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Turbines à vapeur

Sommaire de la page:

Types de turbines
Echappement de la vapeur
Table de propriétés de la vapeur

Voir aussi ...

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 en sortie (bar eff)	Pression en entrée (bar eff)
Pression en sortie (bar eff)	100	50	30	10	5
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 sortie (b eff)	Temp satur. °C	Press en entrée (b eff)
Press sortie (b eff)	Temp satur. °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

Types de turbines

Contrairement aux machines volumétriques, l'écoulement est continu.

Impulseur axial

Généralement l'écoulement de la vapeur est parallèle à l'axe: la turbine est dite AXIALE.

Impulseur radial

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).
Schéma de principe du fonctionnement à action et à réaction

Schéma de principe du fonctionnement à action et à réaction

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 à saturation:
- 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

Press absolue (bar)	Temp à saturat (°C)	Enthalpie (kJ/kg)			Volume spécif vapeur (m³/kg)
Press absolue (bar)	Temp à saturat (°C)	Liquide	Vaporis	Vapeur	Volume spécif vapeur (m³/kg)
0,01	6,97	29,30	2484,37	2513,67	129,178
0,012	9,65	40,57	2478,01	2518,58	108,670
0,015	13,02	54,68	2470,04	2524,72	87,959
0,02	17,49	73,43	2459,45	2532,88	66,987
0,025	21,08	88,42	2450,97	2539,39	54,240
0,03	24,08	100,98	2443,86	2544,84	45,653
0,035	26,67	111,82	2437,71	2549,53	39,466
0,04	28,96	121,39	2432,28	2553,67	34,791
0,045	31,01	129,96	2427,41	2557,37	31,131
0,05	32,87	137,75	2422,98	2560,73	28,185
0,06	36,16	151,48	2415,15	2566,63	23,733
0,07	39,00	163,35	2408,37	2571,72	20,524
0,08	41,51	173,84	2402,37	2576,21	18,099
0,09	43,76	183,25	2396,97	2580,22	16,199
0,1	45,81	191,81	2392,05	2583,86	14,670
0,2	60,06	251,42	2357,51	2608,94	7,648
0,3	69,10	289,27	2335,27	2624,55	5,228
0,4	75,86	317,62	2318,43	2636,05	3,993
0,5	81,32	340,54	2304,67	2645,22	3,240
0,6	85,93	359,91	2292,95	2652,86	2,732
0,7	89,93	376,75	2282,67	2659,42	2,365
0,8	93,49	391,71	2273,47	2665,18	2,087
0,9	96,69	405,20	2265,12	2670,31	1,869
1	99,61	417,50	2257,44	2674,95	1,694
1,1	102,29	428,84	2250,33	2679,17	1,549
1,2	104,78	439,36	2243,69	2683,05	1,428
1,3	107,11	449,19	2237,46	2686,64	1,325
1,4	109,29	458,42	2231,57	2689,98	1,237
1,5	111,35	467,13	2225,98	2693,11	1,159
1,6	113,30	475,38	2220,66	2696,04	1,091
1,7	115,15	483,22	2215,58	2698,80	1,031
1,8	116,91	490,70	2210,71	2701,41	0,977
1,9	118,60	497,85	2206,03	2703,88	0,929
2	120,21	504,70	2201,53	2706,23	0,886
2,1	121,76	511,29	2197,18	2708,47	0,846
2,2	123,25	517,63	2192,98	2710,61	0,810
2,3	124,69	523,74	2188,92	2712,65	0,777
2,4	126,07	529,64	2184,97	2714,61	0,747
2,5	127,41	535,34	2181,14	2716,49	0,719
2,6	128,71	540,87	2177,42	2718,30	0,693
2,7	129,97	546,24	2173,80	2720,03	0,669
2,8	131,19	551,44	2170,27	2721,71	0,646
2,9	132,37	556,50	2166,82	2723,32	0,625
3	133,52	561,43	2163,46	2724,88	0,606
3,2	135,74	570,90	2156,95	2727,85	0,570
3,4	137,84	579,91	2150,72	2730,63	0,539
3,6	139,85	588,52	2144,73	2733,25	0,510
3,8	141,77	596,75	2138,97	2735,72	0,485
4	143,61	604,65	2133,40	2738,05	0,462
4,2	145,38	612,25	2128,01	2740,27	0,442
4,4	147,08	619,58	2122,80	2742,37	0,423
4,6	148,72	626,64	2117,73	2744,37	0,405
4,8	150,30	633,47	2112,81	2746,28	0,389
5	151,83	640,09	2108,02	2748,11	0,375
5,2	153,31	646,50	2103,36	2749,85	0,361
5,4	154,75	652,72	2098,81	2751,52	0,349
5,6	156,15	658,77	2094,36	2753,13	0,337
5,8	157,51	664,65	2090,02	2754,66	0,326
6	158,83	670,38	2085,77	2756,14	0,316
6,5	161,98	684,08	2075,52	2759,60	0,293
7	164,95	697,00	2065,75	2762,75	0,273
7,5	167,75	709,24	2056,41	2765,64	0,256
8	170,41	720,86	2047,44	2768,30	0,240
8,5	172,94	731,95	2038,81	2770,76	0,227
9	175,35	742,56	2030,47	2773,03	0,215
9,5	177,66	752,74	2022,41	2775,14	0,204
10	179,88	762,52	2014,59	2777,11	0,194
10,5	182,01	771,94	2007,00	2778,94	0,186
11	184,06	781,03	1999,62	2780,65	0,177
11,5	186,04	789,82	1992,43	2782,25	0,170
12	187,96	798,33	1985,41	2783,74	0,163
12,5	189,81	806,58	1978,56	2785,14	0,157
13	191,60	814,60	1971,86	2786,46	0,151
13,5	193,35	822,39	1965,30	2787,69	0,146
14	195,04	829,97	1958,88	2788,85	0,141
14,5	196,69	837,35	1952,58	2789,93	0,136
15	198,29	844,56	1946,40	2790,96	0,132
16	201,37	858,46	1934,36	2792,82	0,124
17	204,31	871,74	1922,72	2794,46	0,117
18	207,11	884,47	1911,43	2795,91	0,110
19	209,80	896,71	1900,47	2797,18	0,105
20	212,38	908,50	1889,79	2798,29	0,100
21	214,86	919,87	1879,39	2799,26	0,095
22	217,25	930,87	1869,23	2800,10	0,091
23	219,56	941,53	1859,29	2800,82	0,087
24	221,79	951,87	1849,56	2801,43	0,083
25	223,95	961,91	1840,03	2801,93	0,080
26	226,05	971,67	1830,67	2802,34	0,077
27	228,08	981,18	1821,48	2802,66	0,074
28	230,06	990,46	1812,45	2802,90	0,071
29	231,98	999,51	1803,56	2803,06	0,069
30	233,85	1008,34	1794,81	2803,15	0,067
31	235,68	1016,99	1786,19	2803,17	0,065
32	237,46	1025,44	1777,69	2803,13	0,062
33	239,20	1033,72	1769,30	2803,02	0,061
34	240,90	1041,84	1761,02	2802,86	0,059
35	242,56	1049,80	1752,85	2802,64	0,057
36	244,18	1057,61	1744,77	2802,38	0,055
37	245,77	1065,27	1736,78	2802,06	0,054
38	247,33	1072,81	1728,88	2801,69	0,052
39	248,86	1080,21	1721,07	2801,28	0,051
40	250,35	1087,49	1713,33	2800,82	0,050
42	253,26	1101,71	1698,08	2799,79	0,047
44	256,07	1115,50	1683,09	2798,60	0,045
46	258,78	1128,90	1668,36	2797,26	0,043
48	261,40	1141,94	1653,86	2795,80	0,041
50	263,94	1154,64	1639,56	2794,21	0,039
52	266,40	1167,04	1625,46	2792,50	0,038
54	268,79	1179,14	1611,53	2790,67	0,036
56	271,12	1190,98	1597,76	2788,75	0,035
58	273,38	1202,57	1584,15	2786,72	0,034
60	275,58	1213,92	1570,67	2784,59	0,032
62	277,73	1225,06	1557,31	2782,37	0,031
64	279,83	1235,99	1544,07	2780,06	0,030
66	281,87	1246,72	1530,94	2777,67	0,029
68	283,87	1257,28	1517,91	2775,19	0,028
70	285,83	1267,66	1504,97	2772,63	0,027
72	287,74	1277,88	1492,11	2769,99	0,027
74	289,61	1287,95	1479,33	2767,28	0,026
76	291,45	1297,87	1466,62	2764,49	0,025
78	293,25	1307,65	1453,97	2761,62	0,024
80	295,01	1317,31	1441,37	2758,68	0,024
82	296,74	1326,84	1428,83	2755,67	0,023
84	298,43	1336,26	1416,33	2752,60	0,022
86	300,10	1345,57	1403,88	2749,45	0,022
88	301,74	1354,77	1391,46	2746,23	0,021
90	303,34	1363,87	1379,07	2742,94	0,020
95	307,25	1386,23	1348,20	2734,43	0,019
100	311,00	1408,06	1317,43	2725,49	0,018
105	314,60	1429,45	1286,68	2716,13	0,017
110	318,08	1450,44	1255,90	2706,35	0,016
115	321,43	1471,10	1225,03	2696,12	0,015
120	324,68	1491,46	1193,99	2685,45	0,014
125	327,81	1511,58	1162,72	2674,31	0,013
130	330,85	1531,51	1131,17	2662,68	0,013
135	333,80	1551,29	1099,25	2650,54	0,012
140	336,67	1570,96	1066,90	2637,86	0,011
145	339,45	1590,58	1034,01	2624,59	0,011
150	342,16	1610,20	1000,50	2610,70	0,010
155	344,79	1629,88	966,24	2596,12	0,010
160	347,35	1649,69	931,10	2580,79	0,009
170	352,29	1690,03	857,47	2547,50	0,008
180	356,99	1732,09	777,74	2509,83	0,008
190	361,47	1777,15	688,85	2466,01	0,007
200	365,75	1827,21	585,13	2412,35	0,006
210	369,83	1887,56	451,04	2338,59	0,005
220	373,71	2011,34	161,75	2173,09	0,004
220,64	373,95	2084,26	0,00	2084,26	0,003

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