Cycles moteurs Centrale thermique à vapeur

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Pr. E. AFFAD
Pr. E. AFFAD FI_GIP_ONDA
FI_GIP_ONDA 1
1
Cycles moteurs
Cycles moteurs
Pr. E. AFFAD
Pr. E. AFFAD FI_GIP_ONDA
FI_GIP_ONDA 2
2
Centrale thermique
Centrale thermique à à
vapeur
vapeur

2
Pr. E. AFFAD
Pr. E. AFFAD FI_GIP_ONDA
FI_GIP_ONDA 3
3
Introduction
Introduction
La centrale thermique
La centrale thermique à àvapeur op vapeur opè ère selon re selon le cycle le cycle
Rankine
Rankine
Schéma de fonctionnement d'une centrale thermique
Le fluide actif: eau
Le fluide actif: eau
substance
substance à àchangement de changement de
phase
phase
Pr. E. AFFAD
Pr. E. AFFAD FI_GIP_ONDA
FI_GIP_ONDA 4
4
Le cycle de Rankine
Le cycle de Rankine
Il se compose de
Il se compose de
–
–1 1– –2 : 2 : pompage pompage
adiabatique
adiabatique et r et ré éversible versible
dans la pompe,
dans la pompe, à àpartir partir
d
d’ ’un un é état de liquide tat de liquide
satur
saturé é1 1
–
–2 2– –3 : 3 : é échange de change de
chaleur isobare
chaleur isobare dans la dans la
chaudi
chaudiè ère jusqu re jusqu’à ’à l l’é ’état tat
de vapeur satur
de vapeur saturé ée 3 e 3
–
–3 3– –4 : 4 : d dé étente tente
adiabatique
adiabatique et r et ré éversible versible
dans la turbine
dans la turbine
–
–4 4– –1 : 1 : é échange de change de
chaleur isobare
chaleur isobare dans le dans le
condenseur.
condenseur.
Cycle idéal des centrales thermiques à
vapeur dans le diagramme entropique T-S

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Pr. E. AFFAD
Pr. E. AFFAD FI_GIP_ONDA
FI_GIP_ONDA 5
5
Le rendement du cycle de Rankine
Le rendement du cycle de Rankine
Processus 1
Processus 1- -2 : pompe: compression isentropique: 2 : pompe: compression isentropique:
00
121212
12
=>−=
=
qethhw
ss
00
232323
23
=>−=
=
wethhQ
PP
Processus 2
Processus 2- -3 : 3 : é échauffement isobare chauffement isobare
Pr. E. AFFAD
Pr. E. AFFAD FI_GIP_ONDA
FI_GIP_ONDA 6
6
Le rendement du cycle de Rankine
Le rendement du cycle de Rankine
Processus 3
Processus 3- -4 : turbine: d 4 : turbine: dé étente isentropique: tente isentropique:
00
343434
34
=<−=
=
qethhw
ss
00
414141
41
=<−=
=
wethhQ
PP
Processus 4
Processus 4- -1 : Condensation isobare 1 : Condensation isobare

4
Pr. E. AFFAD
Pr. E. AFFAD FI_GIP_ONDA
FI_GIP_ONDA 7
7
Le rendement du cycle de Rankine
Le rendement du cycle de Rankine
Le travail net du cycle est:
Le travail net du cycle est:
3412
www
+
=
23
q
w
= η
Le rendement du cycle est donc:
Le rendement du cycle est donc:
On d
On dé éfinit aussi le rapport du travail: finit aussi le rapport du travail:
11
34
12
34
3412
<+=
+
==
−
w
w
www w
w
r
w
pompe
turbine
Pr. E. AFFAD
Pr. E. AFFAD FI_GIP_ONDA
FI_GIP_ONDA 8
8
Remarque
Remarque
L
L’ ’inverse du travail inverse du travail 1/w 1/w est tr est trè ès s
couramment utilis
couramment utilisé é: c : c’ ’est la est la
consommation sp
consommation spé écifique cifique de de
vapeur du cycle
vapeur du cycle

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Pr. E. AFFAD
Pr. E. AFFAD FI_GIP_ONDA
FI_GIP_ONDA 9
9
Le cycle de Rankine
Le cycle de Rankine
Une variante est
Une variante est le le
cycle de Hirn
cycle de Hirn
dans lequel la
dans lequel la
vapeur est
vapeur est
surchauff
surchauffé ée eavant avant
d
d’ ’être d être dé étendue. tendue.
C
C’ ’est cette variante est cette variante
qui est employ
qui est employé ée e
dans les centrales
dans les centrales
é
électriques. lectriques.
Surchauffe 3-3’
Pr. E. AFFAD
Pr. E. AFFAD FI_GIP_ONDA
FI_GIP_ONDA 10
10
Le cycle
Le cycle à à
resurchauffe
resurchauffe
L
L’ ’efficacit efficacité édu cycle ne du cycle ne
varie pratiquement pas,
varie pratiquement pas,
mais
mais la teneur en eau la teneur en eau
à
àl l’é ’échappement chappement
diminue
diminue. .
4-5: la resurchauffe