Chapitre 3
79
1. Quelles conditions devraient être respectées pour
que la détente soit réversible ?
2. Quelle serait la puissance fournie par la turbine
dans ce cas ?
En pratique, il est constaté que la puissance fournie par
la turbine est de 20 % inférieure à la valeur calculée plus
haut. Un/e ingénieur/e installe des sondes à l’entrée
et à la sortie de la turbine et constate que la pression
y atteint pourtant bien les valeurs prévues en théorie.
Il/elle mesure également le transfert de chaleur de l’air
vers la turbine et confirme qu’il est négligeable.
3. Représentez les chemins suivis par l’air dans le cas
réversible et le cas réel sur un diagramme pressionvolume, de façon qualitative.
4. Sous quelle forme l’ingénieur/e pourra-t-il/elle retrouver (et mesurer) les 20 % de puissance manquants ?
3.9 Compresseur et turbine de
turbopropulseur
Le compresseur au sein d’un turbopropulseur
(figure 3.17) fonctionne en régime continu et admet un
débit constant d’air aux conditions ambiantes (0,8 bar
et 1 m
3 kg
−1 ). Il doit amener cet air à pression finale
de 11 bar, sans transfert de chaleur.
Figure 3.17 – Schéma de principe d’un turbopropulseur.
Ces moteurs sont étudiés plus en détail au §10.5.4 p. 296.
Schéma CC-by-sa Olivier Cleynen
Au sein du compresseur, l’air se comporte de façon telle
que ses propriétés suivent la relation í µí± í µí±£
1,4 = í µí±, où í µí±
est une constante.
1. Quelle est la puissance spécifique minimale à fournir au compresseur pour qu’il puisse fonctionner ?
2. Représentez les propriétés du gaz lorsqu’il traverse le compresseur sur un diagramme pressionvolume, de façon qualitative.
3. Sur le schéma ci-dessus, représentez l’évolution
que le gaz suivrait si le compresseur n’était pas
réversible (compresseur réel, induisant un frottement interne au gaz) mais que l’on maintenait sa
pression de sortie à 11 bar.
Au sein du même moteur, la turbine, qui est adiabatique, doit alimenter non seulement le compresseur
mais aussi l’hélice à l’avant du moteur. Elle est munie
de nombreuses sondes qui permettent de mesurer les
propriétés de l’air.
On mesure à l’entrée les propriétés suivantes :
• Pression
11 bar
• Vitesse
12 m s
−1
• Volume spécifique
0,36 m
3 kg
−1
• Énergie interne
985,8 kJ kg
−1
À la sortie les propriétés de l’air sont devenues :
• Pression
0,8 bar
• Vitesse
12 m s
−1
• Enthalpie spécifique
652,5 kJ kg
−1
4. Quelle puissance spécifique la turbine développet-elle ?
5. Quelle condition doit-on respecter au sein du moteur pour qu’il fournisse à l’hélice une puissance
de 600 kW ?
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
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1. Quelles conditions devraient être respectées pour
que la détente soit réversible ?
2. Quelle serait la puissance fournie par la turbine
dans ce cas ?
En pratique, il est constaté que la puissance fournie par
la turbine est de 20 % inférieure à la valeur calculée plus
haut. Un/e ingénieur/e installe des sondes à l’entrée
et à la sortie de la turbine et constate que la pression
y atteint pourtant bien les valeurs prévues en théorie.
Il/elle mesure également le transfert de chaleur de l’air
vers la turbine et confirme qu’il est négligeable.
3. Représentez les chemins suivis par l’air dans le cas
réversible et le cas réel sur un diagramme pressionvolume, de façon qualitative.
4. Sous quelle forme l’ingénieur/e pourra-t-il/elle retrouver (et mesurer) les 20 % de puissance manquants ?
3.9 Compresseur et turbine de
turbopropulseur
Le compresseur au sein d’un turbopropulseur
(figure 3.17) fonctionne en régime continu et admet un
débit constant d’air aux conditions ambiantes (0,8 bar
et 1 m
3 kg
−1 ). Il doit amener cet air à pression finale
de 11 bar, sans transfert de chaleur.
Figure 3.17 – Schéma de principe d’un turbopropulseur.
Ces moteurs sont étudiés plus en détail au §10.5.4 p. 296.
Schéma CC-by-sa Olivier Cleynen
Au sein du compresseur, l’air se comporte de façon telle
que ses propriétés suivent la relation í µí± í µí±£
1,4 = í µí±, où í µí±
est une constante.
1. Quelle est la puissance spécifique minimale à fournir au compresseur pour qu’il puisse fonctionner ?
2. Représentez les propriétés du gaz lorsqu’il traverse le compresseur sur un diagramme pressionvolume, de façon qualitative.
3. Sur le schéma ci-dessus, représentez l’évolution
que le gaz suivrait si le compresseur n’était pas
réversible (compresseur réel, induisant un frottement interne au gaz) mais que l’on maintenait sa
pression de sortie à 11 bar.
Au sein du même moteur, la turbine, qui est adiabatique, doit alimenter non seulement le compresseur
mais aussi l’hélice à l’avant du moteur. Elle est munie
de nombreuses sondes qui permettent de mesurer les
propriétés de l’air.
On mesure à l’entrée les propriétés suivantes :
• Pression
11 bar
• Vitesse
12 m s
−1
• Volume spécifique
0,36 m
3 kg
−1
• Énergie interne
985,8 kJ kg
−1
À la sortie les propriétés de l’air sont devenues :
• Pression
0,8 bar
• Vitesse
12 m s
−1
• Enthalpie spécifique
652,5 kJ kg
−1
4. Quelle puissance spécifique la turbine développet-elle ?
5. Quelle condition doit-on respecter au sein du moteur pour qu’il fournisse à l’hélice une puissance
de 600 kW ?
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen