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Chapitre 9
Nous commençons par imaginer que nous sommes dotés – irrépressible
fantasme de thermodynamicien/ne ! – d’une turbine isentropique entre
ces deux mêmes pressions. Dans l’abaque n°1 à 4 MPa, nous lisons
ℎ A = 3 674,9 kJ kg
−1 et í µí± A = 7,3705 kJ K −1 kg
−1 . La vapeur à la sortie
de cette turbine hypothétique (en B’) a la même entropie : í µí± B ′ = í µí± A , et
nous constatons que í µí± B ′ < í µí± í µí± 0,05 MPa : l’eau est partiellement condensée.
Le calcul du titre (§5.3.3) nous permet de calculer la valeur de son
enthalpie : ℎ B ′ = ℎ í µí°¿0,05 MPa +
í µí± B ′ −í µí± í µí°¿0,05 MPa
í µí± í µí°¿í µí± 0,05 MPa
ℎ í µí°¿í µí± 0,05 MPa = 2 566,3 kJ kg
−1 .
Le retour à la réalité est douloureux : la turbine réelle ne développe que
85 % de la puissance de cette turbine hypothétique, ainsi ̇
í µí± turbine réelle =
̇
í µí± í µí¼ T (ℎ B ′ − ℎ A ) = 35 × 0,85 × (2 566,3 ⋅ 10 3 − 3 674,9 ⋅ 10 3 ) = −32 980 kW =
−32,98 MW.
L’équation 9/7 nous permet de calculer l’enthalpie ℎ B réellement
obtenue la sortie de la turbine : ℎ B =
̇
í µí± turbine
̇
í µí±
+ ℎ A = 2 732,6 kJ kg
−1 ,
ce qui est très utile pour calculer ensuite la puissance du condenseur.
Un coup d’œil à l’abaque n°2 nous montre que ℎ B > ℎ í µí± 0,05 MPa : la
vapeur est donc sèche tout le long de sa détente.
Les 15 % de puissance manquants dans l’arbre mécanique de la
turbine sont transférés sous forme de chaleur et turbulence à l’eau
pendant sa détente dans la turbine.
La puissance de la turbine est deux cents fois plus importante
que la puissance consommée par la pompe de l’exemple 9.1 p. 252
entre ces deux mêmes pressions.
9.3.5 Condenseur
Le condenseur (figures 9.7 et 9.8), composant le moins glorieux de l’installation, est en charge de rejeter toute la chaleur dont l’ingénieur/e ne sait plus
faire usage (§7.2). L’eau y est toujours refroidie à pression constante, ce qui
ne nécessite pas de pièce mobile.
Technologiquement, le condenseur est un élément simple : on met simplement la canalisation de vapeur en contact avec un circuit de température
basse. Usuellement, ce circuit de refroidissement est constitué d’eau extérieure provenant d’une rivière ou de la mer, 1 qui sera refroidie ensuite par
évaporation dans les larges cheminées que l’on aperçoit aux abords des
1 Il y a deux intérêts à l’utilisation d’un circuit de refroidissement secondaire.
D’une part, on peut abaisser la pression dans le condenseur à un niveau plus bas
que celui de la pression atmosphérique et ainsi réduire la température minimale
du cycle. D’autre part, l’eau du circuit thermodynamique, épurée au prix d’efforts
considérables, n’est pas perdue dans l’atmosphère.
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen
Chapitre 9
Nous commençons par imaginer que nous sommes dotés – irrépressible
fantasme de thermodynamicien/ne ! – d’une turbine isentropique entre
ces deux mêmes pressions. Dans l’abaque n°1 à 4 MPa, nous lisons
ℎ A = 3 674,9 kJ kg
−1 et í µí± A = 7,3705 kJ K −1 kg
−1 . La vapeur à la sortie
de cette turbine hypothétique (en B’) a la même entropie : í µí± B ′ = í µí± A , et
nous constatons que í µí± B ′ < í µí± í µí± 0,05 MPa : l’eau est partiellement condensée.
Le calcul du titre (§5.3.3) nous permet de calculer la valeur de son
enthalpie : ℎ B ′ = ℎ í µí°¿0,05 MPa +
í µí± B ′ −í µí± í µí°¿0,05 MPa
í µí± í µí°¿í µí± 0,05 MPa
ℎ í µí°¿í µí± 0,05 MPa = 2 566,3 kJ kg
−1 .
Le retour à la réalité est douloureux : la turbine réelle ne développe que
85 % de la puissance de cette turbine hypothétique, ainsi ̇
í µí± turbine réelle =
̇
í µí± í µí¼ T (ℎ B ′ − ℎ A ) = 35 × 0,85 × (2 566,3 ⋅ 10 3 − 3 674,9 ⋅ 10 3 ) = −32 980 kW =
−32,98 MW.
L’équation 9/7 nous permet de calculer l’enthalpie ℎ B réellement
obtenue la sortie de la turbine : ℎ B =
̇
í µí± turbine
̇
í µí±
+ ℎ A = 2 732,6 kJ kg
−1 ,
ce qui est très utile pour calculer ensuite la puissance du condenseur.
Un coup d’œil à l’abaque n°2 nous montre que ℎ B > ℎ í µí± 0,05 MPa : la
vapeur est donc sèche tout le long de sa détente.
Les 15 % de puissance manquants dans l’arbre mécanique de la
turbine sont transférés sous forme de chaleur et turbulence à l’eau
pendant sa détente dans la turbine.
La puissance de la turbine est deux cents fois plus importante
que la puissance consommée par la pompe de l’exemple 9.1 p. 252
entre ces deux mêmes pressions.
9.3.5 Condenseur
Le condenseur (figures 9.7 et 9.8), composant le moins glorieux de l’installation, est en charge de rejeter toute la chaleur dont l’ingénieur/e ne sait plus
faire usage (§7.2). L’eau y est toujours refroidie à pression constante, ce qui
ne nécessite pas de pièce mobile.
Technologiquement, le condenseur est un élément simple : on met simplement la canalisation de vapeur en contact avec un circuit de température
basse. Usuellement, ce circuit de refroidissement est constitué d’eau extérieure provenant d’une rivière ou de la mer, 1 qui sera refroidie ensuite par
évaporation dans les larges cheminées que l’on aperçoit aux abords des
1 Il y a deux intérêts à l’utilisation d’un circuit de refroidissement secondaire.
D’une part, on peut abaisser la pression dans le condenseur à un niveau plus bas
que celui de la pression atmosphérique et ainsi réduire la température minimale
du cycle. D’autre part, l’eau du circuit thermodynamique, épurée au prix d’efforts
considérables, n’est pas perdue dans l’atmosphère.
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen