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Rendement énergétique des turbines

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Réglage des turbines
Table de propriétés de la vapeur d'eau

Voir aussi ...

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 = ^ΔH_réel/_{ΔH_isent}

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 d'eau

Ci-dessous les propriétés principales de l'eau et la vapeur à saturation et surchauffée:
- Température d'ébullition de l'eau et de condensation de la vapeur à la pression
- Enthalpies de l'eau liquide à son point d'ébullition
- Enthalpie de la vapeur à son point de condensation
- Enthalpie de la vapeur surchauffée

Propriétés calculées conformes à IAPWS-95				Enthalpie de la vapeur surchauffée à température (C)
Pression	Temp saturation	Enthalpie liquide saturé	Enthalpie vapeur saturée	100	200	300	400	500
bars abs	C	kJ/kg	kJ/kg
0,01	6,97	29,30	2513,67	2688,56	2880,01	3076,96	3280,09	3489,79
0,012	9,65	40,57	2518,58	2688,53	2880,00	3076,95	3280,08	3489,78
0,015	13,02	54,68	2524,72	2688,50	2879,99	3076,94	3280,08	3489,78
0,02	17,49	73,43	2532,88	2688,44	2879,96	3076,93	3280,07	3489,78
0,025	21,08	88,42	2539,39	2688,38	2879,94	3076,92	3280,06	3489,77
0,03	24,08	100,98	2544,84	2688,31	2879,92	3076,91	3280,06	3489,76
0,035	26,67	111,82	2549,53	2688,25	2879,90	3076,89	3280,05	3489,76
0,04	28,96	121,39	2553,67	2688,19	2879,87	3076,88	3280,04	3489,75
0,045	31,01	129,96	2557,37	2688,13	2879,85	3076,87	3280,03	3489,75
0,05	32,87	137,75	2560,73	2688,07	2879,83	3076,86	3280,03	3489,74
0,06	36,16	151,48	2566,63	2687,95	2879,78	3076,83	3280,01	3489,73
0,07	39,00	163,35	2571,72	2687,82	2879,74	3076,81	3279,99	3489,72
0,08	41,51	173,84	2576,21	2687,70	2879,69	3076,79	3279,98	3489,71
0,09	43,76	183,25	2580,22	2687,58	2879,64	3076,76	3279,96	3489,70
0,1	45,81	191,81	2583,86	2687,46	2879,60	3076,74	3279,95	3489,69
0,2	60,06	251,42	2608,94	2686,22	2879,14	3076,49	3279,79	3489,58
0,3	69,10	289,27	2624,55	2684,97	2878,69	3076,25	3279,64	3489,48
0,4	75,86	317,62	2636,05	2683,70	2878,23	3076,00	3279,49	3489,37
0,5	81,32	340,54	2645,22	2682,42	2877,77	3075,76	3279,33	3489,27
0,6	85,93	359,91	2652,86	2681,13	2877,31	3075,51	3279,18	3489,16
0,7	89,93	376,75	2659,42	2679,82	2876,84	3075,27	3279,02	3489,05
0,8	93,49	391,71	2665,18	2678,49	2876,38	3075,02	3278,87	3488,95
0,9	96,69	405,20	2670,31	2677,14	2875,92	3074,78	3278,72	3488,84
1	99,61	417,50	2674,95	2675,77	2875,45	3074,53	3278,56	3488,73
1,1	102,29	428,84	2679,17		2874,98	3074,29	3278,41	3488,63
1,2	104,78	439,36	2683,05		2874,52	3074,04	3278,25	3488,52
1,3	107,11	449,19	2686,64		2874,05	3073,80	3278,10	3488,42
1,4	109,29	458,42	2689,98		2873,58	3073,55	3277,94	3488,31
1,5	111,35	467,13	2693,11		2873,11	3073,30	3277,79	3488,20
1,6	113,30	475,38	2696,04		2872,63	3073,06	3277,63	3488,10
1,7	115,15	483,22	2698,80		2872,16	3072,81	3277,48	3487,99
1,8	116,91	490,70	2701,41		2871,68	3072,56	3277,33	3487,88
1,9	118,60	497,85	2703,88		2871,21	3072,31	3277,17	3487,78
2	120,21	504,70	2706,23		2870,73	3072,07	3277,02	3487,67
2,1	121,76	511,29	2708,47		2870,25	3071,82	3276,86	3487,56
2,2	123,25	517,63	2710,61		2869,77	3071,57	3276,71	3487,46
2,3	124,69	523,74	2712,65		2869,29	3071,32	3276,55	3487,35
2,4	126,07	529,64	2714,61		2868,81	3071,08	3276,40	3487,24
2,5	127,41	535,34	2716,49		2868,33	3070,83	3276,24	3487,14
2,6	128,71	540,87	2718,30		2867,84	3070,58	3276,09	3487,03
2,7	129,97	546,24	2720,03		2867,36	3070,33	3275,93	3486,92
2,8	131,19	551,44	2721,71		2866,87	3070,08	3275,78	3486,82
2,9	132,37	556,50	2723,32		2866,38	3069,83	3275,62	3486,71
3	133,52	561,43	2724,88		2865,89	3069,58	3275,47	3486,60
3,2	135,74	570,90	2727,85		2864,91	3069,08	3275,15	3486,39
3,4	137,84	579,91	2730,63		2863,92	3068,58	3274,84	3486,18
3,6	139,85	588,52	2733,25		2862,93	3068,08	3274,53	3485,96
3,8	141,77	596,75	2735,72		2861,93	3067,58	3274,22	3485,75
4	143,61	604,65	2738,05		2860,93	3067,08	3273,91	3485,54
4,2	145,38	612,25	2740,27		2859,92	3066,57	3273,60	3485,32
4,4	147,08	619,58	2742,37		2858,91	3066,07	3273,29	3485,11
4,6	148,72	626,64	2744,37		2857,89	3065,57	3272,97	3484,90
4,8	150,30	633,47	2746,28		2856,87	3065,06	3272,66	3484,68
5	151,83	640,09	2748,11		2855,84	3064,55	3272,35	3484,47
5,2	153,31	646,50	2749,85		2854,80	3064,05	3272,04	3484,25
5,4	154,75	652,72	2751,52		2853,76	3063,54	3271,72	3484,04
5,6	156,15	658,77	2753,13		2852,72	3063,03	3271,41	3483,83
5,8	157,51	664,65	2754,66		2851,67	3062,52	3271,10	3483,61
6	158,83	670,38	2756,14		2850,61	3062,01	3270,78	3483,40
6,5	161,98	684,08	2759,60		2847,95	3060,73	3270,00	3482,86
7	164,95	697,00	2762,75		2845,25	3059,45	3269,21	3482,33
7,5	167,75	709,24	2765,64		2842,52	3058,16	3268,43	3481,79
8	170,41	720,86	2768,30		2839,75	3056,86	3267,64	3481,25
8,5	172,94	731,95	2770,76		2836,94	3055,56	3266,85	3480,72
9	175,35	742,56	2773,03		2834,09	3054,26	3266,06	3480,18
9,5	177,66	752,74	2775,14		2831,20	3052,95	3265,27	3479,64
10	179,88	762,52	2777,11		2828,26	3051,63	3264,47	3479,10
10,5	182,01	771,94	2778,94		2825,29	3050,31	3263,68	3478,56
11	184,06	781,03	2780,65		2822,26	3048,99	3262,88	3478,02
11,5	186,04	789,82	2782,25		2819,19	3047,66	3262,09	3477,48
12	187,96	798,33	2783,74		2816,06	3046,32	3261,29	3476,94
12,5	189,81	806,58	2785,14		2812,88	3044,98	3260,49	3476,40
13	191,60	814,60	2786,46		2809,64	3043,63	3259,69	3475,86
13,5	193,35	822,39	2787,69		2806,33	3042,28	3258,89	3475,32
14	195,04	829,97	2788,85		2802,96	3040,92	3258,08	3474,78
14,5	196,69	837,35	2789,93		2799,51	3039,56	3257,28	3474,23
15	198,29	844,56	2790,96		2795,98	3038,19	3256,47	3473,69
16	201,37	858,46	2792,82			3035,43	3254,86	3472,60
17	204,31	871,74	2794,46			3032,65	3253,24	3471,52
18	207,11	884,47	2795,91			3029,85	3251,61	3470,43
19	209,80	896,71	2797,18			3027,03	3249,98	3469,33
20	212,38	908,50	2798,29			3024,18	3248,34	3468,24
21	214,86	919,87	2799,26			3021,31	3246,70	3467,15
22	217,25	930,87	2800,10			3018,42	3245,06	3466,05
23	219,56	941,53	2800,82			3015,50	3243,40	3464,95
24	221,79	951,87	2801,43			3012,55	3241,75	3463,85
25	223,95	961,91	2801,93			3009,58	3240,08	3462,75
26	226,05	971,67	2802,34			3006,58	3238,41	3461,65
27	228,08	981,18	2802,66			3003,56	3236,74	3460,54
28	230,06	990,46	2802,90			3000,51	3235,06	3459,43
29	231,98	999,51	2803,06			2997,44	3233,38	3458,33
30	233,85	1008,34	2803,15			2994,33	3231,69	3457,22
31	235,68	1016,99	2803,17			2991,20	3229,99	3456,10
32	237,46	1025,44	2803,13			2988,04	3228,29	3454,99
33	239,20	1033,72	2803,02			2984,86	3226,58	3453,88
34	240,90	1041,84	2802,86			2981,64	3224,87	3452,76
35	242,56	1049,80	2802,64			2978,39	3223,15	3451,64
36	244,18	1057,61	2802,38			2975,12	3221,43	3450,52
37	245,77	1065,27	2802,06			2971,81	3219,70	3449,40
38	247,33	1072,81	2801,69			2968,47	3217,96	3448,27
39	248,86	1080,21	2801,28			2965,10	3216,22	3447,15
40	250,35	1087,49	2800,82			2961,69	3214,47	3446,02
42	253,26	1101,71	2799,79			2954,78	3210,96	3443,76
44	256,07	1115,50	2798,60			2947,74	3207,42	3441,50
46	258,78	1128,90	2797,26			2940,54	3203,86	3439,22
48	261,40	1141,94	2795,80			2933,20	3200,28	3436,94
50	263,94	1154,64	2794,21			2925,70	3196,67	3434,66
52	266,40	1167,04	2792,50			2918,03	3193,04	3432,36
54	268,79	1179,14	2790,67			2910,20	3189,38	3430,06
56	271,12	1190,98	2788,75			2902,17	3185,69	3427,75
58	273,38	1202,57	2786,72			2893,96	3181,98	3425,44
60	275,58	1213,92	2784,59			2885,54	3178,25	3423,11
62	277,73	1225,06	2782,37			2876,91	3174,48	3420,78
64	279,83	1235,99	2780,06			2868,04	3170,69	3418,45
66	281,87	1246,72	2777,67			2858,94	3166,88	3416,10
68	283,87	1257,28	2775,19			2849,57	3163,03	3413,75
70	285,83	1267,66	2772,63			2839,91	3159,16	3411,39
72	287,74	1277,88	2769,99			2829,96	3155,26	3409,03
74	289,61	1287,95	2767,28			2819,67	3151,33	3406,65
76	291,45	1297,87	2764,49			2809,02	3147,37	3404,27
78	293,25	1307,65	2761,62			2797,97	3143,38	3401,89
80	295,01	1317,31	2758,68			2786,49	3139,37	3399,49
82	296,74	1326,84	2755,67			2774,51	3135,32	3397,09
84	298,43	1336,26	2752,60			2761,98	3131,24	3394,68
86	300,10	1345,57	2749,45				3127,13	3392,26
88	301,74	1354,77	2746,23				3122,99	3389,84
90	303,34	1363,87	2742,94				3118,81	3387,40
95	307,25	1386,23	2734,43				3108,24	3381,29
100	311,00	1408,06	2725,49				3097,45	3375,13
105	314,60	1429,45	2716,13				3086,44	3368,92
110	318,08	1450,44	2706,35				3075,20	3362,66
115	321,43	1471,10	2696,12				3063,72	3356,35
120	324,68	1491,46	2685,45				3051,99	3349,99
125	327,81	1511,58	2674,31				3040,00	3343,59
130	330,85	1531,51	2662,68				3027,74	3337,13
135	333,80	1551,29	2650,54				3015,18	3330,62
140	336,67	1570,96	2637,86				3002,33	3324,06
145	339,45	1590,58	2624,59				2989,16	3317,45
150	342,16	1610,20	2610,70				2975,66	3310,78
155	344,79	1629,88	2596,12				2961,80	3304,07
160	347,35	1649,69	2580,79				2947,57	3297,30
170	352,29	1690,03	2547,50				2917,88	3283,60
180	356,99	1732,09	2509,83				2886,39	3269,68
190	361,47	1777,15	2466,01				2852,83	3255,54
200	365,75	1827,21	2412,35				2816,86	3241,18
210	369,83	1887,56	2338,59				2778,03	3226,59
220	373,71	2011,34	2173,09				2735,78	3211,77
220,64	373,95	2084,26	2084,26				2732,94	3210,81

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