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Rendement énergétique des turbines

Il s'exprime comme le rapport de la variation d'enthalpie de la vapeur réellement constatée sur la variation d'enthalpie disponible lors d'une détente parfaitement isentropique.
Rdt = ΔHréel/ΔHisent

Le rendement des turbines est fonction de:
- la conception (action ou réaction)
- des conditions d'exploitation
- de la qualité de la vapeur.
Un des éléments importants qui détermine le rendement d'une turbine est le rapport de:
- vitesse périphérique de la roue (U)
- vitesse de la vapeur (C)

Rendement théorique d'un étage à action
U/C 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Rdt(%) 55 70 80 82 78 65 45 20

Rendement théorique d'un étage à réaction
U/C 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,8 1
Rdt(%) 60 75 82 85 87 89 90

Rendement théorique d'un étage à roue Curtiss
U/C 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
Rdt(%) 55 70 75 77 72 60 40 15

En pratique, le rendement des turbines dépend du degré de complexité des machines et donc de leur prix et de leur puissance:
<500kW rendement de 20 à 40%
de 500 à 10000kW rendement de 50 à 70%
>10000kW rendement de 75 à 80%

Effet de la saturation de la vapeur:
Si la température de la vapeur est insuffisante, des goutelettes d'eau se forment au cours de la détente.
Ces goutelettes provoquent une érosion des aubages et une perte de rendement (1% de rendement pour 1% d'eau liquide).

Réglage des turbines

Le réglage de la puissance de la turbine est fait par variation du débit de vapeur admise.
Deux méthodes:
- par LAMINAGE: ouverture partielle d'une vanne (soupape) sur l'admission de vapeur.
Cette méthode à l'inconvénient de faire chuter le rendement de la turbine (par variation de U/C).
- par INJECTION PARTIELLE: l'aubage fixe est divisé en secteurs séparés par des cloisons et alimentés par des soupapes indépendantes.
Cette méthode à l'avantage de maintenir le rendement de la turbine proche de son maximum (faibles variations de U/C).
L'étage de tête doit être à action.

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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