5 • Cycles
thermodynamiques
229
5.7 Les cycles à détente
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
encore au travers d’une vanne de laminage. L’objectif de la turbine est
double :
– refroidir violemment le gaz (refroidissement beaucoup plus efficace
qu’au travers d’une vanne de laminage);
– produire du travail mécanique. Lorsqu’il est récupéré, ce travail mécanique permet de diminuer d’autant le travail mécanique à prélever sur
l’extérieur pour la compression initiale du gaz. Néanmoins, ce travail
mécanique n’est pas toujours récupéré et il est parfois dissipé dans un
frein. L’utilisation ou non de l’énergie mécanique produite n’affecte
pas, comme nous allons le voir plus loin, le taux de liquéfaction mais
affecte le rendement énergétique.
L’obtention de travail mécanique n’est pas l’objectif majeur de la détente
au travers de la turbine qui est de refroidir efficacement le gaz. En effet,
après cette détente au travers de la turbine, le gaz refroidi et à basse pression est mélangé avec le gaz basse pression non liquéfié qui est passé au
travers de la vanne de laminage. La totalité de ce gaz basse pression sert à
refroidir, au travers de l’échangeur contre-courant, le gaz haute pression
que l’on veut liquéfier. L’intérêt de la détente au travers de la turbine
tient au fait que cette fraction x de gaz détendu n’a pas besoin d’être
refroidie par les vapeurs froides. En conséquence, la fraction (1 − x) du
gaz qui est refroidie est beaucoup mieux refroidie que dans le cas d’un
cycle de Linde et, comme nous allons le voir, le bilan pour la liquéfaction est positif. L’échangeur contre-courant comprend un côté HP, qui
va depuis le compresseur vers la vanne de laminage (2-3-4 sur la
figure 5.40), et un côté BP, qui va depuis la sortie du liquéfacteur vers
l’atmosphère (v-t-6 sur la figure 5.40). Cet échangeur est maintenant
composé de trois sections : la totalité du gaz HP circule dans une première section mais seulement une fraction x de ce gaz est envoyée dans
la turbine. L’autre fraction (1 − x) du gaz HP est envoyée au travers de la
seconde section de l’échangeur. Le second sectionnement de l’échangeur correspond au retour du gaz en sortie de turbine qui est envoyé
dans le circuit BP. Ce gaz se mélange au gaz qui vient du liquéfacteur.
Une troisième section d’échangeur sert éventuellement à renforcer le
refroidissement du gaz HP à l’aide du gaz très froid provenant du liquéfacteur.
thermodynamiques
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5.7 Les cycles à détente
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encore au travers d’une vanne de laminage. L’objectif de la turbine est
double :
– refroidir violemment le gaz (refroidissement beaucoup plus efficace
qu’au travers d’une vanne de laminage);
– produire du travail mécanique. Lorsqu’il est récupéré, ce travail mécanique permet de diminuer d’autant le travail mécanique à prélever sur
l’extérieur pour la compression initiale du gaz. Néanmoins, ce travail
mécanique n’est pas toujours récupéré et il est parfois dissipé dans un
frein. L’utilisation ou non de l’énergie mécanique produite n’affecte
pas, comme nous allons le voir plus loin, le taux de liquéfaction mais
affecte le rendement énergétique.
L’obtention de travail mécanique n’est pas l’objectif majeur de la détente
au travers de la turbine qui est de refroidir efficacement le gaz. En effet,
après cette détente au travers de la turbine, le gaz refroidi et à basse pression est mélangé avec le gaz basse pression non liquéfié qui est passé au
travers de la vanne de laminage. La totalité de ce gaz basse pression sert à
refroidir, au travers de l’échangeur contre-courant, le gaz haute pression
que l’on veut liquéfier. L’intérêt de la détente au travers de la turbine
tient au fait que cette fraction x de gaz détendu n’a pas besoin d’être
refroidie par les vapeurs froides. En conséquence, la fraction (1 − x) du
gaz qui est refroidie est beaucoup mieux refroidie que dans le cas d’un
cycle de Linde et, comme nous allons le voir, le bilan pour la liquéfaction est positif. L’échangeur contre-courant comprend un côté HP, qui
va depuis le compresseur vers la vanne de laminage (2-3-4 sur la
figure 5.40), et un côté BP, qui va depuis la sortie du liquéfacteur vers
l’atmosphère (v-t-6 sur la figure 5.40). Cet échangeur est maintenant
composé de trois sections : la totalité du gaz HP circule dans une première section mais seulement une fraction x de ce gaz est envoyée dans
la turbine. L’autre fraction (1 − x) du gaz HP est envoyée au travers de la
seconde section de l’échangeur. Le second sectionnement de l’échangeur correspond au retour du gaz en sortie de turbine qui est envoyé
dans le circuit BP. Ce gaz se mélange au gaz qui vient du liquéfacteur.
Une troisième section d’échangeur sert éventuellement à renforcer le
refroidissement du gaz HP à l’aide du gaz très froid provenant du liquéfacteur.