Brevet FR2378249A1 — publié le 19780818

L'invention est du domaine des échangeurs de chaleur. Elle vise plus précisément les échangeurs de chaleur à contact direct. Le caractère discontinu de certaines formes d'énergie, telle que celles des radiations solaires, st est révélé longtemps être un des problèmes à résoudre pour rendre cette énergie utilisable en pratique. L'emmagasinage de l'énergie sous forme thermique a été reconnu comme une approche de solution de ce problème qui, cependant, s' était avéré difficile à résoudre du point de vue coût et efficacité. Des problèmes additionnels se sont posés lors de l'intégration d'appareils d'emmagasinage dans un système d'utilisation totale de l'énergie, tels que ceux produisant de lténergie électrique par l'intermédiaire d'un appareil turbo-générateur.De tels systèmes nécessitent d'ordinaire une pression de fluide d'utilisation relativement constante, telle que la pression de vapeur C une entrée de turbine, ce qui est difficile à obtenir d'une source de chaleur discontinue. En vue des besoins actuels et à venir d'utiliser des sources d'énergie discontinues ou variant de quantités significatives, il est par conséquent souhaitable de concevoir un appareil d'emmagasinage thermique efficace et économique ainsi que des systèmes d'utilisation incorporant un tel appareil. L'invention a donc pour objet principal de fournir un échangeur de chaleur à contact direct dans lequel l'échange de chaleur peut être aisément modulés L'invention a pour objet principal un échangeur de chaleur avec emmagasinage, à contact direct, caractérisé par le fait qu'il comprend : une cuve à pression, isolée thermiquement, ayant au moins un orifice inférieur pour faire passer du liquide et au moins un orifice supérieur pour faire passer une forme vapeur de ce liquide ; un matériau de magasinage à haute capacité calorifique, disposé dans cette cuve ; ce matériau de magasinage calorifique comprenant des cailloux ou galets en paquets, et une commande de niveau de liquide disposée pour effectuer à volonté une modification d'étant liquide-vapeur dans la cuve. L'invention sera plus aisément comprise à la lecture de la description non limitative suivante de formes de réalisation préf é- rentielles, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une coupe verticale d'un échangeur de chaleur aue emmagasinage thermique à contact direct selon l'invention - la figure 2 est un diagramme schématique d'un système de production d'énergie incorporant un échangeur de chaleur avec emmagasinage selon l'invention ; - la figure 3 est une représentation graphique représentant la variation dans la température du fluide de sortie en fonction des modifications du niveau du liquide dans un tel échangeur de chaleur avec emmagasinage ;; - la figure 4 est une représentation graphique du niveau de puissance thermique et de sa distribution depuis le système de la figure 2 - les figures 5 à 9 sont des diagrammes schématiques, similaires à celui de la figure 2, de variantes de systèmes de production d'énergie compatibles avec un échangeur de chaleur avec emmagasinage selon l'invention. Sur la figure 1, est représenté un échangeur de chaleur avec emmagasinage 10 à contact direct, ou à lit de cailloux, qui utilise une modification de phase vapeur liquide d'un fluide de travail dans cet échangeur de chaleur. Ce dernier comporte une cuve à pression 12, qui peut & re construit de diverses façons, par exemple en acier ou en béton précontraint, bien qutune forme de réalisation en fonte de fer précontrainte soit représentée au dessins Il comporte une pluralité de segments de fonte de fer 14 reliés par des cibles précontraints axiaux 16 et circonférentiels 18.Pour accroître 11 efficacité et la capacité d'emmagasinage thermique de 11 échangeur 10, il est muni de dispositifs d'isolement tels que ltisolation 20, supportée par des plaques d'isolation 22 liées par des revêtements métalliques intérieurs 24 et extérieurs 26. Afin de supporter par construction le contenu de l'é- changeur 10, l'isolation inférieure peut comporter des briques de céramique (non représentées) ou des plaques d'acier 30 disposées en couches. Une plaque de support 31 peut aussi être utilisée audessus des plaques ou briques de cette isolation inférieure. A l'intérieur de la structure décrite ci-dessus se trouve un lit 32 composé d'une pluralité de cailloux ou galets 34, dont la composition sera exposée ci-dessous. La forme et la taille de ces cailloux 34 peuvent varier, bien qu'une configuration de forme générale sphérique soit préférée, afin de procurer un domaine de très grande surface pour le transfert de chaleur et un espace vide suffisant entre les cailloux au passage du fluide de travail. La taille et le rapport d'empaquetage des cailloux peuvent être modifiés selon les caractéristiques thermiques désirées. Ces cailloux 34 doivent cependant être empaquetés suffisamment serrés pour éviter tout mouvement significatif dans le lit 32 en résultat du courant liquide ou des dilations et contractions de ces cailloux 34 et entourant le revêtement intérieur 24 de l'isolation. L'échangeur de chaleur 10 est aussi muni d'un ou de plusieurs orifices supérieurs 36 par lesquels le fluide de travail en phase vapeur s'écoule dans ou hors du lit 32. Il comprend aussi un ou plusieurs orifices inférieurs 38 à travers lesquels le liquide de travail en phase liquide coule dans ou hors du lit 32. Ces orifices 36, 38 sont munis de dispositifs tels qu'un grillage ou tamis 40, pour retenir les cailloux 34 dans ltéchangeur de chaleur 10. On doit comprendre qu'ici et dans ce qui suit, des termes tels que "modification de phase liquide-vapeur" et "modification de phase solide-liquide se rapportent respectivement à une modification de phase liquide-vers-vapeur et vapeur-vers-liquide, et à une modification de phase solide-vers-liquide et liquide-verssolide. Le système d'emmagasinage thermique est commandé principalement en faisant varier le niveau de liquide 42 du fluide de travail dans l'échangeur de chaleur. Lorsque l'on désire faire entrer et emmagasiner de l'énergie thermique dans l'échangeur de chaleur 10, de la vapeur surchauffée provenant d'une source de chaleur est envoyée dans l'unité 10 par l'orifice supérieur 36. Lorsque cette vapeur surchauffée entre en contact avec les cailloux 38, elle est refroidie à la température de saturation, condensée, et poursuit son refroidissement, transférant de l'énergie thermique aux cailloux 34. Initialement, une partie du volume intérieur de l'échangeur de chaleur 10 aux environs des cailloux 34 est remplie avec du liquide à une température inférieure à la température de saturation du fluide de travail pour la pression de marche régnant dans l'échangeur de chaleur 10 A mesure que de l'énergie thermique est ajoutée aux cailloux supérieurs 34 par la vapeur, le niveau de liquide 42 est abaissé découvrant des cailloux inférieurs additionnels 34 pour absorber l'énergie de chaleur latente et de surchauffe du fluide de travails De la chaleur sensible du liquide condensé est absorbée par les cailloux situés dans le lit au-dessous du niveau liquide. Le liquide refoulé par l'orifice inférieur 38 peut etre emmagasiné dans une cuve de stockage liquide 44 (figure 2) ou renvoyé d'autre façon au système de production. Cette cuve de stockage liquide 44 peut être maintenue sous pression, de préférence avec un gaz inerte vis-à-vis du fluide de travail, ou elle doit compter sur une capacité de pompage pour le transfert du liqude. Pour accroître l'efficacité, les conduites de liaison, la cuve de stockage 44, et d'autres composants du système sont, de préférence, isolés. Le niveau du liquide 42 est contré et commandé par des commandes de niveau 46. Ces commandes de niveau sont bien connues dans l'art de la commande de niveau0 Une instrumentation additionnelle, telle que des transducteurs de température 48 et de pression 50, peut aussi être utilisée0 La commande de pression est particulièrement critique dans les systèmes -de production où la vapeur du fluide de travail s'écoule directement vers une turbine 52 qui nécessite une pression de vapeur relativement constante à une soupape de commande d'entrée 540 L'énergie de la vapeur peut & re utilisée pour démarrer de nombreux autres types de moteurs primaires, tels que des turbines à gaz et des moteurs diesel, où elle peut être utilisée directement comme chaleur de procédé. Lorsque l'on désire fournir- de l'énergie thermique à partir de l'échangeur de chaleur 10 sous la forme de vapeur, couramment surchauffée, le niveau de liquide-42 dans le lit de cailloux 32 est augmenté ou élevé par addition de liquide à partir de la cuve de stockage liquide 44 ou d'une autre source d'alimentation d'eau A mesure que ceci se produit, le liquide à l'intérieur du lit 32 au voisinage de l'interface liquide vapeur est placé en contact direct avec les cailloux 34 à des températures supérieures à la température de saturation du fluide de travail à la pression de fonctionnement. Le fluide, en conséquence, se vaporise et est surchauffé à mesure qu'il continue à passer vers le haut en traversant le lit 32. Il est alors envoyé à travers l'orifice supérieur 36. En vue de profiter de la capacité d'emmagasinage thermique de l'échangeur de chaleur 10 tout en évitant la possibilité de le voir complètement rempli soit de vapeur soit de liquide, on préfère que 80 ou 90 pour cent seulement de la hauteur du lit soit utilisée pour les variations du niveau liquide0 Le fluide de travail peut comprendre de l'eau, en parti culier dans les systèmes de production qui utilisent aussi le fluide de travail pour entraîner la turbine, comme représenté sur la figure 2o Dans les systèmes utilisant un système de recirculation sur la turbine, séparé du système de la source de chaleur (figure 5), des fluides et composés organiques peuvent & re avantageusement utilisés dans la boucle d'emmagasinage. Certains fluides organiques présentent des pressions de travail aussi basses que 1,72 bar.Des pressions de travail plus basses peuvent réduire significativement la pression de réalisation-et le coût de la cuve à pression 12. Le coût et le rendement totaux du système de production et de la source de chaleur, et l'effet d'une pression plus basse, doivent cependant être considérés comme définissant des paramètres pour un système complet. Un fluide de travail organique exemplaire est le monoisopropyle biphényle (MIPB). Ce MIPB présente un point d'ébullition de 2950C aux conditions normales de température et de pression, de teLe-sorte qu'une boucle de circulation de MIPB entre une source de chaleur 56 ou un receveur solaire, et un échangeur de chaleur avec emmagasinage 10 peut fonctionner au proche voisinage de la pression atmosphérique. L'utilisation de cailloux ou galets 34 y compris en matériaux spécifiques dans l'échangeur de chaleur 10 peut s'avérer être hautement avantageux. La grande surface par unité de volume et le chemin tortueux que le fluide de travail doit emprunter dans le lit 32 assure un échange rapide de chaleur. La conduction de la chaleur dans le lit de cailloux 32, lui-même, dont environ un tiers à la moitié du volume, est occupé par de la vapeur ou du liquide entre les cailloux 34, est faible en raison du fait que les cailloux ne se touchent, l'un l'autre, qu'en des surfaces limitées en leurs points de contact, en particulier si des cailloux sphériques sont utilisés. En outre, les cailloux réduisent la convection thermique de la vapeur ou du liquide qui y sont emprisonnés. La perte de chaleur à travers les parois de l'échangeur de température 10 est ainsi fortement réduite et est encore davantage réduite par l'isolation.La composition des cailloux peut inclure des sphères pleines ou d'autres formes génmétriques, qui utilisent un emmagasinage de chaleur sensible, ou peut comporter un matériau qui soit capsulé dans un caillou et subit une modification de phase liquide-solide et, par conséquent, utilise à la fois la chaleur latente de fusion et l'emmagasinage de chaleur sensible0 Bien qu'aucune composition de matériau particulière n'ait été identifiée comme convenant de façon idéale pour l'utilisation dans les cailloux de ltéchangeur de chaleur 10, le Tableau 1 est une compilation des matériaux pouvant prétendre à une application possible comme matériaux d'emmagasinage par chaleur de fusion pour des cailloux encapsuléso Ils renferment des sels in organiques, des sels eutectiques, et quelques éléments purs0 Bien que les chaleurs de fusion approximatives soient données par poids unité au Tableau 1, leur classement est en gros le même sur la base du volume pour les sels inorganiques puisque près de la totalité de tels matériaux ont des densités comprises dans la-gamme de 2,0 à 2,5 g/cm3. Dans le cas de sels eutectiques on trouve invariablement que la chaleur de fusion d'un eutectique donné est inférieure à la chaleur de fusion la plus haute de ses deux constituants purs, et souvent inférieure à la plus basse. Ainsi, les valeurs données dans le cas des eutectiques sont des limites supérieures. TABLEAU I MATERIAUX INTERESSANTS POUR L'EMMAGASINAGE D'ANERGIE THERMIQUE PAR CHALEUR DE FUSION Matériau Point de fusion Chaleur de fusion* Sels inorganiques : OC (cal/g) BiCl3 232 18,0 SnCl2 247 22,8 LiNO3 254 87,8 ZnCl2 283 40,6 NaNO3 310 44,2 K2Mo 207 484 - CuBr 488 16,0 PbCl2 498 20,3 PbO.B2O3 500 -- Sels inorganiques eutectiques :: 50 NaCl - 50 BeCl2 215 (123,5 - 30,0)*** 73 NaOH - 27 LiOH 218 ( 50,0 -208,8) 22 NaBr - 78 NaOH 260 ( 59,7 - 50,0) 40,5 NaCl - 59,5 ZnCl2 262 (123,5 - 40,6) 55 LiBr - 45 LiOH 275 ( 48,6 - 208,8) 90 NaOH - 10 Na2C03 286 ( 50,0 - 66,0) 37 LiCl - 63 LiOH 290 (112,3 -208,8) 44 LiCl - 56 BeCl2 300 (112,3 - 30,0) 75 LiBr - 25 BaBr2 483 ( 48,6 - 21,9) 71 LiCl - 29 LiF 485 (112,3 -249,4) 38 K2CO3 - 62 Li2C03 488 ( 56,4 -144,8) 52 LiF - 48 KF 492 (249,4 -116,2) 62 LiCl - 38 CaCl2 496 (112,3 - 61,1) 57,3 E2C03 - 42,7 Li2C03 498 ( 56,4 -144,8) 48 NaCl - 52 CaCl2 500 (123,5 - 61,1) 61 LiCl - 39 Li2C03 507 (112,3 -144,8) 78 Li2SO4 - 8,5 K2SO4 - 13,5 Na2SO4 512 ( 27,6 - 52,0 -41,0) 80 Li2S04 - 20 K2S04 535 ( 57,6 - 52,0) Eléments purs Se 217 15,4 Sn 232 14,4 Bi 271 12,0 Ti 303 5,0 Lorsque des valeurs de référence largement discordantes sont disponibles, la plus grande valeur citée est donnée. Les compositions molaires sont celles données. *** Chaleurs de fusion des sels parents simples0 Tous les sels listés réagissent avec, ou se dissolvent dans, 1 t eau à un certain degré, avec des complications en résultant telles que d'importantes augmentations de leur réactivité chimique. Il est ainsi obligatoire que si un tel sel est utilisé, il est isolé, de façon fiable, du contact avec l'humidité ou la vapeur d'eau, ou avec les autres fluides de travail. En considérant les interactions chimiques entre les sels et les matériaux des cailloux, le graphite est préféré comme enveloppe extérieure de ces cailloux parce qu'il est pratiquement inerte pour tous les sels susceptibles de convenir au procédé. Les autres matériaux non métalliques susceptibles également de convenir renferment de la silice fondue (quartz) et de l'alumine à haute pureté.Pour les cailloux ou galets métalliques, la compatibilité chimique est plus complexez Pour beaucoup d'hydroxydes, le nickel à faible teneur en carbone et certains alliages à base de nickel tels que le Monel 400 (produits par The International Nickel Cy, Ine.) sont compatibles0 Le nickel pur est aussi compatible avec certains eutectiques fluorurehydroxyde. En outre, le Hastelloy N (alliage produit par l'Union Carbide Company) a été utilisé-avec succès en contact avec un certain nombre de mélanges de fluorures dans le "Programme de Réacteur à Sel Fondu. Certains carbonatés sont Si réactifs qu'aucun métal ou alliage compatible convenable, hormis les métaux précieux coûteux et des métaux réfractaires tels que le molybdène et le tungstène, n'a été identifié jusqu'à maintenant0 Beaucoup de sels montrent un changement significatif de volume, au moment de la fusion/solidification, et dans bien des cas les variations sont extremement larges, rendant ces sels moins souhaitables comme candidats à la fusion pour l'application en question. Par exemple, parmi les sels portés sur le Tableau 1, LiN03-se dilatede21,4 pour cent à la fusion, NaN03 se dilate de 10,7 pour cent et ZnCl2 se dilate de 11,6 pour cent.Ces importantes modifications doivent être soigneusement prises en compte dans la réalisation de galets 34 afin d'éviter le développement de fatigues élevées et de dommages mécaniques aux coquilles extérieures de ces galets pendant la fusion0 De même, un important retrait pendant la solidification peut réduire grandement la surface de contact sel-élément d'enveloppe, imposant une pénalisation au transfert de chaleur durant la refusion subsé queute, C'est pourquoi, les mélanges eutectiques contenant des quantités significatives de LiOH peuvent être utilisées avec bénéfice puisque LiOH ne se contracte que de 3,4 pour cent à la fusion et ainsi tend à réduire grandement la modification totale de volume dans les mélanges contenant LiOH. L'intégration d'un échangeur de chaleur avec emmagasinage thermique 10 dans un système de production peut aisément être réalisée suivant toute une variété de voies. La figure 2 représente un cycle de type Rankine direct dans lequel le fluide de travail, par exemple l'eau, est aussi utilisé pour entraSner la turbine 52 et le générateur électrique associé 580 L'eau peut etre surchauffée et passe de la source chaude 56, tel qu'un récepteur~ soIaire, à travers la turbine 52 et un condenseur 60, et est renvoyée par la pompe d'eau d'alimentation 62 à la source chaude 56, dans son mode de fonctionnement le plus direct.Lorsque l'on désire utiliser l'é- changeur de chaleur 10 pour emmagasiner ou délivrer de lténergie thermique, des variantes de passage du courant fluide sont dispo niables. Dans les figures 2 et 5 à 9, les flèches pleines représentent'les passages de courant fluide disponibles pendant l'emmagasinage de l'énergie thermique dans l'échangeur de chaleur 10, et les flèches évidées représentent les passages de courant fluide pendant la restitution de l'énergie thermique de ltéchangeur de chaleur 10. Soit l'emmagasinage soit la restitution de l'énergie peuvent être une opération simple, ou combinée avec une fourniture d'énergie depuis la source de chaleur 56 à destination de la turbine 52. Pendant l'emmagasinage tout ou partie du fluide de travail en provenance de la source de chaleur 56 (figure 2) passe à travers une conduite 62, vers échangeur de chaleur 10, et à travers une conduite 64 et une soupape 66 vers la cuve de stockage de liquide 44 ou à travers une conduite 68 et une pompe 70 pour revenir à la source de chaleur. Pendant la restitution de chaleur, le fluide de travail passe, soit de la cuve de stockage de liquide 44 par une conduite 72, une pompe 74 et une soupape 76 à la conduite 64 et dans l'échangeur de chaleur 10, soit de la pompe d'eau d'alimentation 62 par une soupape 78, à la conduite 64 et dans l'échangeur de chaleur 10. Lorsque la source de chaleur 56 peut fournir une énergie suffisante à la fois à la turbine 52 et à l'emmagasinage de chaleur 10, la température du fluide de travail sortant de la source de chaleur peut être commandée principalement en faisant varier le débit traversant la pompe 70. La pression dans la tuyauterie de vapeur du coté de la source chaude, une conduite 80, peut être commandée en réglant le niveau liquide dans l'échangeur de chaleur 10. Lorsque le niveau de pression se trouve au-dessus d'une valeur supérieure prédéterminée, le niveau liquide dans l'échangeur de chaleur est réduit. Inversement, lorsque le niveau de pression se trouve au-dessous d'une valeur inférieure prédéterminée, le niveau liquide dans ltéchangeur de chaleur est augmenté.Ceci produit pratiquement des conditions de température et de pression constantes à la soupape d'étranglement d'entrée à la turbine:54, Lorsque la source de chaleur 56 ne peut envoyer plus longtemps d'énergie en "excès" pour l'emmagasinage, la pompe 70 eststoppée et le courant d'eau d'alimentation venant de la pompe 62 est partagé, une quantité commandée allant à l'entrée de la source de chaleur par une soupape 82 et une conduite 84, en fonction des conditions thermiques telles que la température de la vapeur sortant de la source chaude 56 ; le solde du courant d'eau d'alimentation allant alors dans la boucle de l'échangeur de chaleur par une soupape 78. Le niveau de la pression dans la conduite 80 peut être commandé ici aussi en faisant varier le niveau de liquide dans l'échangeur de chaleur 10. Lorsque la source chaude, par exemple un réflecteur solaire, est arretée et isolée du système par ses soupapes, comme pendant les périodes d'obscurité de nuit, la pression de vapeur dans la conduite 80 peut continuer à eAtre commandée par variation du niveau liquide dans l'échangeur de chaleur d'emmagasinage, cet échangeur de chaleur procurant un courant de vapeur suffisant pour entraîner la turbine 52. Cependant, sur une période continue de temps, il se produit une réduction graduelle dans la température de la vapeur à la soupape 54 de la turbine dans ce mode de fonctionnement.Cette variation de température est représentée sur la figure 3 où les abscisses représentent le niveau de liquide dans l'échangeur de chaleur, exprimé sous forme de fraction, et où l'ordonnée représente la variation de température à l'orifice de sortie, exprimée comme la fraction T - T TF où T est la température de sortie, T5 est la température initiale du lit de galets et tgest la température du fluide liquide d'alimen tation. Une avantageuse caractéristique de sécurité de ce système de production et d'emmagasinage thermique est sa réponse à un ralentissement de la turbine ou à une perte de charge. Si un ralentissement d'arrêt inopiné de la turbine intervient, le système d'échange de chaleur peut absorber toute la puissance générée par la source de chaleur avec une redondance, une taille et une commande correctes de la pompe 700 Une action rapide d'arrêt de la source de chaleur n'est en conséquence pas nécessaire, comme n'est pas nécessaire une charge fictive séparée pour y basculer la vapeur. La figure 4 représente le niveau de puissance thermique courante (en ordonnées) et la distribution sur une période de temps d'une journée (en abscisses) d'un système de-production et d'emmagasinage utilisant une source de chaleur solaire. Elle suppose une demande électrique variable, simplifiée, sur le système, s'ac- croissant jusqu ta un niveau statique supérieur pendant un jour "ouvrable", descendant à un niveau statique inférieur vers le soir, et de valeur négligeable pendant les heures situées "très tôt dans la matinée".Pendant une première période de temps "A", la production du récepteur thermique solaire est dirigée uniquement sur l'emmagasinage ; pendant les périodes "B" et "D" la production est dirigée uniquement sur la turbine ; pendant la période "C" la sortie est dirigée à la fois sur l'emmagasinagé et sur la turbine ; et, pendant la période "E" la turbine est entrainée uniquement à partir de l'énergie de l'emmagasinage0 Les figures 5 à 9 illustrent schématiquement des variantes de système de production utilisant avantageusement ltéchangeur de chaleur 10 d'emmagasinage thermique décrit ici Le système de la figure 5 utilise une boucle de circulation, séparée ou isolée pour le turbogénérateur.La boucle dtemmagasinage thermique peut utiliser, ici, un fluide distinct de celui de la boucle de turbine, et ces boucles peuvent fonctionner à des pressions significativement différentes. La boucle d'emmagasinage peut utiliser la circulation d'un fluide organique et fonctionner aux environs de la pression atmosphérique, faisant ainsi décroître significativement le coût de nombreux constituants de la boucle.Cette configuration nécessite un échangeur de chaleur additionnel 86, par exemple un générateur de vapeur à corps cylindrique et à tubes, pour transférer l'énergie thermique entre les boucles, L'échangeur de chaleur 86 diminue le rendement total du système, que la turbine soit entraînée à partir de la source de chaleur 56 off qu'elle le soit à partir de l'échan- geur de chaleur d'emmagasinage 10c La figure 6 représente un système très semblable à celui de la figure 5.Ici, la boucle de l'échangeur de chaleur d'emmaga- sinage est cependant isolée de la boucle de la turbine 52 et aussi de la source chaude 560 Avec cette configuration le rendement du système n'est pas affecté dans le mode de fonctionnement où la turbine est directement entraînée à partir de la source chaude 56. Le rendement n'est abaissé seulement lorsque la turbine est actionnée par énergie provenant de la boucle d'emmagasinage. Cette boucle d'emmagasinage de chaleur isolée peut avantageusement utiliser un fluide organique de circulation. En fonction de la chute de température dans la turbine 52, l'échappement de cette turbine peut être utilisée dans un système d'utilisation d'énergie thermique séparée 88 en rapport d'échange de chaleur avec le condenseur 60, comme représenté sur la figure 7. Cet agencement peut comporter un by-pass de turbine par la conduite 90 menant directement au condenseur. De façon similaire, la figure 8 représente un-autre système d'utilisation séparée de l'énergie 90 entraîné directement par une source de vapeur sans passage par le condenseur. La figure 9 représente un agencement plus complexe utilisant à la fois des systèmes d'utilisation thermique à haute température 92 et à basse température 94 en addition à la production d'énergie électrique à partir de la turbine 52. Cet agencement utilise aussi deux échangeurs de chaleur avec emmagasinage thermique, un pour un emmagasinage à haute température îOa et un pour un emmagasinage à basse température 1Ob. L'invention concerne donc un échangeur de chaleur avec emmagasinage thermique à contact direct, pratique dans les systèmes de production d'énergie, qui utilise une modification de phase liquide-vapeur d'un fluide de travail et qui peut aussi utiliser une modification de phase solide-liquide d'un milieu d'emmagasinage de chaleur ayant une capacité calorifique relativement élevée Le rendement d'emmagasinage de la chaleur, aller et retour de cette invention peut être extrêmement élevé. De plus, en utilisant 80 à 90 pour cent de la hauteur effective d'un lit de cailloux dans ltéchangeur de chaleur, le rendement d'une turbine électrique qui y est accouplée peut notre que faiblement affecté (figure 3) par les variations de puissance de la source.Dans ce type de production électrique avec emmagasinage de chaleur, l'éner- gie de pompage nécessaire pour commander le niveau de liquide est d'environ 1 pour cent de l'énergie emmagasinée ; les pertes de chaleur dues à l'échangeur de chaleur et au réservoir de stockage de liquide peuvent être aussi basses que un à deux pour cent de l'énergie emmagasinée, lorsque ces deux unités sont correctement isolées , la dégradation de l'énergie emmagasinée, due à une conduction axiale à travers le lit de cailloux, est approximativement d'un pour cent, et la demande d'énergie pour assurer la mise en pression du réservoir de stockage est d'environ 1 pour cent. En conséquence, l'échangeur de chaleur décrit a la possibilité d'assu- rer un rendement de transfert de chaleur aller et retour de quatre vingt dix à quatre vingt quinze pour cent. De plus, la fiabilité des composants et du système peut être rendue très élevée, car l'échangeur de chaleur et la cuve de stockage sont des composants statiques et les pompes et soupapes nécessaires opèrent pratiquement dans les conditions d'une eau d'alimentation et ne présentent entre elles que des différences de pression relativement faibles. Il est clair que de nombreuses modifications et additions sont possibles au vu des enseignements ci-dessus. On doit comprendre en conséquence que dans le domaine des revendications ci-annexées, l'invention peut être pratiquée d'autre façon que décrit partie lièrement. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur avec emmagasinage, à contact direct, caractérisé par le fait qutil comprend : une cuve à pression, isolée thermiquement, ayant au moins un orifice inférieur pour faire passer du liquide et au moins un orifice supérieur pour faire passer une forme vapeur de ce liquide ; un matériau de magasinage à haute capacité calorifique, disposé dans cette cuve, ce matériau de magasinage calorifique comprenant des cailloux ou galets en paquets et une commande de niveau de liquide disposée pour effectuer à volonté une modification d'état liquide-vapeur dans la cuve0 2.Echangeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la commande comporte un censeur de niveau liquide connecté pour permettre à cette commande de maintenir le niveau liquide à l'intérieur d'une gamme appropriée pour que de l'énergie soit ajoutée aux cailloux en abaissant le niveau liquide, et que de l'énergie soit transférée de ces cailloux au liquide en élevant le niveau de ce liquide. 3. Echangeur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les cailloux ont une configuration générale sphéroldaleO 4. Echangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les cailloux se composent d'un matériau choisi dans le groupe constitué par les sels inorganiques suivants :BiC13, SnCl2, LiN03, ZnCl2, NaN03, K2Mo207, CuBr, PbCl2, PbO.B203 ; les sels inorganiques euteetiques suivants : 50 NaCl 50 BeCl2 73 NaOH - 27 LiOH, 22 NaBr - 78 NaOH, 40,5 NaCl - 59,5 ZnCl2, 55 LiBr - 45 LiOHF 90 NaOH - 10 Na2C03, 37 LiCl - 63 LiOH, 44 LiCl - 56 BeCl2, 75 LiBr - 25 BaBr2, 71 LiCl - 29 LiF, 38 K2C03 - 62 Li2C03, 52 LiF - 48 KF, 62 Licol - 38 CaCl2, 57,3 K2C0342,7 Li2C03, 48 NaCl - 52 CaCl2, 61 LiCl - 39 Li2C03, 78 Li2S048,5 K2S04- 13,5 Na2S04, 80 Li2S04 - 20 K2S04; et les aliments purs suivants : Se, Sn, Bi, Tlo 5. Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chacun des cailloux comporte une coquille scellée entourant un matériau à chaleur de fusion. 6o Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une source de chaleur connectée à la cuve, et un moteur primaire connecté à cette cuve. 70 Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le liquide comprend un liquide organique.