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Turbines à vapeur

Les turbines à vapeur utilisent la détente de la vapeur pour produire de l'énergie mécanique.
Au cours de la détente la vapeur cède une partie de son enthalpie, et sa température baisse.
Pour produire.................1 kWatt
la vapeur devra céder ......860 kcal/h

Energie disponible (Wh/kg de vapeur):

========================================
Pression Pression en entrée (bar eff)
en sortie 100 50 30 10 5
(bar eff) ----------------------------
50.............40
20............105 50 25
5.............205 140 100 25
1...................235 185 105 60
atm.......................245 150 105
0,2(abs)........................265 220
0,1(abs).............................280
========================================

Cette variation de température est plus rapide que la variation du point de condensation qui accompagne la variation de pression, de sorte que si la vapeur qui alimente la turbine n'est pas surchauffée, une partie se condensera au cours de la détente.
Les gouttelettes formées provoqueront une érosion des aubages et une perte de rendement (1% de rendement pour 1% d'eau liquide).

Température minimum de la vapeur en entrée pour éviter la condensation dans la turbine:

========================================
Press Temp Press en entrée (b eff)
sortie satur.
(b eff) °C 100 50 30 10 5
------------- ------------------------
50.......260.....350
20.......210.....460 340 260
5........160.....550 430 350 210
1........120..........550 460 310 230
atm......100...............550 380 300
0,2(abs)..60....................550 470
0,1(abs)..45.........................550
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TYPES DE TURBINES

Contrairement aux machines volumétriques, l'écoulement est continu.
Généralement l'écoulement de la vapeur est parallèle à l'axe: la turbine est dite AXIALE.
Parfois l'écoulement de la vapeur est perpendiculaire à l'axe: la turbine est dite RADIALE.
Une turbine est constituée d'un ou plusieurs étages, chacun composé d'un aubage fixe ou distributeur (solidaire du stator), et d'un aubage mobile ou roue (solidaire de l'arbre en rotation ou rotor).
Deux types d'étage:
- à action
- à réaction
Etage à ACTION:
Toute la détente est effectuée dans le distributeur. La roue qui suit utilise l'énergie cinétique de la vapeur détendue.
Etage à REACTION:
Une partie de la détente est effectuée dans le distributeur, et le complément dans la roue.
Le TAUX DE REACTION est la proportion de variation d'enthalpie dans la roue. Il est généralement de 50%.
Une turbine à réaction nécessitera le double d'étages qu'une turbine à action, mais la construction des aubes d'un étage à réaction est plus simple que celles d'un étage à action.
Il existe de part et d'autre de la roue d'un étage à réaction une différence de pression dont il faut tenir compte dans la construction.

ECHAPPEMENT DE LA VAPEUR

L'échappement peut être:
- à CONDENSATION
la vapeur en aval de la turbine est condensée, ce qui permet d'être sous vide et donc d'utiliser au maximum l'énergie disponible de la vapeur.
- à CONTRE PRESSION
la vapeur en aval de la turbine alimente un réseau en pression pour utilisation dans un procédé ou pour alimenter d'autres turbines à plus basse pression.
- à EXTRACTION
la turbine est divisée en deux étages au moins entre lesquels une partie de la vapeur est extraite pour alimenter un réseau en pression.

Table de propriétés de la vapeur

Ci-dessous les propriétés principales de l'eau et la vapeur àsaturation:
 - Température d'ébullition de l'eau et de condenstation de la vapeur à la pression
 - Enthalpies de l'eau liquide à son point d'ébullition
 - Enthalpie de vaporisation et de condensation de la vapeur
 - Enthalpie de la vapeur à son point de condensation
 - Volume spécifique de la vapeur saturée




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