Efficacité Isentropique – Turbine, Compresseur, Buse
Dans les chapitres précédents, nous avons supposé que la dilatation du gaz était isentropique et nous avons donc utilisé T 4, soit la température de sortie du gaz. Ces hypothèses ne sont applicables qu’avec les cycles idéaux.
La plupart des dispositifs à débit constant (turbines, compresseurs, buses) fonctionnent dans des conditions adiabatiques , mais ils ne sont pas vraiment isentropiques mais plutôt idéalisés comme isentropiques à des fins de calcul. Nous définissons les paramètres η T , η C , η N en tant que rapport entre le travail réel effectué par appareil et celui par appareil utilisé dans des conditions isentropiques (dans le cas d’une turbine). Ce rapport est connu sous le nom d’ efficacité de la turbine, du compresseur et de la buse isentropique .
Ces paramètres décrivent l’efficacité avec laquelle une turbine, un compresseur ou une buse se rapproche d’un dispositif isentropique correspondant. Ce paramètre réduit l’efficacité globale et le rendement du travail. Pour les turbines, la valeur de η T est généralement comprise entre 0,7 et 0,9 (70–90%).
Exemple: efficacité de la turbine isentropique
Supposons une expansion isentropique de l’hélium (3 → 4) dans une turbine à gaz. Dans cette turbine, l’étage haute pression reçoit du gaz (point 3 sur la figure; p 3 = 6,7 MPa ; T 3 = 1190 K (917 ° C)) d’un échangeur de chaleur et l’évacue vers un autre échangeur de chaleur, où la pression de sortie est p 4 = 2,78 MPa (point 4) . La température (pour le processus isentropique) du gaz à la sortie de la turbine est T 4s = 839 K (566 ° C).
Calculez le travail effectué par cette turbine et calculez la température réelle à la sortie de la turbine, lorsque le rendement de la turbine isentropique est η T = 0,91 (91%) .
Solution:
A partir de le première principe de la thermodynamique, le travail effectué par turbine dans un processus isentropique peut être calculé à partir de:
W T = h 3 – h 4s → W Ts = c p (T 3 – T 4s )
D’après la loi des gaz parfaits, nous savons que la chaleur spécifique molaire d’un gaz parfait monoatomique est:
C v = 3 / 2R = 12,5 J / mol K et C p = C v + R = 5 / 2R = 20,8 J / mol K
Nous transférons les capacités calorifiques spécifiques en unités de J / kg K via:
c p = C p . 1 / M (poids molaire de l’hélium) = 20,8 x 4,10 -3 = 5200 J / kg K
Le travail effectué par turbine à gaz en procédé isentropique est alors:
W T, s = c p (T 3 – T 4s ) = 5200 x (1190 – 839) = 1,825 MJ / kg
Le travail réel effectué par la turbine à gaz en processus adiabatique est alors:
W T, réel = c p (T 3 – T 4s ). η T = 5200 x (1190 – 839) x 0,91 = 1,661 MJ / kg
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Cet article est basé sur la traduction automatique de l’article original en anglais. Pour plus d’informations, voir l’article en anglais. Pouvez vous nous aider Si vous souhaitez corriger la traduction, envoyez-la à l’adresse: translations@nuclear-power.com ou remplissez le formulaire de traduction en ligne. Nous apprécions votre aide, nous mettrons à jour la traduction le plus rapidement possible. Merci
