Chapitre 9 • Les machines thermiques
Dans le même temps, cette vapeur va subir une détente : la température et la pression
de la vapeur diminuant, son volume augmente. Ainsi, la forme de la turbine (Fig. 9.6b)
doit être adaptée à cette augmentation de volume : l’espace entre les aubes est de plus
en plus grand au fur et à mesure que la vapeur circule, d’où l’augmentation du rayon
des roues.
Après passage dans le condenseur qui transforme la vapeur en liquide, une pompe
(W p > 0) redistribue l’eau à forte pression et faible température dans la chaudière, et le
cycle recommence.
Figure 9.6
a) Modélisation d’une machine motrice à vapeur et bilan des transferts d’énergie mis
en jeu ; b) Schéma de principe d’une turbine à vapeur, guidée par les aubes fixes du
distributeur, la vapeur vient frapper les aubes mobiles de la turbine dont la forme permet,
en déviant l’écoulement, d’entretenir la rotation.
Remarque
Du travail est échangé au niveau de la turbine et de la pompe. W représente le travail
effectivement fourni par le moteur ditherme au milieu extérieur :
W = W t + W p
c) Représentation du cycle idéal de fonctionnement d’une installation
motrice à vapeur
Le cycle moteur de Carnot (Fig. 9.7a) est celui qui permet d’obtenir, entre deux températures données (températures des sources chaude et froide), l’efficacité thermodynamique
maximale. Toutefois, un tel cycle n’est pas réalisable : la pompe et la turbine sont parcourues par un mélange liquide – vapeur, préjudiciable à leur efficacité et à leur durée de
vie (problèmes de corrosion et de lubrification). Néanmoins, ce cycle peut être aménagé.
Ainsi, le cycle idéal correspondant à une centrale thermique élémentaire à vapeur d’eau
est plutôt représenté par le cycle de Rankine (Fig. 9.7b). Dans cette installation motrice
à vapeur, l’eau décrit le cycle suivant :
• détente isentropique de la pression P 2 à la pression P 1 , dans une turbine (3 − 4) ;
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 194 — #204
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Dans le même temps, cette vapeur va subir une détente : la température et la pression
de la vapeur diminuant, son volume augmente. Ainsi, la forme de la turbine (Fig. 9.6b)
doit être adaptée à cette augmentation de volume : l’espace entre les aubes est de plus
en plus grand au fur et à mesure que la vapeur circule, d’où l’augmentation du rayon
des roues.
Après passage dans le condenseur qui transforme la vapeur en liquide, une pompe
(W p > 0) redistribue l’eau à forte pression et faible température dans la chaudière, et le
cycle recommence.
Figure 9.6
a) Modélisation d’une machine motrice à vapeur et bilan des transferts d’énergie mis
en jeu ; b) Schéma de principe d’une turbine à vapeur, guidée par les aubes fixes du
distributeur, la vapeur vient frapper les aubes mobiles de la turbine dont la forme permet,
en déviant l’écoulement, d’entretenir la rotation.
Remarque
Du travail est échangé au niveau de la turbine et de la pompe. W représente le travail
effectivement fourni par le moteur ditherme au milieu extérieur :
W = W t + W p
c) Représentation du cycle idéal de fonctionnement d’une installation
motrice à vapeur
Le cycle moteur de Carnot (Fig. 9.7a) est celui qui permet d’obtenir, entre deux températures données (températures des sources chaude et froide), l’efficacité thermodynamique
maximale. Toutefois, un tel cycle n’est pas réalisable : la pompe et la turbine sont parcourues par un mélange liquide – vapeur, préjudiciable à leur efficacité et à leur durée de
vie (problèmes de corrosion et de lubrification). Néanmoins, ce cycle peut être aménagé.
Ainsi, le cycle idéal correspondant à une centrale thermique élémentaire à vapeur d’eau
est plutôt représenté par le cycle de Rankine (Fig. 9.7b). Dans cette installation motrice
à vapeur, l’eau décrit le cycle suivant :
• détente isentropique de la pression P 2 à la pression P 1 , dans une turbine (3 − 4) ;
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