Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

1 La découverte et l’usage de l’électricité fut l’une des plus importantes inve

1 La découverte et l’usage de l’électricité fut l’une des plus importantes inventions de l’homme, car elle a réellement bouleversé tout son mode de vie. Elle fut produite et distribuée industriellement dès la fin du 19ème siècle, et a vu son succès grandir et sa consommation augmenter de façon rapide tout au long du 20ème siècle. Aujourd'hui elle est devenue une forme d'énergie incontournable et sa distribution constitue un problème vital pour tous les pays du monde. La production de l’énergie inclue les panneaux solaires, les éoliennes, et les turbines à gaz…..etc. La production de l'énergie électrique résulte de diverses transformations. Dans le cas de la turbine à gaz, la transformation de l’énergie primaire en énergie électrique comporte trois sous transformations fondamentales qui sont la transformation du combustible dans la chaudière en énergie calorifique, la transformation de l’énergie calorifique en énergie cinétique via la turbine et la transformation de l’énergie cinétique en énergie électrique dans l’alternateur. L’énergie obtenue à la sortie de l’alternateur aux pertes près est transmise aux consommateurs. Actuellement le système énergétique le plus efficace est la centrale à cycle combiné, ou la chaleur des gaz d’échappement de la turbine à gaz est récupérée pour faire fonctionner une turbine à vapeur .la puissance d’un tel cycle peut atteindre 250a 400 MW pour un rendement plus de 58%. Dans ce cadre, ce travail a pour objectif de permettre une meilleure compréhension des Turbines à vapeur, on va étudier les performances d’une turbine à vapeur. Pour cette raison, nous essaierons de répondre aux questions suivantes :  Qu'est-ce que si le concept des turbines à vapeur ?  Quel est le principe de son travail ? et ses cycles de puissance ? Pour cela on est structuré ce travail en trois chapitres essentielle comme suivant :  Le chapitre I : nous allons jeter un œil général sur la turbine à gaz et la turbine à vapeur, définition, composants principale, principe de fonctionnement.  Le chapitre II : nous ferons une définition théorique des principaux cycles de puissances et combines des turbines à vapeur (cycle de Rankine, cycle à resurchauffe et cycle à soutirages).  Le chapitre III : nous expliquerons les différents types des cycles thermodynamiques les plus utiles avec les turbines à vapeur. INTRODUCTION GENERALE 2 GENERALITES SUR LES TURBINES A VAPEUR. C H A P I T R E 3 Une turbine est un dispositif rotatif à combustion externe. Permet de transformer l’énergie d’un fluide vers une énergie mécanique à partir d’un arbre que peut être utilisé au plusieurs domaine (production de l’électricité. alimenter une pompe…etc.). Les centrales électriques utilisent, principalement, deux types de turbines couplées à un alternateur : les turbines à gaz et les turbines à vapeur. Dans ce travaille, on se limite l’étude seulement dans la catégorie des turbines à vapeur T.A.V. I.2. TURBINES A GAZ T.A.G. I.2.1. Définition : La turbine à gaz est une machine thermique qui appartient à la famille des moteurs à combustion interne. Elle permet de transférer l’énergie thermique en énergie mécanique par l’entrainement en rotation d’un arbre lui-même couplé à une machine industrielle ou à une hélice, ou bien de l’énergie cinétique par détente des gaz en sortie de la turbine dans une tuyère (Turbo réacteur).  Généralement, les turbines à gaz se répartissent en deux classes :  Les turbomoteurs fournissant de l’énergie mécanique disponible sur un arbre.  Les turboréacteurs fournissant de l’énergie cinétique utilisable pour la propulsion. I.2.2. Eléments constitutifs d’une turbine a gaz : 1. Enveloppe : Le générateur à aimants permanents, les éléments tournants et la turbine sont sous enveloppe afin d’assurer leurs protection et de les soustraire aux contacts externes. 2. Compresseur : Généralement, on utilise un compresseur axial pour comprimer l’air ambiant. Le compresseur est relié au même arbre que la turbine et le générateur. 3. Chambre de combustion : L’air préchauffé et comprimé est mélangé avec du gaz naturel, au cours du démarrage une bougie produit l’étincelle nécessaire pour enflammer le mélange. 4 4. Turbine : La turbine entraine le compresseur et la machine synchrone à une vitesse nominale de tr/min, quand les gaz de combustion quittent le brûleur, ils sont approximativement à 900 degrés Celsius. Figure 1 : Turbine Industrielle (Man-GHH ex-Hispano-Suiza THM 1304 dual shaft) 5 I.2.3. Classification des turbines a gaz : I.2.3.1. D’après le mode de construction :  Turbine mono-arbre : Le compresseur et les sections de la turbine sont montés sur un même arbre ce qui permet de tourner à la même vitesse, ce type est utilisé pour les applications qui n’ont pas besoin des variations de vitesse telle que l’entraînement des génératrices pour la production de l’électricité.  Turbine bi-arbre: La turbine à gaz se compose de deux roues turbines indépendantes mécaniquement. La roue turbine HP entraîne le rotor du compresseur axial et les accessoires, tandis que la roue BP deuxième étage sert à entraîner l’organe récepteur Le but des roues turbines non reliés est de permettre aux deux roues de fonctionner à des vitesses différentes pour satisfaire les exigences de charge variable du récepteur. Figure 2 : Turbines à gaz à un arbre et à deux arbres 6 I.2.3.2. D’après mode de travail. On distingue deux types de turbine :  Turbine à action : Où l’énergie thermique est transformée complètement en énergie cinétique dans la directrice. L’évolution des gaz dans la roue se fait sans variation de pression statique : P0 > P1 = P2.  Turbine à réaction : Une partie de l’énergie thermique est transformée dans la roue en énergie cinétique et mécanique. L’évolution des gaz dans la roue se fait avec variation de la pression statique : P0 > P1 > P2. Le taux de réaction est caractérisera le % d’énergie thermique totale. I.2.3.3. D’après mode de fonctionnement thermodynamique :  Il existe deux cycles thermodynamiques : 1. Turbine à gaz à cycle fermé : dans laquelle le même fluide est repris après chaque cycle. 2. Turbine à gaz à cycle ouvert : c’est une turbine dont l’aspiration et l’échappement s’effectuent directement dans l’atmosphère.  Ce type de turbine qui est le plus répandu se divise en deux classes : A. Turbine à cycle simple : c’est une turbine utilisant un seul fluide pour la production d’énergie mécanique, après la détente le gaz possédant encore un potentiel énergétique est perdu dans l’atmosphère à travers l’échappement. 7 B. Turbine à cycle régénéré : c’est une turbine dont le cycle thermodynamique fait intervenir plusieurs fluides moteurs dans le but d’augmenter le rendement de l’installation. I.2.4. Principe de fonctionnement des turbines à gaz :  Une turbine à gaz fonctionne de la façon suivante : 1. Elle extrait de l'air du milieu environnant. 2. Elle le comprime à une pression plus élevée. 3. Elle augmente le niveau d'énergie de l'air comprimé en ajoutant et en brûlant le combustible dans une chambre de combustion. 4. Elle achemine les gaz brûlés à pression et à température élevées vers la section de la Turbine, qui convertit l'énergie thermique en énergie mécanique pour faire tourner l’arbre (l'énergie nette). L'énergie récupérée au niveau de la turbine sert, en partie, à faire fonctionner le compresseur, par une liaison mécanique adéquate, permettant de mener de l’air à une pression et température de combustion, et Je reste de l'énergie est transmise Pour entraîner un quelconque organe (alternateur, compresseur… etc.). Elle décharge dans l'atmosphère, les gaz à basse pression et température résultant de la transformation mentionnée ci-dessus. Figure 3 : Classification des Turbines à gaz 8 I.3. TURBINES A VAPEUR « T.A.V ». I.3.1. Historique des turbines a vapeur : La turbine à vapeur moderne a été inventée en 1884 par Charles Parsons, dont le premier modèle était connecté à une dynamo qui produisait 7,5 kilowatts (10,1 hp) d'électricité. L'invention de la turbine à vapeur de Parsons a rendu possible l'électricité bon marché et abondante et a révolutionné le transport maritime et la guerre navale. La conception de Parsons était un type de réaction. Son brevet a été autorisé et la turbine a été mise à l'échelle peu de temps après par un Américain, George Westinghouse. La turbine Parsons s'est également avérée facile à mettre à l'échelle. Parsons a eu la satisfaction de voir son invention adoptée pour toutes les grandes centrales électriques du monde, et la taille des générateurs était passée de ses premiers 7,5 kilowatts (10,1 ch) installés à des unités d'une capacité de 50 000 kilowatts (67 000 ch). Pendant la durée de vie de Parsons, la capacité de production d'une unité a été multipliée par environ 10 000, et la production totale des turbogénérateurs construits par sa société CA Parsons and Company et par leurs titulaires de permis, à des fins terrestres seulement, avait dépassé trente millions de chevaux- vapeur. D'autres variantes de turbines ont été développées qui fonctionnent efficacement avec la vapeur. La turbine de Laval (inventée par Gustaf de Laval) a accéléré la vapeur à pleine vitesse avant de la faire tourner contre une aube de turbine. La turbine à impulsions de De Laval uploads/Industriel/ memoire-t-a-v-ok.pdf