Article de référence | Réf : BE8053 v2
Auteur(s) : André LALLEMAND
Date de publication : 10 sept. 2017
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1.1 Schéma de base d’une installation motrice à vapeur
Les installations motrices à vapeur (IMV) sont des moteurs à apport externe de chaleur qui fonctionnent de manière cyclique, le fluide échangeant de la chaleur avec une source froide, en général le milieu ambiant (air ou eau), et une source chaude constituée par des fumées issues d’une combustion ou un fluide chauffé par une réaction nucléaire. Ce sont des machines à flux continu dont le fluide, très généralement de l’eau qui est un fluide idéal car bien adapté sur le plan thermodynamique et intéressant sur le plan économique, subit une évolution thermodynamique cyclique en traversant un minimum de quatre composants (figure 1) :
un générateur de vapeur (GV) dans lequel, le fluide (eau) est vaporisé en recevant de la chaleur. Il passe de l’état 4 à l’état 1. Dans les installations à combustion, pour des raisons liées aux transferts thermiques, l’eau n’est que partiellement vaporisée dans les faisceaux de tubes vaporisateurs. Le mélange diphasique, dont le titre en sortie est d’environ 20 % en vapeur et 80 % en liquide est envoyé dans un ballon où a lieu la séparation des phases par gravité : le liquide retourne au faisceau de tubes vaporisateurs, alors que la vapeur est dirigée vers une turbine ;
une turbine (T) dans laquelle la vapeur se détend, de la haute pression à la basse pression (1-2), en fournissant le travail moteur sur l’arbre qui entraîne, dans la plupart des cas, un alternateur (AL). Après détente, la vapeur rejoint un condenseur ;
un condenseur où elle se condense (2-3), par échange thermique avec un fluide froid, de l’eau en provenance d’un fleuve, d’une rivière ou d’un aéroréfrigérant (cas de la figure 1). Elle atteint ensuite une pompe ;
une pompe chargée de remettre l’eau sous forte pression (3--4). Ce composant consomme de la puissance pour la communiquer au fluide. L’eau sous pression rejoint le ballon où elle se mélange avec le fluide diphasique issu du générateur de vapeur.
Les types d’évolution thermodynamique du fluide dans chacun de ces composants sont :
une évolution...
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(1) - BOREL (L.) - Thermodynamique et énergétique. - Presses polytechniques romandes, Ecublens (1987).
(2) - GICQUEL (R.) - Systèmes énergétiques. Tome I, Méthodologie d’analyse, bases thermodynamiques. - École des Mines de Paris (2001).
(3) - BEJAN (A.), KRAUS (A.D.) - Heat transfer handbook. - Wiley, New York (2003).
(4) - FEIDT (M.) - Énergétique, concepts et applications. - Dunod, Paris (2006).
(5) - LALLEMAND (A.) - Exercices et problèmes de thermodynamique. - Ellipses, Paris (2011).
(6) - LALLEMAND (A.) - Phénomènes de transferts. - Ellipses, Paris (2012).
...
Thermodynamique appliquée – Premier principe. Énergie. Enthalpie.
Thermodynamique appliquée – Bilans entropiques et exergétiques.
Convertisseurs thermomécaniques – Conversion de l’énergie. Cycles générateurs.
Convertisseurs thermomécaniques – Cycles moteurs à gaz : Stirling et Joule.
Convertisseurs thermomécaniques – Cycles moteurs à gaz : Beau de Rochas et Diesel.
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