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Chapitre 5
2. Pour limiter les rejets de chaleur en rivière, où
(et comment) rejette-t-on aussi, en pratique, la
chaleur du condenseur ?
5.12 Catapulte de porte-avions
Une catapulte à avions est montée sur un navire militaire (figures 5.32 et 5.33). Elle est constituée d’un
réservoir de vapeur connecté à un long cylindre, dans
lequel glisse un piston entraînant l’avion au décollage.
Au début du catapultage, la vapeur est à 140 bar
et 700
◦ C. Après une brève course de 50 m, l’avion a
quitté le pont et la vapeur est à 4 bar et 410
◦ C.
1. Quelle énergie la catapulte a-t-elle fourni à l’avion
par kilo de vapeur ?
2. Quelles doivent être le diamètre du piston et la
masse totale de vapeur, pour que la poussée fournie à l’avion soit toujours supérieure à 2,5 t ?
Et une question à laquelle nous ne savons pas encore
répondre : Quelle est la quantité maximale d’énergie
que la catapulte aurait pu fournir à l’avion en laissant
la vapeur se détendre ?
Figure 5.32 – Cylindre d’une catapulte à vapeur du USS
Abraham Lincoln
Photo par Geoffrey Lewis, U.S. Navy (domaine public)
Figure 5.33 – Piston d’une catapulte à vapeur du porteavions Charles de Gaulle.
Photo CC-by-sa par Jean-Michel Roche, Netmarine.net
5.13 Turbine de centrale nucléaire
Dans une centrale nucléaire, la génératrice d’électricité
est entraînée par une turbine à vapeur (figure 5.34).
La majeure partie de la vapeur (chauffée par le réacteur
nucléaire) traverse l’entièreté de la turbine. Toutefois,
au milieu de la turbine, on procède à un prélèvement
de vapeur. Il permet, d’une part, de réchauffer l’eau
d’une autre partie du circuit (§9.4.5), et d’autre part, de
contrôler précisément le débit de masse en circulation.
Le débit total à l’entrée est de 317 t h
−1 de vapeur.
On mesure les propriétés de vapeur suivantes :
Entrée :
120 bar ; 565
◦ C
Prélèvement :
10 bar ; 250
◦ C ; 1,2 kg s
−1
Sortie :
1 bar ; 115
◦ C
Quelle est la puissance mécanique fournie par la turbine ?
Figure 5.34 – Une des turbines de la centrale nucléaire
russe de Balakovo (puissance centrale approx. 1 GW),
en maintenance (haut) et en installation (bas).
Photos 1 et 2 CC-by-sa The Centre of the Public Information
Balakovo NPP
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen
Chapitre 5
2. Pour limiter les rejets de chaleur en rivière, où
(et comment) rejette-t-on aussi, en pratique, la
chaleur du condenseur ?
5.12 Catapulte de porte-avions
Une catapulte à avions est montée sur un navire militaire (figures 5.32 et 5.33). Elle est constituée d’un
réservoir de vapeur connecté à un long cylindre, dans
lequel glisse un piston entraînant l’avion au décollage.
Au début du catapultage, la vapeur est à 140 bar
et 700
◦ C. Après une brève course de 50 m, l’avion a
quitté le pont et la vapeur est à 4 bar et 410
◦ C.
1. Quelle énergie la catapulte a-t-elle fourni à l’avion
par kilo de vapeur ?
2. Quelles doivent être le diamètre du piston et la
masse totale de vapeur, pour que la poussée fournie à l’avion soit toujours supérieure à 2,5 t ?
Et une question à laquelle nous ne savons pas encore
répondre : Quelle est la quantité maximale d’énergie
que la catapulte aurait pu fournir à l’avion en laissant
la vapeur se détendre ?
Figure 5.32 – Cylindre d’une catapulte à vapeur du USS
Abraham Lincoln
Photo par Geoffrey Lewis, U.S. Navy (domaine public)
Figure 5.33 – Piston d’une catapulte à vapeur du porteavions Charles de Gaulle.
Photo CC-by-sa par Jean-Michel Roche, Netmarine.net
5.13 Turbine de centrale nucléaire
Dans une centrale nucléaire, la génératrice d’électricité
est entraînée par une turbine à vapeur (figure 5.34).
La majeure partie de la vapeur (chauffée par le réacteur
nucléaire) traverse l’entièreté de la turbine. Toutefois,
au milieu de la turbine, on procède à un prélèvement
de vapeur. Il permet, d’une part, de réchauffer l’eau
d’une autre partie du circuit (§9.4.5), et d’autre part, de
contrôler précisément le débit de masse en circulation.
Le débit total à l’entrée est de 317 t h
−1 de vapeur.
On mesure les propriétés de vapeur suivantes :
Entrée :
120 bar ; 565
◦ C
Prélèvement :
10 bar ; 250
◦ C ; 1,2 kg s
−1
Sortie :
1 bar ; 115
◦ C
Quelle est la puissance mécanique fournie par la turbine ?
Figure 5.34 – Une des turbines de la centrale nucléaire
russe de Balakovo (puissance centrale approx. 1 GW),
en maintenance (haut) et en installation (bas).
Photos 1 et 2 CC-by-sa The Centre of the Public Information
Balakovo NPP
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen