FR3032520A1 - THERMODYNAMIC SYSTEM - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système thermodynamique (10), notamment système (10) mettant en œuvre un cycle thermodynamique de Rankine, comprenant une boucle de circulation (31-36) d'un fluide de travail, ladite boucle (31-36) comprenant un moyen de production d'énergie (20), ledit système (10) comprenant en outre un dispositif de refroidissement dudit moyen de production d'énergie (20) et une branche (37, 38) configurée pour alimenter ledit dispositif de refroidissement en fluide de travail depuis ladite boucle (31 -36) et retourner ledit fluide de travail dans ladite boucle (31-36), ledit dispositif de refroidissement étant configuré de manière à refroidir ledit moyen de production d'énergie (20) par vaporisation dudit fluide de travail à l'intérieur dudit moyen de production (20), ledit fluide de travail entrant en phase liquide dans ledit moyen de production d'énergie (20).The invention relates to a thermodynamic system (10), in particular a system (10) implementing a Rankine thermodynamic cycle, comprising a circulation loop (31-36) of a working fluid, said loop (31-36) comprising power generating means (20), said system (10) further comprising a cooling device of said power generating means (20) and a leg (37, 38) configured to supply said fluid cooler working from said loop (31-36) and returning said working fluid in said loop (31-36), said cooling device being configured to cool said energy producing means (20) by vaporizing said fluid of said working within said means of production (20), said working fluid entering the liquid phase in said energy producing means (20).
Description
1 Système thermodynamique L'invention concerne un système thermodynamique, notamment un système 5 mettant en oeuvre un cycle thermodynamique de Rankine. Il est connu de prévoir des systèmes mettant en oeuvre un cycle thermodynamique de Rankine sous la forme de circuits qui permettent la circulation d'un fluide de travail. En étant circulé dans de tels circuits, le fluide de travail change 10 de phase, notamment passe de l'état gazeux à l'état liquide, et réciproquement. Ces circuits comprennent, habituellement, une turbine couplée à un générateur, notamment un générateur électromagnétique. Dans de tels circuits, la turbine est entrainée par la détente du fluide de travail à l'état gazeux. La turbine, ainsi entrainée, transmet une énergie mécanique au générateur qui la transforme en 15 énergie électrique, notamment via un élément mobile en rotation tel qu'un arbre. Compte tenu de la chaleur dégagée par le générateur, il est indiqué de prévoir un dispositif de refroidissement. Cependant, les dispositifs de refroidissement connus sont complexes ; ils nécessitent notamment de prévoir un circuit spécifique pour un fluide de refroidissement. 20 Un but de la présente invention est de prévoir un refroidissement simple du générateur d'un système thermodynamique, notamment d'un système mettant en oeuvre un cycle thermodynamique de Rankine. 25 Ainsi, l'invention concerne un système thermodynamique, notamment un système mettant en oeuvre un cycle thermodynamique de Rankine, comprenant une boucle de circulation d'un fluide de travail, ladite boucle comprenant un moyen de production d'énergie. Selon l'invention, ledit système comprend, en outre, un dispositif de 30 refroidissement dudit moyen de production d'énergie et une branche configurée pour alimenter ledit dispositif de refroidissement en fluide de travail depuis ladite boucle et retourner ledit fluide de travail dans ladite boucle, ledit dispositif de refroidissement étant configuré de manière à refroidir ledit moyen de production d'énergie par 3032520 2 vaporisation dudit fluide de travail à l'intérieur dudit moyen de production, ledit fluide de travail entrant en phase liquide dans ledit moyen de production d'énergie. Le système thermodynamique de l'invention comprend un dispositif de refroidissement qui utilise le fluide de travail du système pour refroidir le moyen de production d'énergie dudit système. Cela permet un refroidissement simple dudit moyen de production d'énergie car ce refroidissement ne fait pas appel à un circuit externe de circulation d'un fluide de refroidissement. D'autre part, un refroidissement par fluide liquide demande un débit important ; tandis qu'ici, c'est l'enthalpie du changement d'état du fluide de travail qui est utilisée pour le refroidissement du moyen de production d'énergie. Cela permet de prévoir, avantageusement, un débit de fluide de travail liquide qui reste faible, notamment à l'entrée du dispositif de refroidissement du moyen de production d'énergie.The invention relates to a thermodynamic system, especially a system 5 implementing a thermodynamic Rankine cycle. It is known to provide systems implementing a Rankine thermodynamic cycle in the form of circuits that allow the circulation of a working fluid. By being circulated in such circuits, the working fluid changes phase, in particular from the gaseous state to the liquid state, and vice versa. These circuits usually comprise a turbine coupled to a generator, in particular an electromagnetic generator. In such circuits, the turbine is driven by the expansion of the working fluid in the gaseous state. The turbine, thus driven, transmits mechanical energy to the generator, which transforms it into electrical energy, in particular via a rotating element such as a shaft. Given the heat generated by the generator, it is appropriate to provide a cooling device. However, the known cooling devices are complex; they require in particular to provide a specific circuit for a cooling fluid. An object of the present invention is to provide a simple cooling of the generator of a thermodynamic system, in particular of a system implementing a thermodynamic Rankine cycle. Thus, the invention relates to a thermodynamic system, in particular a system using a Rankine thermodynamic cycle, comprising a circulating loop of a working fluid, said loop comprising means for producing energy. According to the invention, said system further comprises a cooling device of said power generating means and a branch configured to supply said cooling device with working fluid from said loop and returning said working fluid in said loop. said cooling device being configured to cool said energy producing means by vaporizing said working fluid within said production means, said working fluid entering the liquid phase in said production means of energy. The thermodynamic system of the invention comprises a cooling device that utilizes the working fluid of the system to cool the energy producing means of said system. This allows a simple cooling of said power generation means because this cooling does not use an external circuit for circulating a cooling fluid. On the other hand, cooling by liquid fluid requires a high flow rate; while here, it is the enthalpy of the change of state of the working fluid which is used for the cooling of the means of production of energy. This makes it possible to advantageously provide a flow rate of liquid working fluid which remains low, in particular at the inlet of the cooling device of the energy production means.
De plus, le fluide de travail ainsi évaporé peut, avantageusement, être relâché dans le système thermodynamique, en tout point où ledit fluide se présente sous forme gazeuse. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris 20 ensemble ou séparément : - ledit moyen de production d'énergie comprend une turbine, faisant partie de ladite boucle, et un générateur d'énergie électrique couplé à ladite turbine, - ladite turbine est destinée à être entrainée par la détente dudit fluide de 25 travail en phase gazeuse, - ledit dispositif de refroidissement est configuré pour refroidir ledit générateur, - ledit générateur est un générateur électromagnétique, - le fluide de travail destiné à être vaporisé dans ledit dispositif de 30 refroidissement est amené dans ledit moyen de production d'énergie, en particulier dans ledit générateur, via une vanne, dite vanne de détente, - le fluide de travail destiné à être vaporisé dans ledit dispositif de refroidissement est injecté dans ledit moyen de production d'énergie, en particulier dans ledit générateur, via une buse, dite buse d'injection, 3032520 3 - ladite boucle comprend en outre un condenseur, - ledit condenseur est configuré pour condenser le fluide de travail lorsqu'il est en phase gazeuse, - ladite boucle comprend en outre une pompe, 5 - ladite pompe est apte à augmenter la pression dudit fluide de travail lorsqu'il est en phase liquide, - ladite pompe est positionnée en aval dudit condenseur, - le fluide de travail destiné à être vaporisé dans le dispositif de refroidissement est piqué dans la boucle en aval de ladite pompe, 10 - ladite boucle comprend en outre un régénérateur, - ledit régénérateur est configuré pour échanger de l'énergie thermique entre ledit fluide de travail lorsqu'il est en phase gazeuse et ledit fluide de travail lorsqu'il est en phase liquide, - ledit régénérateur est positionné en aval de ladite turbine dans une partie 15 de la boucle configurée pour la circulation du fluide de travail en phase gazeuse et en aval de ladite pompe dans une partie de la boucle configurée pour la circulation du fluide en phase liquide, - ladite boucle comprend en outre un évaporateur, - ledit évaporateur est configuré pour évaporer le fluide de travail lorsqu'il est en phase liquide, - ledit évaporateur est positionné entre ladite pompe et ladite turbine, - le fluide de travail vaporisé à l'intérieur dudit moyen de production d'énergie, en particulier à l'intérieur dudit générateur, par ledit dispositif de refroidissement est relâché dans la boucle en amont dudit condenseur, - le système selon l'invention comprend en outre un dispositif d'étanchéité agencé de manière à assurer une étanchéité entre ladite turbine et ledit générateur, - ledit dispositif d'étanchéité est positionné entre ladite turbine et ledit générateur, - ledit dispositif d'étanchéité comprend une garniture d'étanchéité configurée pour empêcher ledit fluide de travail, lorsqu'il est en phase gazeuse, de circuler de ladite turbine vers ledit générateur, 3032520 4 - ledit générateur est un générateur électromagnétique comprenant un stator et un rotor, - ledit dispositif de refroidissement comprend une cavité formée dans un corps destiné à faire partie dudit rotor, ladite cavité étant destiné à 5 recevoir le fluide de travail, ledit dispositif étant conçu pour créer un film dudit fluide de travail dans son état liquide, dans ladite cavité, sous l'effet d'une force centrifuge existante lorsque le rotor est animé d'un mouvement de rotation par rapport audit stator, ledit dispositif étant en outre conçu pour permettre une évacuation dudit fluide dans son état 10 gazeux vers l'extérieur de la cavité. - ladite cavité comprend une paire de parois arrangées pour retenir le film du fluide à l'état liquide, - ledit dispositif de refroidissement comprend un moyen d'injection dudit fluide à l'état liquide au niveau de ladite cavité et un canal d'évacuation, 15 - ledit moyen d'injection dudit fluide à l'état liquide au niveau de ladite cavité est opposé au canal d'évacuation, par rapport à ladite cavité. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description 20 explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés suivants : - la figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un système selon l'invention, 25 - la figure 2 est une vue schématique en coupe, partielle, d'un exemple de réalisation d'un générateur d'un système selon l'invention. Comme illustré sur la figure 1, l'invention concerne un système 30 thermodynamique 10, notamment un système 10 mettant en oeuvre un cycle thermodynamique de Rankine. Ce système 10 comprend une boucle de circulation 31-36 d'un fluide de travail. Ladite boucle 31-36 comprend un moyen de production d'énergie 20.In addition, the working fluid thus evaporated can advantageously be released into the thermodynamic system, at any point where said fluid is in gaseous form. According to various embodiments of the invention, which may be taken together or separately: said power generation means comprises a turbine forming part of said loop, and an electric energy generator coupled to said turbine; said turbine is intended to be driven by the expansion of said working fluid in the gas phase, said cooling device is configured to cool said generator, said generator is an electromagnetic generator, the working fluid intended to be vaporized in said cooling device is fed into said energy generating means, in particular in said generator, via a valve, called expansion valve, - the working fluid to be vaporized in said cooling device is injected into said cooling means; production of energy, in particular in said generator, via a nozzle, called an injection nozzle, 3032520 3 - said loop further comprises a condenser, - said condenser is configured to condense the working fluid when it is in the gas phase, - said loop further comprises a pump, - said pump is able to increase the pressure of said working fluid when in the liquid phase, - said pump is positioned downstream of said condenser, - the working fluid to be vaporized in the cooling device is stitched in the loop downstream of said pump, - said loop further comprises a regenerator, - said regenerator is configured to exchange thermal energy between said working fluid when it is in the gas phase and said working fluid when it is in the liquid phase, - said regenerator is positioned downstream of said turbine in a portion 15 of the loop configured for the circulation of the working fluid in the gas phase and downstream of said pump in a portion of the loop configured for the liquid-phase fluid recovery, - said loop further comprises an evaporator, - said evaporator is configured to evaporate the working fluid when it is in the liquid phase, - said evaporator is positioned between said pump and said turbine, - the fluid vaporized within said energy generating means, in particular inside said generator, by said cooling device is released in the loop upstream of said condenser, the system according to the invention further comprises a sealing device arranged to provide a seal between said turbine and said generator, - said sealing device is positioned between said turbine and said generator, - said sealing device comprises a seal configured to prevent said fluid when in the gaseous phase, to flow from said turbine to said generator, 3032520 4 - said generator is an electromagnetic generator comprising a stator and a rotor, said cooling device comprises a cavity formed in a body intended to form part of said rotor, said cavity being intended to receive the working fluid, said device being designed to create a film of said working fluid in its liquid state, in said cavity, under the effect of an existing centrifugal force when the rotor is rotated relative to said stator, said device being further adapted to allow evacuation said fluid in its gaseous state to the outside of the cavity. said cavity comprises a pair of walls arranged to retain the fluid film in the liquid state, said cooling device comprises means for injecting said fluid in the liquid state at said cavity and an evacuation channel. Said means for injecting said fluid in the liquid state at said cavity is opposed to the discharge channel with respect to said cavity. The invention will be better understood, and other objects, details, features, and advantages thereof will become more clearly apparent from the following detailed explanatory description of at least one embodiment of the given invention. by way of a purely illustrative and nonlimiting example, with reference to the following appended schematic drawings: FIG. 1 is a schematic representation of an embodiment of a system according to the invention, FIG. schematic section, partial, of an exemplary embodiment of a generator of a system according to the invention. As illustrated in FIG. 1, the invention relates to a thermodynamic system 10, in particular a system 10 implementing a thermodynamic Rankine cycle. This system 10 comprises a circulation loop 31-36 of a working fluid. Said loop 31-36 comprises a power generation means 20.
3032520 5 Ledit moyen de production d'énergie 20 comprend, avantageusement, une turbine 22 et un générateur d'énergie électrique 21 couplé à ladite turbine 22. Ladite turbine 22 est destinée à être entrainée par la détente dudit fluide de travail en phase gazeuse.Said energy production means 20 advantageously comprises a turbine 22 and an electric energy generator 21 coupled to said turbine 22. Said turbine 22 is intended to be driven by the expansion of said working fluid in the gas phase.
5 Selon l'invention, ledit système 10 comprend, en outre, un dispositif de refroidissement dudit générateur 21. Ledit système 10 comprend une branche 37 configurée pour alimenter ledit dispositif de refroidissement en fluide de travail depuis la boucle 31-36 et retourner ledit fluide de travail dans ladite boucle 31-36, après 10 refroidissement dudit générateur 21. Le retour dudit fluide de travail dans ladite boucle 31-36 se fait via une partie de la branche référencée 38 sur la figure 1. Ledit dispositif de refroidissement est configuré de manière à refroidir ledit générateur 21 par vaporisation dudit fluide de travail à l'intérieur dudit générateur 21. Il est à noter que ledit fluide de travail entre en phase liquide dans ledit générateur 15 21. Afin de situer les éléments compris par la boucle de circulation 31-36 du fluide, nous allons décrire les éléments qu'elle comprend et les sections 31-36 qui relient lesdits éléments entre eux.According to the invention, said system 10 further comprises a cooling device of said generator 21. Said system 10 comprises a branch 37 configured to supply said cooling device with working fluid from the loop 31-36 and to return said fluid working in said loop 31-36, after cooling said generator 21. The return of said working fluid in said loop 31-36 is via a portion of the branch referenced 38 in Figure 1. Said cooling device is configured from in order to cool said generator 21 by vaporizing said working fluid inside said generator 21. It should be noted that said working fluid enters the liquid phase in said generator 21. In order to locate the elements comprised by the circulation loop 31-36 of the fluid, we will describe the elements that it comprises and the sections 31-36 which connect said elements to each other.
20 Ainsi, ladite boucle comprend une première section 31 dans laquelle circule le fluide de travail à l'état de vapeur, haute température et haute pression. Cette section 31 conduit le fluide de travail vers la turbine 22, à travers laquelle il se détend, tout en entrainant la turbine dans un mouvement de rotation, mouvement avantageusement transmis au générateur 21 via un arbre de transmission.Thus, said loop comprises a first section 31 in which circulates the working fluid in the vapor state, high temperature and high pressure. This section 31 conducts the working fluid to the turbine 22, through which it relaxes, while driving the turbine in a rotational movement, movement advantageously transmitted to the generator 21 via a transmission shaft.
25 Le fluide de travail quitte ladite turbine 22 et circule dans une section 32 à l'état de vapeur, haute température et basse pression. Cette section 32 conduit le fluide vers un condenseur 50 qui a pour fonction de condenser totalement ledit fluide. Il est à noter, à titre optionnel, que ledit fluide passe d'abord à travers un régénérateur 70 avant d'être conduit, via une section intermédiaire 33, vers ledit 30 condenseur 50. Une fois condensé entièrement, ledit fluide de travail circule du condenseur 50, vers une pompe 60, notamment via une section 34. Ledit fluide de travail est alors à l'état liquide, basse température et basse pression. Après son passage à 3032520 6 travers ladite pompe 60, le fluide de travail est encore à l'état de liquide, basse température mais à haute pression. Il est circulé via une section 35 en direction d'un évaporateur 80 duquel il sort sous forme de vapeur, haute température et haute pression, pour ensuite être dirigé 5 vers la turbine 22, notamment via la section 31 déjà évoquée. Dans le cas où ladite boucle 31-36 comprend un régénérateur 70, ledit fluide de travail passe d'abord à travers ledit régénérateur 70 avant d'être circulé vers ledit évaporateur 80, via une section intermédiaire 36.The working fluid leaves said turbine 22 and circulates in a section 32 in the vapor state, high temperature and low pressure. This section 32 conducts the fluid to a condenser 50 whose function is to completely condense said fluid. It should be noted, as an option, that said fluid first passes through a regenerator 70 before being passed through an intermediate section 33 to said condenser 50. Once fully condensed, said working fluid is circulated through condenser 50, to a pump 60, in particular via a section 34. Said working fluid is then in the liquid state, low temperature and low pressure. After passing through said pump 60, the working fluid is still in the state of liquid, low temperature but at high pressure. It is circulated via a section 35 towards an evaporator 80 from which it exits in the form of steam, high temperature and high pressure, and then is directed towards the turbine 22, in particular via the section 31 already mentioned. In the case where said loop 31-36 comprises a regenerator 70, said working fluid passes firstly through said regenerator 70 before being circulated to said evaporator 80 via an intermediate section 36.
10 Selon le mode de réalisation ici représenté, c'est la branche 37 qui est configurée pour alimenter le dispositif de refroidissement en fluide de travail depuis ladite boucle 31-36. Il est cependant à noter que ledit dispositif de refroidissement pourra être alimenté par un piquage en d'autres points de la boucle 31-36, du moment que le fluide de travail est à l'état liquide et à une pression légèrement 15 supérieure à celle qui règne au niveau du condenseur 50. En effet, le but est de permettre audit fluide de travail ainsi piqué, de circuler à l'intérieur dudit générateur 21. Selon le même mode de réalisation, c'est via la partie de la branche 38 que ledit fluide de travail est retourné dans ladite boucle 31-36, après refroidissement. Le 20 refroidissement se faisant, selon l'invention, par vaporisation dudit fluide de travail à l'intérieur dudit générateur 21, ledit fluide de travail en sort à l'état gazeux, sous forme de vapeur, et peut être réinjecté en tout point de la boucle 31-36 où le fluide circule à l'état gazeux, notamment à basse pression, comme ici en amont dudit condenseur 50, c'est-à-dire dans la section 32, ou 33 en cas de présence d'un 25 régénérateur 70. Tout autre configuration de piquage du fluide à l'état liquide est envisageable, comme toute autre configuration de retour du même fluide, à l'état gazeux, vers ladite boucle 31-36, ceci sans sortir du cadre de l'invention.According to the embodiment shown here, it is the branch 37 which is configured to feed the cooling device with working fluid from said loop 31-36. It should be noted, however, that said cooling device can be supplied by a stitching at other points of the loop 31-36, as long as the working fluid is in the liquid state and at a pressure slightly greater than that which prevails at the level of the condenser 50. Indeed, the purpose is to allow said working fluid thus stitched, to circulate inside said generator 21. According to the same embodiment, it is via the part of the branch 38 said working fluid is returned to said loop 31-36, after cooling. According to the invention, the cooling is carried out by vaporizing said working fluid inside said generator 21, said working fluid comes out in the gaseous state, in the form of steam, and can be reinjected at any point in the process. the loop 31-36 where the fluid circulates in the gaseous state, in particular at low pressure, as here upstream of said condenser 50, that is to say in section 32, or 33 in the case of presence of a 25 regenerator 70. Any other nozzle configuration of the fluid in the liquid state is conceivable, like any other return configuration of the same fluid, in the gaseous state, to said loop 31-36, without departing from the scope of the invention. .
30 Il est à noter que le fluide de travail destiné à être vaporisé dans ledit dispositif de refroidissement est avantageusement amené dans ledit générateur 21 via une vanne 40, dite vanne de détente 40. Cette vanne de détente 40 est ici positionnée dans la branche 37, qui est en fait une branche de dérivation d'une partie du fluide de travail, entre la sortie de la pompe 60 et ledit générateur 21. Le fluide de 3032520 7 travail destiné à être vaporisé dans ledit dispositif de refroidissement pourra être injecté dans ledit générateur 22 via une buse 41, dite buse d'injection 41, représentée sur la figure 2.It should be noted that the working fluid intended to be vaporized in said cooling device is advantageously brought into said generator 21 via a valve 40, called the expansion valve 40. This expansion valve 40 is here positioned in the branch 37, which is in fact a bypass branch of a part of the working fluid, between the outlet of the pump 60 and said generator 21. The working fluid intended to be vaporized in said cooling device can be injected into said generator 22 via a nozzle 41, called injection nozzle 41, shown in Figure 2.
5 Dans l'exemple illustré, le condenseur 50 permet l'évacuation de la chaleur accumulée à l'intérieur du générateur 21. Ainsi, outre sa fonction à l'intérieur de la boucle thermodynamique 31-36, le condenseur 50 contrôle le refroidissement du générateur 21.In the example illustrated, the condenser 50 allows the evacuation of the heat accumulated inside the generator 21. Thus, in addition to its function inside the thermodynamic loop 31-36, the condenser 50 controls the cooling of the generator 21.
10 Il est à noter, encore, que la pompe 60 est apte à augmenter la pression dudit fluide de travail lorsqu'il est en phase liquide, et qu'elle est avantageusement positionnée en aval dudit condenseur 50. Pour éviter tout souci de cavitation de ladite pompe 60, tout le fluide doit passer de l'état gazeux à l'état liquide au niveau du condenseur 50, notamment à la pression du condenseur 50. Pour ce faire, le 15 condenseur 50 est en lien avec un circuit de refroidissement qui comprend une source froide 91 dimensionnée en conséquence, en particulier compte-tenu de la double fonction du condenseur 50. Ledit circuit de refroidissement est un circuit externe à la boucle 31-36.It should be noted, again, that the pump 60 is able to increase the pressure of said working fluid when it is in the liquid phase, and that it is advantageously positioned downstream of said condenser 50. To avoid any cavitation problem of said pump 60, all the fluid must pass from the gaseous state to the liquid state at the level of the condenser 50, in particular at the pressure of the condenser 50. To do this, the condenser 50 is connected with a cooling circuit which comprises a cold source 91 dimensioned accordingly, in particular taking into account the double function of the condenser 50. Said cooling circuit is a circuit external to the loop 31-36.
20 Il est à noter, également, que le régénérateur 70, optionnel, permet d'échanger de l'énergie thermique entre ledit fluide de travail lorsqu'il est en phase gazeuse et ledit fluide de travail lorsqu'il est en phase liquide. Ledit régénérateur 70 est, ici, positionné en aval de la turbine 22 dans une partie de la boucle 31-36 configurée pour la circulation du fluide de travail en phase gazeuse, notamment entre 25 la section 32 et la section intermédiaire 33 et en aval de ladite pompe 60 dans une partie de la boucle 31-36 configurée pour la circulation du fluide en phase liquide, notamment entre la section 35 et la section intermédiaire 36. Il est encore à noter que l'évaporateur 80 est configuré pour évaporer le 30 fluide de travail lorsqu'il est en phase liquide. Ledit évaporateur 80 est positionné entre ladite pompe 60 et ladite turbine 22. Pour ce faire, l'évaporateur 80 est en lien avec un circuit de chauffage qui comprend une source chaude 92. Ledit circuit de chauffage est un circuit externe à la boucle 31-36.It should also be noted that the regenerator 70, optional, makes it possible to exchange thermal energy between said working fluid when it is in the gaseous phase and said working fluid when it is in the liquid phase. Said regenerator 70 is here positioned downstream of the turbine 22 in a portion of the loop 31-36 configured for the circulation of the working fluid in the gas phase, in particular between the section 32 and the intermediate section 33 and downstream of the said pump 60 in a portion of the loop 31-36 configured for the circulation of fluid in the liquid phase, in particular between the section 35 and the intermediate section 36. It should also be noted that the evaporator 80 is configured to evaporate the fluid when in the liquid phase. Said evaporator 80 is positioned between said pump 60 and said turbine 22. To do this, the evaporator 80 is connected to a heating circuit which comprises a hot source 92. Said heating circuit is a circuit external to the loop 31. 36.
3032520 8 La figure 2 illustre un exemple de dispositif de refroidissement qui est configuré pour refroidir ledit générateur 21. Il est à noter que ledit générateur 21 est avantageusement un générateur électromagnétique. Il comprend un stator 24 et un rotor 23, notamment électromagnétiques.FIG. 2 illustrates an exemplary cooling device which is configured to cool said generator 21. It should be noted that said generator 21 is advantageously an electromagnetic generator. It comprises a stator 24 and a rotor 23, in particular electromagnetic.
5 Ledit dispositif de refroidissement comprend une cavité 26 formée dans un corps destiné à faire partie dudit rotor 23, ladite cavité 26 étant destiné à recevoir le fluide de travail, notamment à l'état liquide. Ledit dispositif est conçu pour créer un film dudit fluide de travail dans son état liquide, dans ladite cavité 26, sous l'effet d'une force centrifuge existante lorsque le rotor 23 est animé d'un mouvement de 10 rotation par rapport audit stator 24. Ledit dispositif est en outre conçu pour permettre une évacuation dudit fluide, dans son état gazeux, vers l'extérieur de la cavité 26, notamment via des canaux 25 régulièrement répartis autour d'un axe d'extension longitudinal du rotor 23, dit axe du rotor et référencé X sur la figure 2. Ladite cavité 26 comprend notamment une paire 15 de parois 28, 29 arrangées pour retenir le film du fluide à l'état liquide. Autrement dit, lesdites parois 28, 29 permettent la rétention d'une lame de fluide à l'état liquide, au niveau du rotor 23 dudit générateur 21. Ladite lame de fluide est destinée à être vaporisée et c'est l'utilisation de l'enthalpie de changement d'état dudit fluide qui permet le refroidissement dudit générateur 21, notamment au niveau dudit rotor 23.Said cooling device comprises a cavity 26 formed in a body intended to form part of said rotor 23, said cavity 26 being intended to receive the working fluid, in particular in the liquid state. Said device is designed to create a film of said working fluid in its liquid state, in said cavity 26, under the effect of an existing centrifugal force when the rotor 23 is rotated relative to said stator 24 Said device is also designed to allow evacuation of said fluid, in its gaseous state, towards the outside of the cavity 26, in particular via channels 25 regularly distributed around a longitudinal extension axis of the rotor 23, said axis The cavity 26 includes in particular a pair of walls 28, 29 arranged to retain the fluid film in the liquid state. In other words, said walls 28, 29 allow the retention of a fluid blade in the liquid state, at the rotor 23 of said generator 21. Said fluid blade is intended to be vaporized and it is the use of enthalpy of change of state of said fluid which allows the cooling of said generator 21, in particular at the level of said rotor 23.
20 Les parois 28, 29 formant la cavité 26 sont des rebords formés dans le corps du rotor 23, des excroissances de matière dudit rotor, voire des éléments en porte-à-faux sur ledit rotor 23. Il est à noter que tout élément faisant saillie à partir de la surface, notamment lisse, du rotor 23 et permettant la retenue d'un film de fluide à l'état liquide est compris dans l'invention. Ainsi, l'exemple illustré et décrit ici n'est 25 pas limitatif. De plus, lesdites parois 28, 29 sont avantageusement configurées pour ne laisser s'échapper ladite portion de fluide de ladite cavité 26 ainsi délimitée que par vaporisation, voire par débordement. Ledit dispositif comprend, en outre, un moyen d'injection, ou buse d'injection 30 41, dudit fluide à l'état liquide au niveau de ladite cavité 26. Ladite buse d'injection 41 est positionnée par rapport à ladite cavité 26, du côté opposé auxdits canaux d'évacuation 25.The walls 28, 29 forming the cavity 26 are flanges formed in the body of the rotor 23, protrusions of material of said rotor, or elements cantilevered on said rotor 23. It should be noted that any element making protrusion from the surface, particularly smooth, of the rotor 23 and allowing the retention of a fluid film in the liquid state is included in the invention. Thus, the example illustrated and described herein is not limiting. In addition, said walls 28, 29 are advantageously configured so as to allow said fluid portion to escape from said cavity 26 thus delimited only by vaporization, or even overflow. Said device further comprises an injection means, or injection nozzle 41, of said fluid in the liquid state at said cavity 26. Said injection nozzle 41 is positioned with respect to said cavity 26, on the side opposite to said discharge channels 25.
3032520 9 Il est à noter que le système 10 selon l'invention comprend avantageusement un dispositif d'étanchéité (non illustré ici) agencé de manière à assurer une étanchéité entre ladite turbine 22 et ledit générateur 21. Ledit dispositif d'étanchéité est positionné entre ladite turbine 22 et ledit générateur 21 ; il comprend notamment 5 une garniture d'étanchéité configurée pour empêcher ledit fluide de travail, lorsqu'il est en phase gazeuse, de circuler de ladite turbine 22 vers ledit générateur 21. Dans ce cas, l'extraction du fluide de travail à l'état de vapeur, haute température et basse pression, en direction du condenseur 50 se trouve entre la turbine 22 et le générateur 21.It should be noted that the system 10 according to the invention advantageously comprises a sealing device (not shown here) arranged to ensure a seal between said turbine 22 and said generator 21. Said sealing device is positioned between said turbine 22 and said generator 21; it comprises in particular a sealing gasket configured to prevent said working fluid, when in the gaseous phase, from circulating from said turbine 22 to said generator 21. In this case, the extraction of the working fluid from the state of vapor, high temperature and low pressure, towards the condenser 50 is located between the turbine 22 and the generator 21.
10 Il est à noter aussi que le dispositif de refroidissement comprendra avantageusement une bague 27, positionnée du côté de la buse d'injection 41, ladite bague 27 étant configurée pour bloquer tout dégagement gazeux, notamment en bloquant les éventuelles fuites gazeuses vers ladite buse d'injection 41.It should also be noted that the cooling device advantageously comprises a ring 27 positioned on the side of the injection nozzle 41, said ring 27 being configured to block any gas evolution, in particular by blocking any gas leakage towards said nozzle. injection 41.
15 Il est à noter également que le générateur 21 comprendra aussi un circuit configuré pour refroidir le stator 24 par circulation de fluide, ledit fluide entrant à l'état liquide (entrée repérée 24' sur la figure 2) dans ledit circuit de refroidissement et en sortant à l'état gazeux (sortie 24" sur la figure 2). L'entrée 24' et la sortie 24" sont 20 pratiquées directement dans un carter du stator 24. Il est encore à noter que le fluide utilisé pour refroidir le générateur électromagnétique 21 - au niveau du rotor 23 et/ou au niveau du stator 24 - est le même fluide de travail que celui qui circule au sein du système 10 selon l'invention.It should also be noted that the generator 21 will also comprise a circuit configured to cool the stator 24 by fluid circulation, said fluid entering the liquid state (inlet marked 24 'in FIG. 2) in said cooling circuit and in The inlet 24 'and the outlet 24 "are made directly into a housing of the stator 24. It should also be noted that the fluid used to cool the generator is in the gaseous state (outlet 24" in FIG. electromagnetic 21 - at the rotor 23 and / or at the stator 24 - is the same working fluid that circulates within the system 10 according to the invention.
25 Il est aussi à noter que des variantes de réalisation sont bien sûr possibles. Comme déjà dit, il est aussi envisageable, dans un exemple de réalisation non illustré ici, que le piquage de fluide de travail à l'état liquide pour alimenter le dispositif de refroidissement du générateur 21 puisse se faire en d'autres points de la 30 boucle 31-36, comme son retour à l'état gazeux dans ladite boucle 31-36. Cela est d'autant plus indiqué pour des boucles 31-36 mettant en oeuvre le cycle thermodynamique de Rankine et dans lesquelles les éléments qui la composent sont différents de ceux qui viennent d'être décrit ici, voire agencés différemment entre eux.It should also be noted that alternative embodiments are of course possible. As already stated, it is also conceivable, in an exemplary embodiment not illustrated here, that the stitching of working fluid in the liquid state to feed the cooling device of the generator 21 can be done at other points of the 30 loop 31-36, as its return to the gaseous state in said loop 31-36. This is all the more appropriate for loops 31-36 implementing the Rankine thermodynamic cycle and in which the elements which compose it are different from those which have just been described here, or even arranged differently between them.
3032520 10 Le piquage de fluide de travail à l'état liquide se fera tout de même dans une partie de la boucle dans lequel le fluide circule à l'état liquide, à basse température et à relativement haute pression, alors que la réinjection dudit fluide à l'état gazeux se fera dans la boucle, dans une partie dans lequel ledit fluide circule à l'état gazeux et, 5 de préférence, à basse pression. Le système 10 de l'invention nécessite donc un débit faible de liquide pour refroidir le générateur 21 de la boucle 31-36 qu'il comprend, notamment lorsque ce débit est comparé à celui habituellement utilisé par une boucle de refroidissement 10 par réchauffement d'un liquide, quand bien même ce liquide est le même que le liquide de travail du système thermodynamique dans lequel il est positionné.The stitching of working fluid in the liquid state will still occur in a part of the loop in which the fluid circulates in the liquid state, at low temperature and at relatively high pressure, while the reinjection of said fluid in the gaseous state will be in the loop, in a part in which said fluid circulates in the gaseous state and, preferably, at low pressure. The system 10 of the invention therefore requires a low flow rate of liquid to cool the generator 21 of the loop 31-36 that it comprises, especially when this flow rate is compared to that usually used by a cooling loop 10 by heating up. a liquid, even though this liquid is the same as the working fluid of the thermodynamic system in which it is positioned.
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