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water
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Li
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Cl
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Tf
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DES
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chloride
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lithium bromide
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sulfuric acid
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nitrogen
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Gene Or Protein
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Etre
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Est-a
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DANS
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Physical
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100 percent
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de 100 percent
(2)
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51 percent
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de 30 K
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39 percent
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de 210 K
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Generic
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nobel gases
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Company Reg No.
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du 502
(1)
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Organism
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[31][_]
C Cela
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510592A1
Family ID 1957394
Probable Assignee Didier Werke Ag
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE POUR AUGMENTER LA TEMPERATURE D'UN FLUIDE PORTEUR,
INERTE SOUS FORME GAZEUSE LORS DE L'EXTRACTION DE CHALEUR UTILE A
PARTIR D'UN AGENT D'ACCUMULATION OPERANT PAR SORPTION D'water
Abstract
_________________________________________________________________
PROCEDE POUR AUGMENTER LA TEMPERATURE D'UN FLUIDE PORTEUR INERTE SOUS
FORME GAZEUSE LORS DE L'EXTRACTION DE CHALEUR UTILE A PARTIR D'UN
AGENT D'ACCUMULATION OPERANT PAR SORPTION D'water.
LE BUT DE L'INVENTION EST D'ELEVER LA TEMPERATURE T A LAQUELLE UN GAZ
PORTEUR SORT D'UNE COLONNE I, REMPLIE INITIALEMENT D'UNE MATIERE SANS
water, TELLE QUE GEL DE SILICE, ZEOLITE OU AUTRE, CE GAZ ETANT
INTRODUIT HUMIDE ET FROID DANS CETTE COLONNE D'OU IL SORT RECHAUFFE ET
AYANT PERDU SON water. SELON L'INVENTION, LA CHALEUR RESIDUELLE DU GAZ
PORTEUR, APRES PASSAGE DANS UN ECHANGEUR A SERT A ECHAUFFER ET
HUMIDIFIER LE GAZ ENTRANT DANS LA COLONNE. ON PEUT AINSI OBTENIR DES
TEMPERATURES T DE 60C A PARTIR D'AIR A 10C.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne un procede pour augmenter la
temperature d'un fluide porteur inerte sous forme gazeuse lors de
l'extraction de chaleur utile a partir d'un agent d'accumulation
operant par sorption d'water.
On sait accumuler de l'energie provenant de l'environne- ment dans un
agent d'accumulation operant par sorption d'water et extraire en cas
de besoin cette energie de l'agent d'accu- mulation Une telle energie
provenant de l'environnement peut, notamment, etre produite par le
rayonnement solaire, cf a cet egard l'article de "Solar Energy", 23
(1979),pages 489 a 495,o la chaleur d'adsorption de l'humidite est
utilisee sur des tamis moleculaires du type zeolithe Comme autres
exemples d'agents d'accumulation, on peut citer le gel de silice, Ca C
12,ou egalement le chlorure de lithiumchloride les solutions de
lithium bromide et l'sulfuric acid.
Ce systeme d'accumulation opere conformement aux relation suivantes, o
les agents d'accumulation solides sont designes dans ce cas par
"agents de sorption " et o ces sorptions satisfont a la relation
generale suivante: AB + chaleur A + B Comme exemples de tels
systemes,on peut citer: Li Cl 3 H 30 (solide) Li Cl(solide) + 3 H 20
(gaz) H 2 SO 04,r H 20 (liquide) H 2 SO 4 (r-n)H 20 (gaz) + n H 20
(gaz) Agent de sorption H 20 (solide) -agent de sorption
(solide) + H 20 (gaz).
Lors de l'extraction de chaleur utile a partir d'un tel agent
d'accumulation operant par sorption d'eau,l'agent d'accumulation
contenant peu ou pas d'water est mis en contact de l'air aussi humide
que possible et l'absorption de la vapeur d'water contenue dans cet
air d'admission par l'agent d'accumulation,degage de la chaleur qui
est transmise au fluide porteur inerte sous forme gazeuse en
augmentant sa temperature Ce fluide porteur inerte sous forme
gazeuse,qui passe alors a un niveau de temperature superieur,peut
ensuite ceder la chaleur utile qu'il contient dans un echangeur de
chaleur, par exemple dans un systeme de chauffage.
2 2510592
L'avantage de tels agents d'accumulation operant par sorption d'water
consiste en ce que l'energie emmagasinee dans ces agents peut etre
stockee a volonte pendant une longue periode, a condition qu'on
empeche la penetration d'water dans l'agent d'accumulation Cela est
cependant facilement possible lorsque l'agent d'accumulation charge en
energie, c'est-a-dire en majeure partie ou completement sec, est isole
par rapport a l'atmosphere, c'est-a-dire qu'on empeche la penetration
d'air humide ou la penetration de vapeur d'water dans un systeme ferme
Une telle solution peut etre facilement appliquee lors du stockage
classique de l'agent d'accumulation dans des installations faisant
intervenir des recipients En cas de be- soin, on peut alors extraire
de la chaleur utile de l'agent d'accumulation par introduction d'air
humide;par exemple,un agent d'accumulation peut etre charge en energie
en ete,ou bien erwcas de disponibilite d'air sec, et cet agent
d'accumu- lation a l'etat sec peut etre stocke dans des colonnes
fermees jusqu'a la saison froide dans une condition chargee en
energie, puis dans cette saison froide,de la chaleur utile peut etre
extraite de l'agent d'accumulation a des fins de chauffage par
introduction d'un fluide porteur humide.
Il s'est avere quelors de l'extraction de chaleur utile a partir d'un
tel agent d'accumulation charge en energie, c'est-a-dire a l'etat
secpar introduction d'air humide dans la saison froide
etnotamment,dans des journees hivernales froides o il est necessaire
d'atteindre un niveau de temperatu- re particulierement eleve avec la
chaleur utile extraite, l'introduction d'air humide dans l'agent
d'accumulation charge en energie n'etablit pas un niveau de
temperature suffisamment eleve,par exemple de 600 Cycomme ce qui
pourrait etre obtenu lors de l'utilisation d'un chauffage par
radiateurs classiques.
La raison en est que,lors de l'extraction de la chaleur utile contenue
dans l'agent d'accumulation charge en energieon utilise normalement de
l'air ambiantqui peutpar exempleavoir ete obtenu par extraction d'air
a partir du sol Une telle extraction d'air a partir du sol est
avantageuse, ou meme egalement necessaire pendant la saison froide et
pendant des jours de gel car, autrement,on ne disposerait pas d'une
quan- tite suffisante d'air humide a une temperature appropriee pour
produire l'air d'admission Des essais ont cependant montre que, meme
pendant des journees hivernales froides,on pouvait obtenir de l'air
d'admission ayant une temperature moyenne de C et une humidite
relative de 80 a 100 percent,par extraction d'air a partir de couches
non gelees d'un sol ayant une permea- bilite appropriee,qui a ete
eventuellement egalement precon- ditionne artificiellement par rapport
de gravier Lorsqu'on introduit cet air d'admission a une temperature
de 10 C et avec une humidite relative de 100 percent dans un agent
d'accumulation constitue par un gel de silice sec, c'est-a-dire charge
en energie,on peut obtenir une augmentation de temperatu- re de 30
K,c'est-a-dire que la chaleur utile extraite de cet agent
d'accumulation correspond a un niveau de temperature d'environ 40 C
Cela n'est cependant pas suffisant,comme indi- que ci-dessus,pendant
des Journees froides o il est souhaitable d'avoir un niveau de
temperature superieur,ou bien pour d'autres applications,comme la
preparation d'water chaude de consommation.
Conformement a la demande de brevet 81 -11 755,on a propose,pour
augmenter le niveau de temperature de la chaleur utile, d'effectuer un
post-humidificationcomme le montrent notamment les processus
operatoires mis en evidence sur les figures 4 et 5 de cette Oemande de
brevet.
L'invention a pour but d'ameliorer encore les processus de
post-humidification decrits dans la demande de brevet preci- tee afin
d'elever encore le niveau de temperature obtenu avec la chaleur utile
extraite de l'agent d'accumulation.
Pour resoudre ce probleme,on utilise le procede conforme a
l'invention,et selon lequel la chaleur residuelle du fluide porteur
est utilisee,apres extraction de la chaleur utile,pour augmenter la
temperature d'water, et cette water a une temperature superieure est
utilisee pour assurer une humdification complete ou pratiquement
complete et pour augmenter la temperature du fluide porteur avant son
introduction dans l'agent d'accumula- tion. Conformement a un mode
avantageux d'application du procede selon l'invention,on utilise de
l'air comme fluide porteur. Conformement a un autre mode avantageux de
realisation, on utilise comme agent d'accumulation un gel de silice A
cet egard,il s'est avere egalement efficace d'utiliser comme agent
d'accumulation de la zeolithe.
Conformement a un autre mode avantageux de realisation,la saturation
du fluide porteur avec de l'water est (realisee a contre-courant dans
une tour de ruissellement,ce qui permet d'obtenir un rendement
particulierement bon et une grande simplicite de mise en oeuvre.
D'autres avantages et caracteristiques de l'invention seront mis en
evidence,dans la suite de la descriptiondonnee a titre d'exemple non
limitatifen reference aux dessins annexes dans lesquels: Fig l
represente schematiquement une installation,ne rentrant pas dans le
cadre de l'invention,pour extraire de la chaleur utile d'un agent
d'accumulationauquel cas on utilise de l'zair ambiant humide;
Fig 2 est une representation schematique d'une installa- tion qui
opereconformement au procede selon l'invention, avec un systeme ouvert
et dans laquelle il se produit une post-humidification de l'air
d'admission;
Fig 3 est une representation schematique d'une installa- tion qui
opere egalement,conformement au procede selon l'inventionmais
cependant avec un systeme ferme,et dans laquelle il se produit
egalement une post-humidification.
Sur la figure lon a mis en evidence un mode operatoire connu suivant
lequel il est prevu dans la colonne I,dans la zone hachuree,un agent
d'accumulation deja decharge en energie et, au-dessus de celui-ci,un
agent d'accumulation encore charge en energie,c'est-a-dire a l'etat
sec,a savoir dans le cas considere un gel de silice a pores etroits On
introduit dans cet agent d'accumulation I,a la partie inferieure de la
colonne, de l'air humide a une temperature Tu = 10 C et d'une humidite
relative r = 100 percent Cet air d'admission peut etre obtenu facile-
ment sous la forme d'air ambiant provenant d'une couche de
2510592 terrain prot A-ee contre le gelpermeable a l'air et,le cas
echeant,arrosee d'water Dans le cas d'une application adiabati- que du
procede,il sort de l'air sec de la partie superieure de la colonne
chargee de l'agent d'accumulation I,car l'humidite de l'air
d'admission a ete completement absorbee dans le gel de silice sec et a
pores etroits Le niveau de temperature de l'air sortant a ete
determine par des mesures comme etant de Tf = 39 percent C A partir de
cet air constituant un fluide porteur inerte sous forme gazeuse et qui
se trouve a une temperature de 390 C,il est possible d'extraire de
la-chaleur utile QN dans echangeur de chaleur A place a la suitela
temperature de l'air a la sortie de l'echangeur de chaleur A diminuant
Jusqu'a T = 300 C La chaleur utile QN, correspondant a un niveau de
temperature de 390 C au maximum,peut ensuite etre utilisee a des fins
de chauffage ou bien pour la preparation d'water chaude.
Avec le procede conforme a l'inventionqui est mis en evidence sur la
figure 2,1 'air sortant de l'echangeur de- chaleur A et se trouvant
encore a cette temperature elevee est canalise dans un second
echangeur de chaleur B o la chaleur residuelle de l'aircorrespondant a
30 'C,est cedee a de l'water? Cette water circule dans l'echangeur de
chaleur B et elle peut atteindre une temperature maximale de 170 C
Cette water a temperature elevee est canalisee Jusqu'a la partie
superieure d'un humidificateur branche en amont de la colonne
contenant l'agent d'accumulation I,et elle sert a augmenter la
temperature de l'air d'admission introduit a la partie inferieure de
l'humidificateur et a assurer son humidification complete ou
pratiquement completec'est-a-dire a atteindre une valeur d'humidite
relative r se rapprochant autant que possi- ble de 100 percent L'water
sortant de la partie inferieure de l'humi- dificateur et refroidie est
ensuite renvoyee a la partie inferieure de 'L'echangeur de chaleur B o
elle peut W'ecouler a contre-courant par rapport au fluide porteur,a
savoir de l'ai dans le cas considere Le circuit d'water doit
naturellement comporter une alimentation en eaucar l'humidite passant
dans l'humidificateur est transmise a l'air d'admission Une telle
admission d'water peut se faire par l'intermediaire d'un systeme
6 2510592 d'alimentation a regulation automatique.
Comme humidificateur,on utilise avantageusement une tour de
ruissellement, mais il est cependant egalement possible d'utiliser
comme humidificateur une tour dans laquelle l'water est injectee,par
l'intermediaire de bises, dans la partie- superieure de la tour.
En outreil est possible de faire passer l'water canali- see en circuit
dans des etages d'epuration pour enlever des constituants solides ou
gazeux contenus dans l'air introduit dans l'humidificateur et qui se
sont accumules dans l'water, par exempledans le cas considere,du 502
ou bien des particules solides telles que de la poussierede la
suieetcse trouvant dans l'air d'admissionou entrainees par celui-ci Ce
circuit d'water peut par consequent servir d'etage additionnel
d'epura- tion pour l'air d'admission introduit Dans ce cas,il peut
etre necessaire d'effectuer un conditionnement de l'water dans ce
circuit Lors de l'utilisation d'une telle installation dans les
conditions definies cidessuspar exemple lors de l'utilisation d'air
d'admission a une temperature Tu = 10 C et avec une humidite relative
ru = 100 percent,on a obtenu comme resultat d'essais quel'air sorte de
l'humidificateur a une temperature Ti = 170 C,et avec une humidite
relative ri= 100 percent Lorsque cet air correspondant a Ti = 170 C et
ri= 100 percent est introduit dans une colonne d'accumulation Iqui est
remplie d'un gel de silice sec et a pores etroitson obtient a la
sortie de la colonne pour l'agent d'accumulation Iune temperature Tf =
60 o Cclest-a-dire un niveau de temperature superieur de 210 K pour la
chaleur utile La temperature To de l'air sortant de l'echangeur de
chaleur A a ete maintenue
A 300 C et cet air a 301 C a ete ensuite utilise dans l'echan- geur de
chaleur B pour chauffer l'water canalisee en circuit et introduite a
la partie superieure de l'humidificateur.
Un autre avantage obtenu grace au procede conforme a l'invention
consiste en ce quedans le cas considere,le gel de silice a pu etre
charge jusqu'a l'absorption maximale d'water alors quedans un mode
operatoire tel que celui de la
7 2510592 figure lil n'a ete possible d'obtenir pour le gel de silice
qu'une charge limite en water d'environ 51 percent,c'est-a-dire que la
quantite d'energie emmagasinee dans le gel de silice n'a pu etre
extraite que jusqu'a 51 percent.
Le procede conforme a l'invention est approprie notamment lorsqu'on
utilise comme agent d'accumulation un gel de silice, de preference un
gel de silice a pores etroits ou a pores moyens En ce qui concerne les
agents d'accumulation du type zeolithe,il est possible d'utiliser dans
le procede conforme a l'invention aussi bien des zeolithes
synthetiques que des zeolithes naturelles et, notamment,les zeolithes
connues sous le nom de
"tamis moleculaires".
Le procede selon l'invention peut etre mis en oeuvre sous la forme
d'un systeme ouvert Dans ce cas,il est naturellement possible
d'utiliser seulement de l'air comme fluide porteur.
Il existe cependant egalement des situations o le procede conforme a
l'invention peut etre mis en oeuvre sous la forme d'un systeme ferme,
notamment lorsque l'air doit etre conditionne a cause d'une trop
grande proportion de substances perturbatricesiou bien,lorsque,dans le
cas de conditions defavorables du sol,une aspiration d'air humide
n'est pas possibleou seulement de facon insuffisantependant des
journees froides ou en hiver Dans ce cas,la chaleur de l'air contenant
de telles substances perturbatrices,ou bien la chaleur du sol; sont
transmises dans un autre echangeur de chaleur Cpar l'intermediaire
d'un circuit a saumure,cf figure 3,au fluide porteur du systeme
ferme,et celui-ci est humidifie par introduc- tion d'water exterieure
Ce fluide porteur ne doit alors pas etre necessairement constitue par
de l'air,mais on peut egalement faire intervenir un gaz inerte comme
de l'nitrogen,des nobel gases ou du C 02.
La quantite necessaire de chaleur pour l'evaporation de l'water
introduite de l'exterieur dans le fluide porteur doit etre fournie a
partir de l'"anergie" de l'air introduit dans l'echangeur de chaleur
C,ou bien de l"nergie" qui est extraite du sol,par exemple par
l'intermediaire du systeme a circuit a saumure Dans ce
cas,cependant,il est possible d'obtenir egalement normalement
seulement une temperature du fluide porteur introduit Tu = 10 C pour
une humidite maximale relative ru = 100 percent, de sorte
que,finalement,on obtient les memes conditions de temperature en amont
et en aval de l'echangeur de chaleur A que dans le cas du mode
operatoire de la figure 1 Grace au procede conforme a l'invention,il
est cependant possible en pratique d'atteindre,par interpo- sition de
l'etage additionnel d'humidification,tel que celui mis en evidence sur
la figure 3,les memes conditions de temperature que dans le systeme
ouvert de la figure 2.
Dans l'exemple represente sur la figure 3,la quantite necessaire de
chaleur est introduite a partir du sol par l'intermediaire d'un
circuit a saumure Dans le premier humidificateur H 1, de la vapeur
d'water est fournie au fluide porteur jusqu'a ce qu'on obtienne
pratiquement une saturation complete,c'est-a-dire r= 100 percent alors
que,dans le deuxieme humdificateur H 2,1 a temperature est augmentee
de T u jusqu'a Ti et, simultanementpar admission d'eaule degre de
saturation est maintenu a une valeur r = 100-Xou seulement legerement
inferieure Le premier humidificateur peut etre constitue,de meme que
le second humidificateur, par une tour a ruissellement,ou bien par un
autre dispositif connu.
9 25 10592
Claims
_________________________________________________________________
1.REVENDICATIONSl.Procede pour augmenter la temperature d'un fluide
porteur inerte sous forme gazeuse lors de l'extraction de chaleur
utile a partir d'un agent d'accumulation operant par sorption
d'eau,caracterise en ce que la chaleur residuel du fluide porteur est
utilisee,apres extraction de la chaleu utile,pour augmenter la
temperature d'eau,et en ce que cette water a temperature superieure
est utilisee pour produire une humidification complete ou pratiquement
complete et une augmentation de temperature du fluide porteuavant son
introduction dans l'agent d'accumulation.2 Procede selon la
revendication l,caracterise en cequ'on utilise de l'air comme fluide
porteur.3 Procede selon la revendication 1 ou 2,caracterise en ce
qu'on utilise un gel de silice comme agentd'accumulation.4.Procede
selon la revendication 1 ou 2,caracterise en ce qu'on utilise de la
zeolithe comme agent d'accumulatio5.Procede selon l'une quelconque des
revendications 1a 4,caracterise en ce que la saturation du fluide
porteur ave de l'water est realisee a contre-courant dans une tour de
ruissellement. Le Mandataire
? ?
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within it that fit into these categories.
The specific items found are listed within the category headings.
Click the section header to open that section and view all the
identitfied items in that section.
If you click the checkbox all items in that section will be
highlighted in the publication (to the right).
The best thing to do is to experiment by opening the sections and
selecting and unselecting checkboxes.
10. The main output window contains the publication full text (or part
thereof if selected).
11. The Tools section contains tools to help you navigate the
"discovered" (highlighted) items of interest.
The arrows and counter let you move through the highlighted items
in order.
12. Other tools include a "Preview" option [ [preview.png] ] and the
ability to mark the relative locations of highlighted items by
using the "Marker" option [ [marker.png] ].
Try these out to best understand how they work, and to discover if
they are of use to you.
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Click them for further information and insights (including
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