc pas polluant pour l'environnement. Tous les procédés utilisés jusqu'à présent pour la transformation de l'énergie calorifique d'un milieu ambiant en énergie mécanique ou électrique font <EMI ID=1.1>
ralement fort coûteux à l'utilisation.
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et de procurer un procédé extrêmement simple qui permet de trans- former d'une manière continue l'énergie calorifique d'un milieu ambiant en énergie mécanique ou électrique, sans devoir utiliser
de carburant, de comburant ou d'autres moyens similaires et qui
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A cet effet, suivant l'invention, le procédé consiste à refroidir un fluide gazeux à haute pression et à température ambiante par détente jusqu'à ce qu'il devienne totalement liquide, à transformer.la chaleur recueillie en énergie mécanique ou électrique, à recueillir le fluide totalement liquéfié et à amener le fluide liquide à l'état de gaz à haute pression et à température ambiante grâce à l'apport de calories puisées dans le milieu ambiant.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le fluide gazeux à haute pression et à température ambiante est refroidi en deux étapes, la première étape consistant à amener le fluide à un état presque liquide et la deuxième étape consistant
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de l'ordre de - 183[deg.]C de manière à ce qu'il soit totalement liquéfia
L'invention a également pour objet une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé précité qui comprend des moyens pour liquéfier un fluide gazeux à haute pression et à température ambiante, et pour transformer la chaleur recueillie en énergie mécanique ou électrique, des moyens pour recueillir le fluide liquide, et des moyens d'évaporation pour amener le fluide liquide à l'état de gaz à haute pression et à température ambiante, une pompe étant agencée pour.injecter le fluide liquide recueilli vers ces moyens d'évaporation.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens pour:liquéfier le fluide gaezux à haute pression et pour transformer l'énergie calorifique en énergie mécanique ou électri- que susdits comprennent une turbine de réfrigération agencée pour amener le fluide à un état presque liquide, entraînant éventuellement une génératrice, et une pile d'éléments semi-conducteurs soudés deux à deux traversés par un courant électrique, agencés pour amener le fluide d'un état presque liquide à un état totalement liquide.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description du dessin annexé au présent mémoire, qui illustre le procédé susdit et qui représente, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation particulière de 1'.installation suivant l'invention.
La figure unique est une vue schématique d'une instal- <EMI ID=5.1>
calorifique d'un milieu ambiant en énergie mécanique ou électrique.
Suivant l'invention, l'énergie calorifique d'un milieu ambiant qui peut être constitué par l'atmosphère ambiante ou par un liquide tel que l'eau, est transformé en énergie mécanique ou électrique en refroidissant un fluide gazeux sous pression, par exemple de l'air sous pression, de préférence à une pression de l'ordre de
10 à 30 atmosphères, et à température ambiante, par détente jusqu'à ce qu'il devienne totalement liquide en transformant la chaleur recueillie en énergie mécanique ou électrique par des moyens appropriés, en recueillant l'air totalement liquéfié, et en amenant l'air liquide à l'état de gaz à une pression de l'ordre de 10 à 30 atmosphères et à température ambiante grace à l'apport des calories puisées dans le milieu ambiant, l'air sous pression étant de préférence refroidi en deux étapes,
qui consistent à amener d'abord l'air à une température de l'ordre de - 140[deg.]C à - 170[deg.]C, c'est-à-dire à un état presque liquide, et ensuite à abaisser la température de l'air à 1 'état presque liquide jusqu'aux environs de - 183[deg.]C de manière à ce qu'il soit totalement liquéfié.
Suivant l'invention, l'installation représentée à la figure annexée, comprend une turbine de réfrigération 1, destinée à refroidir l'air sous pression, à température ambiante qui y est introduit . L'air une fois qu'il est introduit dans la turbine de réfrigération, s'y refroidit par détente et se transforme en vapeurbrouillard près de la liquéfaction, la pression régnant dans la turbine étant assez faible, de l'ordre de 6 atmosphères dans la zone d'entrée de la turbine et de l'ordre de 1 atmosphère dans la zone de sortie de la turbine. On utilise de préférence, à cet effet, comme turbine de réfrigération, une turbine Kapitza dont la vitesse de rotation du rotor est de l'ordre de 40.000 tours/minute. Une génératrice 2 est entraînée par l'arbre de la turbine de réfrigération.
D'autres moyens mécaniques ou électriques approprés peu.vent être entratnés par l'arbre de la turbine de réfrigération, par exemple un compresseur ou une pompe. L'énergie mécanique ou électrique produite peut être utilisée par exemple pour la propulsion d'un moteur ou à des fins d'éclairage. Un réducteur de vitesse (noi représenté sur la figure) tournant entre 400 et 200 tours/minute peut être inséré entre la turbine de réfrigération et la génératric <2>.
Un bloc Pelletier <3>, représenté d'une manière plus schématique en <3>', constitué d'un empilement d'éléments semi-conducteurs 4 soudés deux à deux traversés par un faible courant électrique, agencé! de telle sorte que les soudures d'un côté deviennent froides et lei soudures de l'autre côté deviennent chaudes, abaisse la température de l'air à l'état presque liquide (de - 140[deg.]C à - 170[deg.]C) jusqu'à
- 183[deg.]C de manière à ce qu'il soit totalement liquéfié. on pourrai utiliser à la place du bloc Pelletier 3, d'autres moyens de réfrigération tels que par exemple, un groupe frigorifique fonctionnant au fréon 14. Un bac de réception 5 destiné à recevoir l'air liquide sortant du bloc Pelletier 3 est relié à un évaporateur 7 par l'intermédiaire d'une pompe d'injection 6.
Le bac de réception 5 et la pompe d'injection 6 se trouvent en milieu isolé froid. Au momet où l'air liquide très froid ( - 183[deg.]C) entre dans l'évaporateur 7, il change d'état physique grâce aux calories perdues puisées dans le milieu ambiant (température de l'ordre de 18[deg.]C) qui peut être
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d'un cours d'eau, redevient gazeux et se met sous pression, c'està-dire à une pression de l'ordre de 10 à 30 atmosphères. Un clapel de fermeture 8 ferme l'entrée de l'évaporateur 7 au moment où la pompe' 6 aspire l'air liquide hors du bac de réception 5, de manie:
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formée en énergie mécanique ou électrique.
Le chemin suivi par l'air, à l'état de gaz ou de liquii peut être aisément suivi en considérant le sens des flèches représentées à la figure annexée.
L'air à haute pression et à la température ambiante es amené dans la turbine de réfrigération 1 où il est détendu et for tement refroidi à la limite de la liquéfaction, et il est ensuite envoyé dans le bloc Pelletier 3 (3<1>) où il est totalement liguéfii
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diaire de la pompe 6 dans l'évaporateur 7, où' il change d'état ph; sique pour redevenir gazeux, se met sous forte pression, et est ensuite réenvoyé dans la turbine de réfrigération 1.
L'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et bien des modifications pourraient y être apportées san, sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de transformation continue de l'énergie calorifique d'un milieu ambiant en énergie mécanique ou électrique, caractérisé en ce qu'il consiste à refroidir un fluide gazeux à haute pression et à température ambiante par détente jusqu'à ce qu'i devienne totalement liquide, à transformer la chaleur recueillie en énergie mécanique ou électrique, à recueillir le fluide totalement liquéfié et à amener le fluide liquide à l'état de gaz à haute pression et à température ambiante grâce à l'apport de calories puisées dans le milieu ambiant.
"Process and installation for the continuous transformation of heat energy from an ambient medium into mechanical or electrical energy
The present invention relates to a process for the continuous transformation of the heat energy of an ambient medium into mechanical or electrical energy.
No method has yet been developed for continuously transforming heat energy from an ambient medium into mechanical or electrical energy, which does not involve the use of fuel or gas. oxidizer and which therefore does not pollute the environment. All the processes used until now for the transformation of the heat energy of an ambient medium into mechanical or electrical energy make <EMI ID = 1.1>
rally very expensive to use.
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and to provide an extremely simple process which allows the heat energy of an ambient medium to be converted continuously into mechanical or electrical energy, without having to use
fuel, oxidizer or other similar means and which
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To this end, according to the invention, the process consists in cooling a gaseous fluid at high pressure and at ambient temperature by expansion until it becomes completely liquid, in transforming the heat collected into mechanical or electrical energy, in collecting the completely liquefied fluid and bringing the liquid fluid to the state of a gas at high pressure and at ambient temperature thanks to the supply of calories drawn from the ambient medium.
According to an advantageous embodiment of the invention, the gaseous fluid at high pressure and at ambient temperature is cooled in two stages, the first stage consisting of bringing the fluid to an almost liquid state and the second stage consisting of
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of the order of - 183 [deg.] C so that it is completely liquefied
The subject of the invention is also an installation intended for implementing the aforementioned method which comprises means for liquefying a gaseous fluid at high pressure and at ambient temperature, and for transforming the heat collected into mechanical or electrical energy, means for collecting the liquid fluid, and evaporation means for bringing the liquid fluid to the state of a gas at high pressure and at room temperature, a pump being arranged to inject the liquid fluid collected towards these evaporation means.
According to another embodiment of the invention, the means for: liquefying the gaezux fluid at high pressure and for transforming the heat energy into mechanical or electrical energy aforesaid comprise a refrigeration turbine arranged to bring the fluid to a state almost liquid, possibly driving a generator, and a stack of semiconductor elements welded two by two through which an electric current flows, arranged to bring the fluid from an almost liquid state to a completely liquid state.
Other details and features of the invention will emerge from the description of the drawing appended to this specification, which illustrates the aforesaid method and which represents, by way of non-limiting example, a particular embodiment of the installation according to 'invention.
The single figure is a schematic view of an instal- <EMI ID = 5.1>
heat of an ambient medium into mechanical or electrical energy.
According to the invention, the calorific energy of an ambient medium which can be constituted by the ambient atmosphere or by a liquid such as water, is transformed into mechanical or electrical energy by cooling a gaseous fluid under pressure, for example air under pressure, preferably at a pressure of the order of
10 to 30 atmospheres, and at room temperature, by expansion until it becomes totally liquid by transforming the collected heat into mechanical or electrical energy by appropriate means, collecting the fully liquefied air, and bringing the liquid air in the gas state at a pressure of the order of 10 to 30 atmospheres and at ambient temperature thanks to the contribution of the calories drawn from the ambient medium, the pressurized air preferably being cooled in two stages,
which consist in first bringing the air to a temperature of the order of - 140 [deg.] C to - 170 [deg.] C, that is to say to an almost liquid state, and then to lower the temperature of the air in an almost liquid state to about -183 [deg.] C so that it is completely liquefied.
According to the invention, the installation shown in the appended figure comprises a refrigeration turbine 1, intended to cool the pressurized air, to ambient temperature which is introduced therein. The air once it is introduced into the refrigeration turbine, cools there by expansion and turns into vapor-mist near liquefaction, the pressure prevailing in the turbine being quite low, of the order of 6 atmospheres in the turbine inlet zone and of the order of 1 atmosphere in the turbine outlet zone. For this purpose, a Kapitza turbine is preferably used as a refrigeration turbine, the rotational speed of the rotor of which is of the order of 40,000 revolutions / minute. A generator 2 is driven by the shaft of the refrigeration turbine.
Other appropriate mechanical or electrical means peu.vent be driven by the shaft of the refrigeration turbine, for example a compressor or a pump. The mechanical or electrical energy produced can be used, for example, for propelling an engine or for lighting purposes. A speed reducer (black shown in the figure) rotating between 400 and 200 revolutions / minute can be inserted between the cooling turbine and the generator <2>.
A Pelletier block <3>, represented more schematically at <3> ', consisting of a stack of semiconductor elements 4 welded in pairs crossed by a weak electric current, arranged! so that the welds on one side become cold and the welds on the other side become hot, lowers the temperature of the air to an almost liquid state (from - 140 [deg.] C to - 170 [deg. .] C) until
- 183 [deg.] C so that it is completely liquefied. one could use instead of the Pelletier block 3, other refrigeration means such as, for example, a refrigeration unit operating on freon 14. A receiving tank 5 intended to receive the liquid air leaving the Pelletier block 3 is connected to an evaporator 7 via an injection pump 6.
The receiving tank 5 and the injection pump 6 are located in a cold isolated environment. When the very cold liquid air (- 183 [deg.] C) enters evaporator 7, it changes physical state thanks to the lost calories drawn from the ambient environment (temperature of the order of 18 [deg. .] C) which can be
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of a stream, becomes gaseous again and is put under pressure, that is to say at a pressure of the order of 10 to 30 atmospheres. A closing valve 8 closes the inlet of the evaporator 7 when the pump '6 sucks the liquid air out of the receiving tank 5, in order to:
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formed in mechanical or electrical energy.
The path followed by air, in the state of gas or liquii, can easily be followed by considering the direction of the arrows shown in the appended figure.
The air at high pressure and at ambient temperature is brought into the refrigeration turbine 1 where it is expanded and strongly cooled to the limit of liquefaction, and it is then sent to the Pelletier block 3 (3 <1>) where he is totally leagued
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diary of the pump 6 in the evaporator 7, where it changes state ph; sic to become gaseous again, is put under high pressure, and is then sent back to the refrigeration turbine 1.
The invention is not limited to the embodiment described and many modifications could be made to it without going beyond the scope of the present patent.
CLAIMS.
1. Process for the continuous transformation of the heat energy of an ambient medium into mechanical or electrical energy, characterized in that it consists in cooling a gaseous fluid at high pressure and at ambient temperature by expansion until i becomes completely liquid, to transform the heat collected into mechanical or electrical energy, to collect the completely liquefied fluid and to bring the liquid fluid to the state of gas at high pressure and at room temperature thanks to the contribution of calories drawn from the ambient.