{"id":45336,"date":"2019-10-18T01:12:19","date_gmt":"2019-10-18T00:12:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/quest-ce-que-lefficacite-thermique-du-cycle-de-rankine-definition\/"},"modified":"2020-02-24T10:57:22","modified_gmt":"2020-02-24T09:57:22","slug":"quest-ce-que-lefficacite-thermique-du-cycle-de-rankine-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/fr\/quest-ce-que-lefficacite-thermique-du-cycle-de-rankine-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce que l’efficacit\u00e9 thermique du cycle de Rankine – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"
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Efficacit\u00e9 thermique du cycle de Rankine.\u00a0Pour calculer l’efficacit\u00e9 thermique du cycle de Rankine (sans r\u00e9chauffement), les ing\u00e9nieurs utilisent le premier principe de la thermodynamique en termes d’enthalpie.\u00a0G\u00e9nie thermique<\/div>\n<\/div>\n
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\n
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<\/div>\n

Efficacit\u00e9 thermique du cycle de Rankine<\/h2>\n
\"thermodynamique<\/a>
Rankine Cycle – La thermodynamique en tant que science de la conversion d’\u00e9nergie<\/figcaption><\/figure>\n

Le\u00a0cycle de Rankine<\/strong>\u00a0d\u00e9crit de mani\u00e8re d\u00e9taill\u00e9e les processus des moteurs thermiques \u00e0 vapeur g\u00e9n\u00e9ralement utilis\u00e9s dans la plupart des\u00a0centrales thermiques<\/strong>\u00a0.\u00a0Les sources de chaleur utilis\u00e9es dans ces centrales sont g\u00e9n\u00e9ralement la combustion de combustibles fossiles tels que le charbon, le gaz naturel ou encore la\u00a0fission nucl\u00e9aire<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Une\u00a0centrale nucl\u00e9aire<\/strong><\/a>\u00a0(centrale nucl\u00e9aire) ressemble \u00e0 une centrale thermique standard \u00e0 une exception pr\u00e8s.\u00a0La source de chaleur dans la centrale nucl\u00e9aire est un\u00a0r\u00e9acteur nucl\u00e9aire<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Comme il est typique dans toutes les centrales thermiques conventionnelles, la chaleur est utilis\u00e9e pour g\u00e9n\u00e9rer de la\u00a0vapeur<\/a>\u00a0qui entra\u00eene une turbine \u00e0 vapeur connect\u00e9e \u00e0 un g\u00e9n\u00e9rateur qui produit de l’\u00e9lectricit\u00e9.<\/p>\n

En r\u00e8gle g\u00e9n\u00e9rale la\u00a0plupart des\u00a0centrales nucl\u00e9aires<\/strong>\u00a0fonctionne \u00e0\u00a0condensation des\u00a0turbines \u00e0 vapeur \u00e0\u00a0plusieurs \u00e9tages<\/strong>\u00a0.\u00a0Dans ces turbines, l’\u00e9tage haute pression re\u00e7oit de la\u00a0vapeur<\/a>\u00a0(cette vapeur est une vapeur presque satur\u00e9e – x = 0,995 – point C sur la figure;\u00a06 MPa<\/strong>\u00a0; 275,6 \u00b0 C) provenant d’un g\u00e9n\u00e9rateur de vapeur et l’\u00e9chappement vers le s\u00e9parateur-r\u00e9chauffeur d’humidit\u00e9 (point D ).\u00a0La vapeur doit \u00eatre r\u00e9chauff\u00e9e afin d’\u00e9viter des dommages pouvant \u00eatre caus\u00e9s aux aubes de turbine \u00e0 vapeur par\u00a0de la vapeur de qualit\u00e9 inf\u00e9rieure<\/a>\u00a0.\u00a0Le r\u00e9chauffeur r\u00e9chauffe la vapeur (point D), qui est ensuite dirig\u00e9e vers l’\u00e9tage basse pression de la turbine \u00e0 vapeur, o\u00f9 elle se d\u00e9tend (points E \u00e0 F).\u00a0La vapeur \u00e9vacu\u00e9e se condense ensuite dans le condenseur et se trouve \u00e0 une pression bien inf\u00e9rieure \u00e0 la pression atmosph\u00e9rique (pression absolue de0,008 MPa<\/strong>\u00a0) et se trouve dans un \u00e9tat partiellement condens\u00e9 (point F), typiquement d\u2019une qualit\u00e9 voisine de 90%.<\/p>\n

Dans ce cas, les g\u00e9n\u00e9rateurs de vapeur, les turbines \u00e0 vapeur, les condenseurs et les pompes d\u2019alimentation constituent un moteur thermique, soumis aux limitations de rendement impos\u00e9es par la\u00a0deuxi\u00e8me loi de la thermodynamique<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Dans des cas id\u00e9aux (pas de friction, processus r\u00e9versibles, conception parfaite), ce moteur thermique aurait une\u00a0efficacit\u00e9 Carnot<\/a>\u00a0de<\/p>\n

= 1 – T\u00a0froid<\/sub>\u00a0\/ T\u00a0chaud<\/sub>\u00a0= 1 – 315\/549 = 42,6%<\/p>\n

lorsque la temp\u00e9rature du r\u00e9servoir d’eau chaude est de 275,6 \u00b0 C (548,7K), la temp\u00e9rature du r\u00e9servoir d’eau froide est de 41,5 \u00b0 C (314,7K).\u00a0Mais la centrale nucl\u00e9aire est le\u00a0v\u00e9ritable moteur thermique<\/strong>\u00a0, dans lequel les processus thermodynamiques sont en quelque sorte irr\u00e9versibles.\u00a0Ils ne se font pas infiniment lentement.\u00a0Dans les appareils r\u00e9els (tels que les turbines, les pompes et les compresseurs), un frottement m\u00e9canique et des pertes de chaleur entra\u00eenent des pertes d’efficacit\u00e9 suppl\u00e9mentaires.<\/p>\n

Pour calculer l’\u00a0efficacit\u00e9 thermique<\/strong>\u00a0du\u00a0cycle de Rankine<\/strong>\u00a0le plus simple\u00a0(sans r\u00e9chauffage), les ing\u00e9nieurs utilisent le\u00a0premier principe de la thermodynamique en termes d’enthalpie<\/strong><\/a>\u00a0plut\u00f4t qu’en termes d’\u00e9nergie interne.<\/p>\n

La premi\u00e8re loi en mati\u00e8re d’enthalpie est:<\/p>\n

dH = dQ + Vdp<\/strong><\/em><\/p>\n

Dans cette \u00e9quation, le terme\u00a0Vdp<\/em><\/strong>\u00a0est un\u00a0travail de processus de flux.\u00a0<\/strong>Ce travail, \u00a0\u00a0Vdp<\/em><\/strong>\u00a0, est utilis\u00e9 pour\u00a0des syst\u00e8mes \u00e0 flux ouvert<\/strong>\u00a0comme une\u00a0turbine<\/strong>\u00a0ou une\u00a0pompe<\/strong>\u00a0dans lesquels il existe un\u00a0\u00abdp\u00bb<\/strong>\u00a0, c\u2019est-\u00e0-dire un changement de pression.\u00a0Il n’y a aucun changement dans\u00a0le volume de contr\u00f4le<\/a>\u00a0.\u00a0Comme on peut le constater, cette forme de loi\u00a0simplifie la description du transfert d\u2019\u00e9nergie<\/strong>\u00a0.\u00a0\u00c0 pression constante<\/strong>\u00a0, le\u00a0changement d’enthalpie<\/strong>\u00a0est \u00e9gal \u00e0 l’\u00a0\u00e9nergie<\/strong>\u00a0transf\u00e9r\u00e9e de l’environnement par le chauffage:<\/p>\n

Processus isobare (Vdp = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = dQ \u2192 Q = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

\u00c0 entropie constante<\/span><\/strong>\u00a0, c’est-\u00e0-dire dans un processus isentropique, le\u00a0<\/span>changement d’enthalpie<\/span><\/strong>\u00a0est \u00e9gal au\u00a0<\/span>travail de processus d’\u00e9coulement<\/span><\/strong>\u00a0effectu\u00e9 sur ou par le syst\u00e8me:<\/span><\/p>\n

Processus isentropique (dQ = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = Vdp \u2192 W = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

Il est \u00e9vident, il sera tr\u00e8s utile dans l’analyse des deux cycles thermodynamiques utilis\u00e9s en g\u00e9nie \u00e9nerg\u00e9tique, c’est-\u00e0-dire dans le cycle de Brayton et le cycle de Rankine.<\/span><\/p>\n

L’\u00a0<\/span>enthalpie<\/span><\/strong>\u00a0peut \u00eatre transform\u00e9e en une\u00a0variable\u00a0<\/span>intensive<\/span><\/strong>\u00a0ou\u00a0<\/span>sp\u00e9cifique<\/span><\/strong>\u00a0, en la divisant par la\u00a0<\/span>masse<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0<\/span>Les ing\u00e9nieurs utilisent l’\u00a0<\/span><\/strong>enthalpie sp\u00e9cifique<\/span><\/strong>\u00a0dans l’analyse thermodynamique plus que l’enthalpie elle-m\u00eame.\u00a0Il est tabul\u00e9 dans les\u00a0<\/span>tableaux de vapeur<\/span><\/strong><\/a>\u00a0avec\u00a0<\/span>un volume\u00a0<\/span><\/a>sp\u00e9cifique<\/span><\/a>\u00a0et\u00a0une \u00e9nergie interne sp\u00e9cifique<\/a>\u00a0.\u00a0L’efficacit\u00e9 thermique d’un tel cycle de Rankine simple et en termes d’enthalpies sp\u00e9cifiques serait:<\/span><\/p>\n

\"efficacit\u00e9<\/a><\/p>\n

C’est une \u00e9quation tr\u00e8s simple et pour d\u00e9terminer l’efficacit\u00e9 thermique, vous pouvez utiliser les donn\u00e9es\u00a0<\/span>des tables<\/span><\/strong>\u00a0de\u00a0vapeur<\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Dans les centrales nucl\u00e9aires modernes, le rendement thermique global est d’environ\u00a0<\/span>un tiers<\/span><\/strong>\u00a0(33%), de sorte que\u00a0<\/span>3000 MWth<\/span><\/strong>\u00a0d’\u00e9nergie thermique provenant de la r\u00e9action de fission sont n\u00e9cessaires pour g\u00e9n\u00e9rer\u00a0<\/span>1000 MWe<\/span><\/strong>\u00a0d’\u00e9nergie \u00e9lectrique.\u00a0La raison en est la temp\u00e9rature de vapeur relativement basse (\u00a0<\/span>6 MPa<\/span><\/strong>\u00a0; 275,6 \u00b0 C).\u00a0Des rendements plus \u00e9lev\u00e9s peuvent \u00eatre atteints en augmentant la\u00a0<\/span>temp\u00e9rature<\/span><\/strong>de la vapeur.\u00a0Mais cela n\u00e9cessite une augmentation des pressions \u00e0 l’int\u00e9rieur des chaudi\u00e8res ou des g\u00e9n\u00e9rateurs de vapeur.\u00a0Cependant, des consid\u00e9rations m\u00e9tallurgiques imposent des limites sup\u00e9rieures \u00e0 ces pressions.\u00a0Par rapport \u00e0 d’autres sources d’\u00e9nergie, le rendement thermique de 33% n’est pas beaucoup.\u00a0Mais il faut noter que les centrales nucl\u00e9aires sont beaucoup plus complexes que les centrales \u00e0 combustibles fossiles et qu’il est beaucoup plus facile de br\u00fbler des combustibles fossiles que de produire de l’\u00e9nergie \u00e0 partir de combustibles nucl\u00e9aires.\u00a0Les centrales \u00e9lectriques \u00e0 combustibles fossiles sous-critiques, qui fonctionnent sous\u00a0<\/span>une pression critique<\/span><\/strong>\u00a0(c’est-\u00e0-dire inf\u00e9rieure \u00e0 22,1 MPa), peuvent atteindre une efficacit\u00e9 de 36 \u00e0 40%.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Cet article est bas\u00e9 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 \u00e0 l’adresse: translations@nuclear-power.com ou remplissez le formulaire de traduction en ligne. Nous appr\u00e9cions votre aide, nous mettrons \u00e0 jour la traduction le plus rapidement possible. Merci<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Efficacit\u00e9 thermique du cycle de Rankine.\u00a0Pour calculer l’efficacit\u00e9 thermique du cycle de Rankine (sans r\u00e9chauffement), les ing\u00e9nieurs utilisent le premier principe de la thermodynamique en termes d’enthalpie.\u00a0G\u00e9nie thermique Efficacit\u00e9 thermique du cycle de Rankine Rankine Cycle – La thermodynamique en tant que science de la conversion d’\u00e9nergie Le\u00a0cycle de Rankine\u00a0d\u00e9crit de mani\u00e8re d\u00e9taill\u00e9e les processus … Lire la suite<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[8],"tags":[],"yoast_head":"\nQu'est-ce que l'efficacit\u00e9 thermique du cycle de Rankine - D\u00e9finition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Efficacit\u00e9 thermique du cycle de Rankine. 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