Brevet FR2541370A3 — publié le 19840824

FR 2541370 A3 19840824 FR 8209904 A 19820608 Pompe de chaleur Nous utiliserons le même système, juste isolation thermique du tuyau concentrique sera moins parfait de façon que l'air rentre dans la turbine plus froid qu'il etait a sa sortie du compresseur. Par conséquent sa temperature a la sortie de la turbine sera plus bas qu'il n'etait pas a l'entree du compresseur. Cette chaleur et la chaleur latente de la vapeur d'eau se trouvant dans l'air sera liberee dans l'appartement pour le chauffer. Secheur de l'air L'air qui sort du systeme sera presque parfaitement sec. Si nous voulons avoir l'air plus sec encore nous refroidissons la partie inferieure a gauche par un systeme de refroidissement. Encore plus de l'eau, va se condenser .'Ia-aedans, et geler. et nous aurons l'air parfaitement ~secr Power Centrale Nous utiliserons le même systeme juste, nous placerons un deuxieme compresseur sur le tuyau apres l'endroit marquee W. Ce compresseur comprimera l'air pendant qu'il est refroidi isothermiquement a une pression plus levée encore. Par conséquent, le meme air rechauffe avant son entree dans la turbine et se detendant en elle va nous fournir plus de l'énergie que nous avons besoin pour la première et le deuxieme compresseur Air Conditionnelle L'air provenant de l'exterieur ou de 1 'intérieur rentre dans le compresseur qui le pousse adiabatiquement dans le tuyau concentrique ou il se réchauffe par cette compression.En bas de cet tuyau l'air est refroidi par l'air atmosphérique et la vapeur d'eau qu'il contient se condense. L'air refroidi rentre de nouveau dans ce tuyau concentrique a contresens et absorbe la chaleur du fluide sortant du compresseur C et se réchauffe partiellement. Apres il rentre dans la turbine d'ou il sort dans l'appartement refroidi et deshumifie d'après le besoin. La turbine T est sur le même axe que le compresseur. L'énergie produit par ce turbine T est fournie au compresseur C. Distillateur de l'eau de l'air atmosphérique dans les déserts, sécheur de l'air, pompe de chaleur, power central et air conditionnel. Boire de l'eau c'est une nécessité pour l'homme et l'animal, juste comme manger et respirer. Et souvent dans les déserts, dans l'air et sur la mer on se retrouve sans eaujpendant que sur la mer on peut se procurer l'eau à boire de la mer, dans le désert on à un seul moyen-de l'extraire de l'air. On sait que l'air atmosphérique contient à peu pres 2 ou 3 promile de son poid de la vapeur d'eau, même dans les déserts les plus secs. Pour cette raison, j'ai réfléchi comment on peut l'extraire avec une façon économique en se basant sur la thermodynamique. Pour mieux comprendre, regarder le dessin. Le systeme se compose d'un tuyau concentrique TC isolé thermiquement en haute dans lequel le compresseur C pousse l'air atmosphérique en le compressant fortement. Cet air rentre dans la turbine T qui est sur la même axe A que le compresseur C. Le tuyau concentrique se divise en bas, il n'est pas isolé thermiquement et il est refroidi par l'air atmosp~hérique soufflée sur lui par l'hélice de ventilateur- V. A l'endroit W se ramasse l'eau condensée qui nous faisons sortir du système par un robinet ou quelque autre mécanisme. Fonctionnement de distillateur Compresseur C pousse l'air dans le tuyau concentrique adiabati-quement. Par conséquence l'air se réchauffe. Comprimons le souffissement pour qu'il se réchauffe, disons à 300 C. L'air qui se trouve dans la partie inférieure du systeme qui n'est pas isole thermiquementetest refroidi par le ventilateur V à la température de l'air ambiante qui est disons 500 C. Le même air en montant dans le tuyau concentrique TC vers la turbine T se réchauffe graduellement par contact avec l'air qui a sorti du compresseur C de façon que à son entrée dans la turbine T il a la même t-empérature que l'air sortant du compresseur V. C'est-à-dire 3000C. Supposons maintenant que la vapeur d'eau dans l'air atmosphérique est à l'état saturé. quand le comprbsseur C compresse l'air une partie de la vapeur d'eau que l'air contient se condense et le reste de la vapeur reste à l'état saturé dans l'air. Nous nous sommes dit que la température de l'air est 300 OC. Cet air descend dans le tuyau concentrique TC et se refroidi graduellement par contact avec l'air qui était refroidi par ventilateur V à la température 500C, de façon que, quand il sort de la partie isolee du tuyau concentrique sa température est 500 C. (Nous supposons que la transmission de la chaleur d'un fluide à l'autre est parfait dans le tuyau concentrique). La vapeur d'eau dans cet air se comporte comme si elle était toute seule dans ce tuyau. Si elle est saturée à la température 3000C en se refroidissant elle se condense. Quand elle sort finalement de la partie isolée du tuyau concentrique, toujours sous la même pression, sa température est 500 C. A cet endroit déjà presque toute la vapeur que l'air a contenu est condensée et se ramasse dans le tuyau W d'ou elle est évacuée comme l'eau avec un robinet ou quelque autre mécanisme. La vapeur d'eau que l'air contient encore est à l'état sature. Cet air monte dans le tuyau concentrique et il se réchauffe par contact avec l'air qui sort du compresseur C. Et comme l'air se réchauffe il est toujours à la meme pression (dans tout ce syste-me depuis, compresseur C jusque à la turbine T le fluide est compresse à la même pression), la vapeur qui était à l'état sature devienne la vapeur surchauffée parce que la température de l'air a augmenté. Dans la turbine T nous détendrons l'air à la pression atmosphérique et l'énergie que la turbine T nous fournie est transmise par l'axe A au compresseur C.Parce que le compresseur compresse l'air de la pression 1 bar et de la température 500 C à la pression X et à la température 3000C et la turbine T détend l'air de la pression X et de la température 3000 C à la pression 1 bar et la tempé- rature 50 C, la turbine T, si tout marche parfaitement, nous fournie la même quantité de l'énergie que le compresseur consomme. En réalité, il y a une petite perte énergétique dans le système parce que le volume de l'air rentre dans la turbine T est plus petite que le volume de l'air sortant du compresseur C parce que la vapeur d'eau qui était un de ces composantes de l'air était déjà condensé. Mais les besoins énergétiquesd# systeme seront minimale. En retournant vers l'état de la vapeur, parce que la vapeur dans l'air était saturée à son entrée au compresseur et l'air se détant dans la turbine T a la même pression et à la même température qu'il a l'air ambiant qui rentre dans le compresseur, la vapeur d'eau que l'air contient encore à sa sortie de la turbine T est à l'état surchauffé. (Nous avons retire déjà une grande partie de la vapeur d'eau de lui). Si la vapeur d'eau-ctans ir atmosphérique n'est pas saturée, en descendant et se refroidissant dans le tuyau concentrique elle devient saturée et elle va se condenser1 seulement nous obtiendrons la quantité de l'eau plus petit du systeme comme dans le premier cas. Les avantages du distillateur de l'eau de l'air atmosphérique: La construction est simple il y a des besoins énergétiques minimales et il utilise comme refroidissement l'air atmosphérique. Sécheur de l'air Comme j'ai déjà expliqué nous avons retire presque toute lleau de l'air dans le système. L'air est presque sec. Mais si nous refroidissons la partie inférieure du systeme qui n'est pas isolée thermiquement avec un système de refroidissement le reste de l'eau va se condense et geler là-dedans. Mais nous devons évacuer la glace du système avec quelque façon. Isolation thermique doit être parfait. Les avantages du sécheur de l'air Le système est simple, efficace et il a les besoins énergétiques minimals. La pompe de chaleur pour les régions arctiques! Si on utilise ltelectricite pour le chauffage, la pompe de chaleur peut augmenter la chaleur fournie à l'appartement en l'enlevant de l'air atmospherique. Mais la pompe-de chaleur actuelle est à cycle thermodynamique fermée et elles ne peuvent pas être utilisées dans les-climats froids pour les raisons suivantes. Pour pouvoir retirer la chaleur de l'air atmosphérique il faut descendre sa température dans le système. Mais si la température de l'air atmosphérique est trop basse il faut le descendre sous OOC. dans le systeme. Dans ce cas la vapeur d'eau que l'air atmosphérique contiend gèle sur l'échangeur de chaleur et forme une couche de glace sur ce dernier qui fonctionne comme isolation thermique, le fluide froid dans le système ne peut plus absorber la chaleur de l'air ambiante. Pour cette raison, les pompes de chaleur sont utilisées seulement dans les climats doux. Le systeme que je propose est à cycle thermodynamique ouvert. Et comme j'ai déjà expliqué, même si la vapeur d'eau que l'air contient était à l'état sature, à l'entrée du compresseur quand l'air quitte le systeme la vapeur que l'air cont#ient encore était à l'état surchauffe. Et si la vapeur d'eau est à l'état surchauffe au moment quand elle sort de la turbine T, elle ne se condense pas et elle ne gèle pas sur la turbinejmême si la température de l'air qui sort de la turbine T était très bas, disons -50 0C. Tout ce qu'il faut, c'est s'arranger de façon que la vapeur d'eau que l'air contient à la sortie de la turbine T était à l'état surchauffé. Réfléchissons. Regarder le dessins La température de l'air à l'extérieur est disons -30 0C. Le compresseur de l'air compresse ce dernier dans le systeme tellement que sa température monte disons à 3000C. La température à l'appartement que nous chauffons est disons 200 C. Pour refroidir l'air dans le système par le ventilateur V nous utilisons l'air de l'appartement qui a sa température 200C. Si nous refroidissons l'air sortant du compresseur qui est à la température 3000C a la température 200C une grande partie de la vapeur d'eau que l'air contient va se condenser. La reste de la vapeur d'eau qui est dans l'air sera à l'état saturé.Si maintenant nous faisons rentrer ce l'air comprime dans la turbine T qui a sa température à 200C l'air va se refroidir, la vapeur aussi, et par consequent une partie de cette vapeur va se condenser. Et parce que la température de cet-air va descendre sous OOC dans cette turbine, cet eau va geler sur la turbine et elle va empêcher cette dernière a fonctionner. Mais ce n'est pas sur, parce que la turbine T tourne très vitel Si la vapeur d'eau ne gèlera pas sur la turbine T nous allons procéder comme ça. Nous n'isolerons pas thermiquement le systeme et nous refroidirons le fluide là-dedans par le ventilateur partout dans le systeme de façon que le fluide à son entre dans la turbine aura la température 200C. Il faut se rendre compte, que si la température de l'air à l'entrée du compresseur était -300C la température de l'air quittant la turbine T sera~ beaucou plus basse. Toute cette différence de la température entre l'air rentrant dans le compresseur et l'air sortant de la turbine, toute cette chaleur sera libérée dans l'appartement avec l'énergie fournie à électromoteur qui tourne tout ce systeme. Mais si la vapeur d'eau gèlera sur la turbine T jusque à empêcher cette dernière à fonctionner, dans ce cas nous nous arrangerons de façon que la vapeur d'eau que l'air contient restera à l'état surchauffé à la sortie de la turbine T. Ca se fera de la façon suivante: Nous refroidirons le fluide dans la partie inférieure qui n'est pas isolée du système jusque à la température de 200C.Quand le fluide monte dans le tuyau concentrique nous le faisons se réchauffer partiellement, pas jusqu'à se réchauffer à 300 0C mais il faut qu'il se réchauffe. Nous le faisons se réchauffer si nous isolons thermiquement le tuyau concentrique TC, mais cette isolation doit être -mince, de façon à ce que le fluide se refroidisse sous elle. Nous nous sommes expliqués si nous refroidissons le fluide à l'entrée de la turbine T jusqu'à 20 0C la vapeur d'eau sera saturée et elle va geler dans la turbine. Si au contraire l'isolation sea parfaite et le fluide rentrera dans la turbine T à la température 3000C nous ne gagnerons aucune chaleur de l'air pour le chauffage de l'appartement et le fluide sortira de la turbine l'état très surchauffée. Pour ces raisons nous ferons réchauffer le fluide se dirigeant vers la turbine juste partiellement précisément à une telle température que la vapeur que l'air contiend, sorte de la-turbine T surchauffee mais toute près de la saturation. Dans ce cas la vapeur ne se condensera pas et ne gèlera pas dans la turbine. La différence de la température entre le fluide rentrant et sortant du systeme-cette chaleur qu'elle représente sera utilisée pour le chauffage de l'appartement et aussi la chaleur latente de la vapeur d'eau que l'air co-ntiend et qui se condense dans le systeme. De-plus, bien sur, l'énergie electrique fournie au moteur électrique qui fait marcher tout le système. Cette pompe de chaleur peut être utilisée même dans les régions arctiques et aussi partout ou il faut chauffer quelque chose. La vapeur d'eau va geler sur la surface extérieure de la turbine, mais ça n'empêchera pas la turbine à fonctionner. La vapeur d'eau qui se condense dans le systeme sera évacuée du système sous forme liquide. Power Centrale Le fonctionnement de la turbine a gas est fondée sur le fait que un petit volume de gas froid est poussée dans la système oU il est réchauffé et un plus grand volume de gas sort par la turbine de ce systeme. Par conséquent la turbine produit plus d'énergie que le compresseur consomme. La différence ent-re l'énergie produit par la turbine et l'énergie consommée par le compresseur est la production nette de l'énergie de la centrale. Il faut noter que le compresseur comprime l'air à la même pression de laquelle l'air se détend dans la turbine. Regarder le dessin' Supposons que l'air atmosphérique ne contiend pas la vapeur d'eau mais il est absolument sec. La température est 00C. Compresseur C comprime l'air adiabatiquement tellement fort que la température de l'air montera à 5000 C. La pression dans le système sera X bar. En bas du systeme dans le tuyau non isolé le ventilateur V refroidi le fluide à OOC. Quand l'air monte dans le tuyau concentrique qui est parfaitement isolée thermiquement l'air se réchauffe par contact avec le fluide qui sort du compresseur C jusque à la température 5000C (Nous supposons que la transmission de la chaleur et le compresseur (et la turbine T seront parfait). A l'entrée de la turbine T l'air aura la même température et il sera soumis à la même pression que l'air qui sort du compresseur. Si nous laissons se détendre dans la turbine cet air, la turbine T nous fournira la même quantité de l'énergie que le compresseur consomme. Mais le systeme ne nous fournira pas l'énergie, mais il ne consommera pas l'énergie non plus. Coupons maintenant le tuyau après l'endroit marquée par W et plaçons là un autre compresseur C2. A cet endroit le fluide à la température OOC. Le fluide est comprime à la pression X bar jusqu'à maintenant dans le systeme. Maintenant comprimons isothermiquement le fluide par ce compresseur C2 jusqu a une pression 2X bar. Le fluide montera vers la turbine T sous pressoin 2 bars mais sa température sera toujours 5000C parce que compresseur C2 le comprime isothermiquement et il se réchauffe juste par contact avec du fluide sortant-du compresseur C qui est à la température 5000 C. Maintenant nous avons une situation identique avec la turbine à gas ou le gas est comprime quand le gas est froid et son volume est petit et la turbine le déta-nd quand le gas est chaud et par conséquent son volume est grand. Pareillement, ici le compesseur C2 le comprime à la température de OOC et la turbine T le détend quand sa température est 5000C et son volume est par ce réchauffement agrandi. Pour cette raison la turbine T produit plus de l'énergie par cet agrandissement de la pression qu'il consomme compresseur C2 et la première agrandissement de la pression par premier compresseur A a consommee juste la même quantité de l'énergie que la turbine T a produit après cette première agrandissement de la pression par compresseur C. Par conséquent, la turbine T produit plus de l'énergie que les deux compresseurs consomment et le bilan énergétique du système sera positif Il nous fournira I'energiel Cette machine est en réalité perpet-uum mobile de deuxième espèce. -C'est parce qu'elle enlève la chaleur de l'air pour produire l'ênergie. Le travail du compresseur C sera récupéré çomplètement par la turbine T mais le travail du deuxième compresseur C2 sera partiellement perdu. L'air sortira du système plus froid comme il était à son entrée dans le compresseur C. Et la première loi en thermodynamique dit: si le fluide sort du système à une température plus basse qu'il était a son entrée dans le système, le système a produit l'énergie. L'importance de l'invention il ne faut pas souligner, chacun sait qu'il y a une quantité immense de l'énergie emmagasinée dans l'eau des mers et dans l'air atmosphérique prête a nous servir. Surtout l'utilisation de l'air sera très pratique parce que l'air se trouve partout sur la terre et on peut le refroidir dans le système jusqu'à la température 150 K. Air Conditionnel Le systeme peut être utilisé pour refroidir l'air dans la maison et le débarrasser de son humidité excessive. La partie inférieure du système qui n'est pas isolée est placée à l'extérieur de la maison ou il est refroidi par l'air atmosphérique poussée par ventilateur V. Compresseur C peut se trouver à l'extérieur de la maison ou à l'intérieure de la maison. Explication sera la même que en cas de distillateur de l'eau. Seulement isolation thermique ne sera pas parfait mais partielle - seulement. Si nous voudrions refroidir dvantage l'air qui sort de la turbine nous enlèverons l'isolation thermique et nous laissons l'air se refroidir plus avant son entrée dans la turbine. Si nous voudrions avoir l'air plus chaud nous allons le refroidir moins. Humidité de l'air sortant du système sera réglé de façon suivante. L'air est comprimée par le compresseur C adiabatiquement et il se réchauffe par cette compression. Humidité relative de cet air monte par cette compression. En descendant dans le tuyau concentrique TC l'air se refroidi et son humidité relative monte toujours jusqu'à la vapeur d'eau commence à se condenser. Si nous le refroidissons plus dans ce tuyau concentrique, plus de la vapeur va se condenser. Si nous le refroidissons moins de la vapeur va se condenser. Nous nous arrangeons de façon que l'air aura son humidité juste telle que nous avons besoin après sa sortie de la turbine T. Mais nous devons comprimer l'air avec le compresseur C suffisamment pour que sa température monte suffisamment pour que nous puissions le refroidir dans le tuyau concentrique avec l'air atmosphérique. (Si sa température ne monte pas nous ne pouvons pas le refroidir avec l'air atmosphérique). La machine sera construite qu'elle livrera l'air sortant de la turbine à une température et à l'humidité relative stable. Et cet humidité sera réglee par la Itempérature de l'air en bas du système dans la partie non isolée de tuyauterie. Si sa température sera plus basse, plus de la vapeur va se condenser et l'air sera plus sec à la sortie de la turbine. La température de l'air sortant de la turbine sera réglée par le refroidissement de l'air rentrant dans la turbine. Plus l'air sera refroidi plus froid il sort de la turbine. Cette machine peut servir comme la pompe de chaleur si nous faisons rentrer la partie inférieure dans la maison et nous placerons la partie superieure de la machine à l'extérieure de la maison. Revendications I Je voudrais le brevet de la machine qui est sur le dessin, qui se compose d'un tuyau concentrique, en haut duquel il y a un compresseur qui pousse l'air dans le tuyau concentrique vers le bas du tuyau où le fluide est refroidi par l'air atmosphérique et d 'ou il se dirige de nouveau dans le tuyau concentrique à contresens de l'air sortant du compresseur C de laquelle il absorbe la chaleur. Il continue son mouvement vers la turbine C qui se trouve à l'autre bout du tuyau concentrique et qui est sur la même axe que le compresseur C et à laquelle elle transmet l'énergie produite par cette dernière en détendant les gases comprimés qui sortent du tuyau concentrique TC. La vapeur de l'eau qui se trouve en l'air comprimé sortant du compresseur C est refroidi dans le tuyau-concentrique avec l'air, et une partie de cette vapeur se conde,nse et s'écoule en bas à l'endroit W d'ou il est éA7acu; par quelque mécanisme. La partie inférieure de la tuyauter-ie est refroidie par le venti#lateur V à la température de l'air ambiant. L'énergie produit par la turbine T est transmise par l'axe commun au compresseur. Revendication numero Il Je revendique la même machine qui était décrite dans la revendication numéro I, mais dans ce cas elle est utilisée comme sécheur de l'air. L'air sortant de la turbine T est sec. Si on voudrait l'avoir parfaitement sec on refroidira la partie gauche de l'endroit W avec un système de refroidissement. Revendication III La même machine utilisée comme pompe de chaleur. L'air sortant de la turbine T sera beaucoup plus froid que l'air rentrant dans le compresseur C et cette chaleur sera utilisée pour chauffer quelque de chaleur si nous faisons rentrer la partie inférieure dans la maison et nous placerons la partie supérieure de la machine à l'extérieure de la maison. Revendications I Je voudrais le brevet de la machine qui est sur le dessin, qui se compose d'un tuyau concentrique, en haut duquel il y a un compresseur qui pousse l'air dans le tuyau concentrique vers le bas du tuyau on le fluide est refroidi par l'air atmosphérique et d 'oU il se dirige de nouveau dans le tuyau concentrique à contresens de l'air sortant du compresseur C de laquelle il absorbe la chaleur. Il continue son mouvement vers la turbine C qui se trouve à l'autre bout du tuyau concentrique et qui est sur la même axe que le compresseur C et à laquelle elle transmet l'énergie produite par cette dernière en détendant les gases comprimés qui sortent du tuyau concentrique TC. La vapeur de l'eau qui se trouve en l'air comprimé sortant du compresseur C est refroidi dans le tuyau concentrique avec l'air, et une partie de cette vapeur se conde,nse et s'écoule en bas à l'endroit W d'ou il est éA7acuit par quelque mécanisme. La partie inférieure de la tuyauterie est refroidie par le ventilateur V à la température de l'air ambiant. L'énergie produit par la turbine T est transmise par l'axe commun au compresseur. Revendication numéro Il Je revendique la même machine qui était décrite dans la revendication numéro I, mais dans ce cas elle est utilisée comme sécheur de l'air. L'air sortant de la turbine T est sec. Si on voudrait l'avoir parfaitement sec on refroidira la partie à gauche de l'endroit W avec un systeme de refroidissement. Revendication III La même machine utilisée comme pompe de chaleur. L'air sortant de la turbine T sera beaucoup plus froid que l'air rentrant dans le compresseur C et cette chaleur sera utilisée pour chauffer quelque