Rendement thermique et systèmes d'eau

Rendement thermique

• Le travail accompli (W) est égal à la différence entre l'enthalpie à l'entrée et à la sortie de la turbine, soit 862,5 kJ/kg.
• La chaleur fournie (Q) est égale à la différence entre l'enthalpie à l'entrée de la turbine et l'enthalpie de l'eau au puits thermodynamique, soit 2733,7 kJ/kg.
• Le rendement thermique est égal au rapport travail accompli/chaleur fournie, soit 31,55%.
• La valeur du travail accompli/chaleur fournie représente 31,55 %, soit un rendement thermique de 31,55 %.
• Ce rendement thermique représente une amélioration de 5,55 % par rapport à un système sans réchauffeur.

Systèmes d’eau d’alimentation fermés

• Le diagrammes précédents montrent des puits thermométriques ouverts.
• L’eau d’alimentation dans une chaudière à haute pression doit contenir un minimum d’oxygène.
• Les systèmes d’eau d’alimentation fermée isolent le système de tout contact avec l’atmosphère.
• Le condensat du condenseur est aspiré directement dans l’aspiration des pompes d’extraction et acheminé à la chaudière par la pompe d’eau d’alimentation.
• Dans un système fermé, il faut prévoir des variations de demande d’eau d’alimentation de la chaudière.
• Une réserve de condensat doit exister pour absorber ces variations.
• Plusieurs méthodes sont possibles:
  • Un réservoir-tampon relié par un robinet d'alimentation automatique vers le condenseur.
  • Des réservoirs-tampons installés en position élevée et reliés à l'aspiration de la pompe d'alimentation.
  • Un dégazeur avec une grande capacité d'emmagasinage.

Chauffage d’eau d’alimentation

• Le réchauffeur 1 a un débit massique de vapeur de 0,0728 kg.
• Le réchauffeur 2 a un débit massique de vapeur de 0,0494 kg.
• Le réchauffeur 3 a un débit massique de vapeur de 0,1123 kg.
• La masse totale de vapeur purgée de chaque 1 kg qui entre dans la turbine est de 0,2345 kg ou 23,45 %.
• La chaleur disponible chute en kJ, de l'entrée de la turbine à l'échappement et entre les points de purge.

Rendement de Rankine

• Le travail accompli/kg de vapeur qui circule est de 1076,7 kJ/kg.
• La chaleur fournie est de 3329,4 - 742,8 = 2586,6 kJ/kg.
• Le rendement thermique est de 1076,7/2586,6 = 41,63 %.
• Le rendement de Rankine (sans réchauffeur) est de 38,21%
• L'ajout de réchauffeurs dans un cycle de Rankine augmente le rendement de 3,42 %

Réchauffeurs d’eau d’alimentation à basse pression

• Les conceptions des réchauffeurs d’eau d’alimentation à basse pression sont semblables:
  • Les tubes qui acheminent l'eau d'alimentation sont dilatés dans les plaques tubulaires à chaque extrémité.
  • La dilatation relative est permise par une pièce de dilatation installée dans la calandre du réchauffeur.
• Les matériaux choisis dans la construction de ces réchauffeurs à basse pression sont un acier doux soudé pour les calandres, la fonte ou l'acier pour les boîtes à eau et le cuivre, le laiton ou un alliage des deux pour les tubes.
• Le condensat sort du bas et rejoint le système de drainage des réchauffeurs.
• Les produits purgés en cascade des réchauffeurs suivants dans la ligne entrent dans la calandre près du bas.

Désaérateur

• Le désaérateur sert à réchauffer l'eau d'alimentation et à éliminer l'oxygène et les autres gaz entraînés.
• Il est combiné à un réservoir d'emmagasinage de capacité suffisante pour absorber les fluctuations de demande en alimentation dans le système.
• L'eau d'alimentation qui arrive du réchauffeur à basse pression passe dans les tubes du condenseur de vapeur et dans les chambres du dégazeur.
• La vapeur purgée est acheminée dans cette douche d'eau qui tombe.

Ce quiz aborde le rendement thermique des turbines et les systèmes d'eau d'alimentation fermés. Vous découvrirez les concepts clés tels que le travail accompli et la chaleur fournie, ainsi que l'importance du rendement thermique dans les systèmes à haute pression. Testez vos connaissances sur ces sujets cruciaux en ingénierie thermique.