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Moteurs à combustion Moteurs à combustion interne interne 4 4ième ième partie p

Moteurs à combustion Moteurs à combustion interne interne 4 4ième ième partie partie Machines à flux continu Machines à flux continu I- Turbines à gaz I- Turbines à gaz I-1Principe de fonctionnement I-1Principe de fonctionnement La turbine du département I-1-1 Les turbines terrestres I-1-1 Les turbines terrestres Compresseur Chambre de combustion Turbine Une turbine Industrielle Compresseur Chambre de combustion Turbine I-1-2 Les turbines I-1-2 Les turbines aéronautiques aéronautiques Corps basse pression Corps haute pression Larzac (Alfajet) Réacteur double flux: Taux de dérivation 53% Poussée : 1320daN NHP : 22750 tr/mn NBP : 17000 tr/mn Masse : 290kg Tuyères Chambre de combustion Olympus (concorde) Chambre de combustion Turboréacteur simple flux avec post-combustion: Masse: 3360kg Poussée:13310daN NHP: 8530tr/mn NBP: 6500tr/mn. Compresseur Turbine Chambre de postcombustion Tuyère Silencieux et rétropropulsion I-1-3 Éléments constitutifs I-1-3 Éléments constitutifs Grille d’aubes de compresseur Grille d’aubes de compresseur Dans l’exemple: Va1=100m/s, Ve=200m/s et =1kg/m3 => p3/p1=1,4 Dans la pratique: p3/p1 n’excède jamais 1,25 pour un compresseur axial par contre pour un compresseur centrifuge p3/p1 peut aller jusqu’à 3 Grille d’aubes de turbine Grille d’aubes de turbine Les taux de détente sont de l’ordre de l’ordre de 3 à 4 I-2 Cycle élémentaire des turbines à gaz I-2 Cycle élémentaire des turbines à gaz Entrée i pi, Ti, hi Sortie i+1 pi+1, Ti+1, hi+1 i i i i i i h h qe wi       1 1 , 1 , Système ouvert => a) a) Évolution 1-2 Évolution 1-2 Si elle était réversible: Rendement isentropique:          c T T   ) 1 ( 1 1 2 c) c) Évolution 3-4 Évolution 3-4 b) Évolution 2-3 b) Évolution 2-3 isd id d w w   Rendement isentropique: d) Travail et d) Travail et rendement rendement Simplification : Simplification :  c c et et  d d=1 => cycle de Brayton-Joules: =1 => cycle de Brayton-Joules: Taux de compression optimum du cycle réel (travail maximum): Courbes caractéristiques pour une machine moderne I-3 Cycles à rendement maximum I-3 Cycles à rendement maximum Le rendement d’Ericsson est identique au rendement de Carnot: Cycle d’Ericsson a) cycle à régénération a) cycle à régénération b) Approche pratique du cycle d’Ericsson: b) Approche pratique du cycle d’Ericsson: Compression refroidie, régénération et réchauffe I-4 Turboréacteur I-4 Turboréacteur  I-4 Gaz réel I-4 Gaz réel Gaz pseudo idéal : Gaz pseudo idéal :     T T Cp CpdT T h 273 ) 273 ( ) ( ) 273 ( ) 273 ( 273 273          R R F F T R T F T Cp T Cp dT Cp dT Cp h R F ) ( 1 2 273 273 1 2 T T Cp dT Cp CpdT h T T        Déterminer la chaleur de combustion faire : Le travail d’un compresseur ou d’une turbine : ) (T Cp Cp  Si l’évolution de Cp est linéaire:  Cp II-4 Chambre de turbines à gaz 1°) Problèmes particuliers Travail indiqué faible=>débit important Aubes très sollicitées (F. centrifuges) et toujours en contact avec le fluide chaud T°C sortie limitée et homogène? Richesse globale faible (0,1 à 0,5) Rendement, perte de charge? Stabilité? qm V tséjour   Vitesse<30m/s Foyer>3ms Chambre>5ms 2°) Configuration géométrique 3°) Essais de chambre 300 8 , 1 2 T e Vp qma   Charge aérodynamique: Stabilité Rendement Altitude Régime 5°) exemple de réalisation II- Turbines à vapeur II- Turbines à vapeur Intérêt de la vapeur dans l’industrie: Intérêt de la vapeur dans l’industrie: - Lyophilisation (café, lait…) - Lyophilisation (café, lait…) - Séchage (pâte à papier, fourrage…) - Séchage (pâte à papier, fourrage…) - Cuisson, stérilisation… - Cuisson, stérilisation… =>Diminution du coût de transport, conserverie. =>Diminution du coût de transport, conserverie. La force motrice La force motrice - Usines d’électricité (détente totale) - Usines d’électricité (détente totale) - Autosuffisance industrielle (détente hybride) - Autosuffisance industrielle (détente hybride) - Cogénération (UEM) - Cogénération (UEM) II-1 Principe de fonctionnement II-1 Principe de fonctionnement Régulateur Palier Garnitures d’étanchéité Rotor Stator La turbine du département Limiteur Passage de la vapeur Passage de la vapeur Injecteur supersonique Rotor à aubes symétriques Stator Turbine à action: Turbine de centrale à combustible fossile Corps HP Corps MP Corps BP Rotor BP de turbine nucléaire 1300MW 1800tr/mn II-2 Cycle élémentaire II-2 Cycle élémentaire Dans les cycles à vapeur: température et pression sont dépendantes Inconvénients de ce cycle: -TC <350°C (fossile) 285°C (nucléaire) : limitée par Tcritique de l’eau (374°C) Respectivement: 165bar 53% et 70bar 47% pour TF=20°C - Partie 2-3=>réduction du rendement / Carnot -Détente 4-5 humide (rendement, maintenance) Vvapeur=650m/s -TF>35°C limitée par le volume de la vapeur à basse température (grandes dimensions des étages BP, prix) Taux de détente 3500 (37étages de =1,25), SsortieBP=35m2 II-3 Soutirage et réchauffe II-3 Soutirage et réchauffe Rankine: le soutirage Surchauffe: Hirn (fossiles) Limite actuelle T4’=540°C Resurchauffe: PWR T4’<285°C II-4 Cycle Mixte II-4 Cycle Mixte Gaz Vapeur II-5 Combinaison de cycles à vapeurs II-5 Combinaison de cycles à vapeurs Diagramme de Mollier Diagramme de Mollier uploads/Industriel/ moteurs-a-combustion-interne.pdf