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Septembre 2020 TD Turbine Géothermique Exercice On désire analyser le fonctionn

Septembre 2020 TD Turbine Géothermique Exercice On désire analyser le fonctionnement d’une centrale électrique basée sur l’utilisation d’une turbine fonctionnant avec le procédé simple flash (« single flash » en anglais). a) Dessiner un schéma du fonctionnement de la centrale électrique et identifier les principaux éléments équipant son circuit. b) L’eau liquide sortant du réservoir géothermique à une pression Pi=49 bar, est séparée en vapeur et en liquide en flashant le liquide, c'est-à-dire en diminuant très rapidement la pression, ce qui modifie la température du fluide. Ce procédé est considéré comme un procédé isenthalpique. Le pourcentage de vapeur récupéré en sortie du séparateur (système flash) est alors déduit par : 3 4 3 2 h h h h x − − = Dans ces expressions, hi correspond à l’enthalpie aux positions i= 2, 3 et 4 représentées sur la Figure 1 représentant le diagramme T-S du cycle thermodynamique de la centrale électrique géothermique. Question : Calculer les pourcentages de vapeur obtenus en détendant le liquide saturé aux pressions proches de : 40, 30, 21, 10,7, 2,2 et 1 bar. Que peut-on en déduire ? Note : on utilisera les données du Tableau 1 pour répondre à cette question. c) On suppose que la température du fluide géothermique est égale à 243°C et que le condenseur fonctionne à une température de 59°C. La température du séparateur liquide/vapeur est maintenue à la température moyenne représentative de la moyenne de la température du réservoir géothermique et de la température du condenseur. 1) Donner l’expression mathématique du travail spécifique Wturbine (kJ/kg de fluide géothermique) délivré par la turbine. 2) Que représentent les positions 5 et 5s sur le diagramme T-S? 3) Calculer Wturbine en utilisant les données du Tableau 1 et les expressions suivantes permettant de calculer les enthalpies aux positions 5 et 5s. 6 7 6 7 6 4 5 1 1 h h A h h h A h h − +       − − − = , ) ( , s h h A 5 4 425 0 − = ( )       − − − + = 6 7 6 4 6 7 6 5 s s s s h h h h s 4) Déterminer l’expression de la puissance Pturbine (W) délivrée par la turbine en fonction de Wturbine. 5) Calculer la puissance délivrée par la turbine pour la condition de fonctionnement utilisée. Le débit massique moyen de fluide passant dans le séparateur « single flash » s’exprime comme : 3 2 05 , 0 6 , 0 3 , 2 100 P P P mtotal − + − =  (kg/s) où P (bar) est la pression de fonctionnement du séparateur. Tableau 1 : Propriétés thermodynamiques de l’eau (Equilibres Liquide-vapeur) uploads/Geographie/ exercice-1-turbine-single-flash-2020.pdf