Calcul du travail produit par la vapeur turbinée
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La détente de vapeur dans une turbine provoque un transfert d'une partie de son enthalpie en énergie mécanique produite sur l'arbre de la machine. Cette perte d'enthalpie de la vapeur se traduit par une diminution de sa température, et éventuellement par une condensation partielle.
Dans une turbine idéale, la détente de la vapeur
s'effectue à entropie constante. On dit que c'est une détente
"isentropique". La turbine convertit au mieux l'enthalpie disponible de
la vapeur. Le rendement de la turbine est de 100%.
Dans une turbine réelle, la détente n'est pas parfaitement isentropique. L'entropie de la vapeur détendue augmente, toute l'enthalpie disponible dans la vapeur n'est pas convertie en énergie mécanique, l'abaissement de température est moindre, le rendement est inférieur à 100%.
Le
relevé des températures et pression sur la vapeur en entrée et en
sortie de turbine est un bon indicateur de la performance de la
turbine. Si la vapeur sort à sa température de condensation, ce
paramètre n'est plus pertinent et il convient alors de déterminer la
fraction de vapeur condensée ou bien le travail mécanique produit.
La calculatrice ci-dessous permet de faire ces calculs.
Calcul des propriétés de la vapeur d'eau
La calculatrice ci-dessous utilise la bibliothèque de
programmes open-source proposée par l'organisation CoolProp.org.
Les propriétés de la vapeur qui sont calculées sont conformes à la
formulation IAPWS95.
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La calculatrice
Définir la vapeur au moyen de deux paramètres à choisir entre
Pression, Température, Qualité, Enthalpie ou Entropie.
Les couples de paramètres les plus usités sont:
- Pression et Température
- Pression et Qualité
- Température et Qualité
Désolé! Cette calculatrice ne peut fonctionner car votre navigateur ne peut exécuter le code Javascript nécessaire
Propriétés des vapeurs/condensats en entrée et en sortie
| Entrée | Sortie | unités | |
|---|---|---|---|
| Pression absolue | bar | ||
| Température | °C | ||
| Point de bulle/rosée | °C | ||
| Qualité | - | ||
| Enthalpie | kJ/kg | ||
| Enthalpie au point de rosée | kJ/kg | ||
| Enthalpie au point de bulle | kJ/kg | ||
| Entropie | kJ/kg/K | ||
| Capacité calorifique | kJ/kg/K | ||
| Masse volumique | kg/m³ |
Interprétation des résultats
Le rendement de la turbine est le ratio du travail mécanique réellement produit, sur le travail mécanique qu'on aurait pu produire si la détente était parfaitement isentropique.
Le calcul du travail est
supposé égal à la variation d'entalpie de la vapeur au cours de la
détente. Cela suppose qu'aucune perte thermique ne se produit.
Calcul de la puissance de la turbine
La calculatrice ci-dessus exprime le résuitat en énergie par unité de poids de vapeur motrice (kJ/kg, kWh/kg, ...). Pour obtenir la puissance délivrée, il suffit de multiplier la valeur ci-dessus par le débit de vapeur motrice, dans l'unité appropriée:- kJ/kg × kg/s = kW (kilowatt)
- kWh/kg × kg/h = kW
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