Evolution de la Centrale Thermique PDF

## TROISIÈME PARTIE FORCES MOTRICES ### ÉVOLUTION DE LA CENTRALE THERMIQUE **Première classe Neuvième leçon** Une centrale thermique peut être très simple comprenant seulement les éléments essentiels de base ou très complexe incorporant toutes les améliorations modernes possibles. Nous décrirons...

## TROISIÈME PARTIE FORCES MOTRICES ### ÉVOLUTION DE LA CENTRALE THERMIQUE **Première classe Neuvième leçon** Une centrale thermique peut être très simple comprenant seulement les éléments essentiels de base ou très complexe incorporant toutes les améliorations modernes possibles. Nous décrirons dans la leçon certains progrès importants dans la centrale thermique conventionnelle et nous mentionnerons certaines combinaisons de cycles. ### Cycle simple Une centrale thermique du type le plus simple est illustrée à la figure 1. Une chaudière alimente de la vapeur à la force motrice, dans ce cas-ci une turbine, pour produire de la puissance. Dans ce système, les opérations de base sont : 1. le pompage de l'eau d'alimentation dans la chaudière à vapeur; 2. l'évaporation de l'eau à haute pression par transfert de chaleur dans la chaudière; et 3. la dilatation de la vapeur dans un moteur ou une turbine pour produire le travail de l'arbre. Le diagramme montre la turbine qui travaille sans condensation, c'est-à-dire qu'elle évacue à l'atmosphère. La puissance de la turbine est augmentée par l'ajout d'un condenseur. La chaleur perdue qui s'échappe dans les gaz de combustion de la chaudière est réduite en ajoutant un économiseur pour chauffer l'eau d'alimentation avant qu'elle entre dans la chaudière et un réchauffeur d'air pour augmenter la température de l'air de combustion vers le foyer. L'enthalpie de la vapeur est augmentée par l'utilisation d'un surchauffeur qui accroît l'intervalle de température à laquelle la vapeur est employée dans la force motrice et réduit les pertes par condensation. Le diagramme de la figure 2 représente cette installation. Nous avons traité séparément du condenseur, de l'économiseur, du réchauffeur d'air et du surchauffeur dans d'autres parties du cours et nous ne les reprendrons pas. Nous porterons une attention aux améliorations obtenues dans l'exploitation d'une centrale thermique par l'utilisation de la chauffe de régénération de l'eau d'alimentation et du réchauffage de la vapeur. ### Cycle de régénération Comme nous l'avons mentionné dans la première leçon de la présente partie, une centrale thermique est comparée au cycle de Rankine qui représente le cycle idéal dans ce cas. De plus, nous vous rappelons que le cycle de Rankine est moins efficace que le cycle de Carnot (entre les mêmes limites de température). La figure 3 illustre les diagrammes superposés de ces deux cycles dans un diagramme de TS. Le cycle de Carnot est indiqué par les points 1, 2, 3, et 4 et le cycle de Rankine par les points 1, 2, 3 et 5. Dans chaque cas, la ligne 1 - 2 représente la chaleur ajoutée au fluide de travail (eau et vapeur) dans la chaudière. Ceci se déroule à une température de saturation T. La surchauffe est omise aux fins de simplicité et la vapeur sort sèche et saturée de la chaudière au point 2. La ligne 2 - 3 représente la dilatation adiabatique dans la turbine, les lignes 3-4 et 3 - 5 le rejet de la chaleur dans le condenseur et enfin la ligne 4 - 1 (Carnot) représente la recompression adiabatique au point 1. La ligne 5 -1 (Rankine) montre la recompression du fluide, mais dans ce cas la vapeur se condense complètement dans le condenseur, le point 5 étant sur la ligne d'eau. La principale différence entre les deux cycles réside dans le fait que le cycle de Carnot exige que toute la chaleur soit ajoutée à la température supérieure et rejetée à la température inférieure alors que le cycle de Rankine exige que toute la chaleur soit ajoutée à une pression constante et rejetée à une pression constante. ### Cycle de Rankine avec chauffe d'alimentation Cet ajout de chaleur à une pression constante se fait partiellement en ajoutant de la chaleur à l'eau d'alimentation avant qu'elle entre dans la chaudière (ligne 5 - 1) et partiellement dans la chaudière (ligne 1 - 2). Si la chaleur ajoutée à l'eau d'alimentation est extraite de la vapeur pendant sa dilatation dans la turbine, le diagramme de Rankine est formé de 1 - 2 - 10 et 5 à la figure 4. L'aire 2 - 3 - 10 représente la chaleur extraite de la vapeur pour chauffer l'eau d'alimentation. Comme l'aire 2 - 3 - 10 est conçue pour égaler l'aire 1 - 4 - 5, il s'ensuit que les aires 1 - 2 -3-4 et 1-2-10-5 sont égales. Dans ce cas, le rendement du cycle de Rankine ainsi modifié devient égal au cycle de Carnot. Il s'agit du principe fondamental de la chauffe de régénération de l'alimentation. Afin d'obtenir un tel transfert de chaleur, l'eau d'alimentation doit continuellement prendre la chaleur de la vapeur à mesure qu'elle se dilate dans la turbine. Ce concept est illustré par le diagramme de la figure 5. L'eau d'alimentation circule dans un espace annulaire entourant l'enveloppe de la turbine. La température de l'alimentation est augmentée et égale celle de la vapeur de n'importe quelle section et enfin, à la température $T_1$. Consultez la figure 4. Un tel arrangement n'est évidemment pas possible dans la pratique. La méthode adoptée consiste à purger une portion de la vapeur qui se dilate dans la turbine à un nombre de points et à l'utiliser pour augmenter la température de l'eau d'alimentation dans des réchauffeurs d'eau séparés. La purge de la vapeur de la turbine de cette manière réduit la quantité totale de travail qu'elle peut accomplir dans la turbine, mais la chaleur latente dans la vapeur purgée est utile dans les réchauffeurs d'alimentation. Cette chaleur serait rejetée dans le condenseur si la vapeur était dilatée jusqu'à l'échappement de la turbine. Le nombre d'étapes de chauffe d'alimentation en vapeur purgée dans une installation à turbine dépend de l'équilibre du gain en rendement par rapport au coût et aux complications de l'installation additionnelle. C'est l'ingénieur de conception qui le détermine. Dans les grandes installations, il y a jusqu'à sept étapes de chauffe et la vapeur purgée totale est de 25% de la quantité qui circule dans le robinet d'arrêt de la turbine. Les conditions idéales de transfert de chaleur dans les réchauffeurs d'alimentation sont que la vapeur purgée se condense suffisamment, c'est-à-dire donne sa surchauffe (s'il y en a) et toute sa chaleur latente, et reste à la température de saturation selon sa pression. L'eau d'alimentation doit atteindre cette température avant de sortir du réchauffeur. Nous supposons que c'est le cas dans les exemples que nous donnons dans la leçon. En fait, ces conditions sont obtenues si les réchauffeurs d'alimentation sont du type à contact ou ouvert où la vapeur purgée et l'eau d'alimentation sont mélangées ensemble dans le corps du réchauffeur. Ceci signifie toutefois que l'eau d'alimentation et la vapeur doivent avoir la même pression et cela se produit seulement dans une section limitée du cycle de chauffe de régénération de l'eau d'alimentation. Dans les étages à basse pression, la vapeur purgée est sous la pression atmosphérique et dans les étages à haute pression, l'eau d'alimentation est à un intervalle de pression de pleine alimentation. C'est pourquoi un cycle de chauffe de régénération de l'alimentation utilise toujours des réchauffeurs fermés ou de surface, sauf lorsqu'un dégazeur est inclus, il fonctionne alors comme un réchauffeur ouvert. Sa position dans le cycle est choisie de sorte que la vapeur purgée et les pressions d'eau d'alimentation sont égales et les deux sont mélangées dans le réservoir. Dans le réchauffeur de surface, l'eau d'alimentation est acheminée dans des tubes de petit diamètre disposés en rangées et la vapeur purgée passe à l'extérieur des tubes. Le tout est contenu dans le corps ou l'enveloppe du réchauffeur. Lorsque des réchauffeurs de surface sont employés, un gradient de température doit exister entre la vapeur et l'eau afin de causer un flux de chaleur dans le métal des tubes, ce qui signifie que la température de l'alimentation qui sort du réchauffeur est toujours inférieure à celle de la vapeur purgée de la turbine. C'est ce qu'on appelle la différence finale; en pratique elle est de 5 °C. Le fonctionnement de ces réchauffeurs de surface est complètement automatique une fois qu'ils sont mis en service avec les robinets d'alimentation et de vapeur purgée ouverts. La quantité de vapeur aspirée dans les réchauffeurs après avoir haussé la pression à la valeur de travail dépend de la condensation et donc de la quantité et de la température d'eau d'alimentation qui passe dans les tubes. La vapeur se condense dans le réchauffeur jusqu'à ce que la température de l'alimentation soit augmentée à quelques degrés de la température de saturation, puis elle maintient l'alimentation à cette température. Le débit de la vapeur condensée est réglé par un diaphragme ou un col de venturi à la sortie. Les figures 6 et 7 illustrent deux méthodes différentes d'élimination de la vapeur purgée après sa condensation dans les réchauffeurs d'alimentation. Dans la figure 6, le condensat est recueilli de chaque réchauffeur par une pompe de drainage et pompé dans la conduite d'alimentation qui sort du réchauffeur. Quant au condensat de la figure 7, il passe dans une série de robinets de drainage en cascade, chacun faisant passer le condensat d'un réchauffeur à l'espace de vapeur du réchauffeur suivant, à pression plus basse, jusqu'à ce qu'il arrive au puits thermométrique. Ces diagrammes ne comprennent pas les pompes à condensat ou les pompes d'alimentation qui sont omises pour des raisons de simplicité. L'exemple qui suit montre une méthode pour calculer l'amélioration dans le rendement du cycle en raison de l'inclusion du réchauffeur de vapeur purgée. ### Exemple 1 Trouvons l'amélioration de rendement obtenue si un seul étage de chauffe de régénération de l'eau d'alimentation est ajouté à une turbine à vapeur dont les conditions d'entrée sont une pression de 2000 kPa et une température de 250 °C et qui évacue au condenseur à une pression de 7,5 kPa. La vapeur pour réchauffer l'eau d'alimentation est extraite de la turbine à une pression de 200 kPa. Supposons une dilatation isentropique de la vapeur dans la turbine et des conditions idéales de transfert de chaleur dans le réchauffeur d'eau d'alimentation. ### Solution Le schéma (a) de la figure 8 représente l'arrangement et le diagramme (b), une section d'un diagramme de Mollier montrant la dilatation dans la turbine. Disons qu'un kilogramme de vapeur entre dans la turbine (point A sur le diagramme) et disons que m kg est purgé à 200 kPa (point B); alors (1 - m) kg est évacué au condenseur (point C). Ce (1 - m) kg passe dans le puits thermométrique et le réchauffeur d'alimentation. La quantité de m kg de vapeur purgée de la turbine est condensée dans le réchauffeur d'alimentation et retournée à la conduite d'alimentation par la pompe de drainage. Le diagramme de Mollier et les tables de vapeur donnent l'enthalpie de la vapeur et de l'eau en kJ/kg à divers points dans le cycle. Puisqu'un transfert de chaleur idéal est supposé dans le réchauffeur d'eau d'alimentation, l'eau d'alimentation qui sort et le condensat sont à la même température de saturation que la vapeur purgée qui entre. Un bilan thermique peut maintenant être établi pour le réchauffeur d'alimentation. chaleur qui entre m kg x 2485 kJ/kg + (1 - m) kg x 168,8 kJ/kg = = = chaleur qui sort m kg x 504,71 kJ/kg + (1-m) kg x 504,7 kJ/kg 504,7-168,8 2485-168,8 0,145 kg Ainsi, 0,145 kg de vapeur est purgé au réchauffeur d'eau d'alimentation à partir de chaque kilogramme de vapeur admis dans la turbine ou 14,5% du débit total de vapeur. La chaleur convertie en travail dans la turbine = = = 1 x $(H_A -H_B) + (1 - M) (H_B – H_C)$ (2902,5-2485) + 0,855(2485 - 2040) 417,5 + 0,855 x 445 798 kJ/kg (où $H$ = enthalpie/kg de vapeur) chaleur fournie au cycle 1 x (2902,5 – 504,7) = 2397,8 kJ/kg travail accompli rendement thermique = chaleur fournie = 798 2397,8 = 33,3% Sans chauffe de l'eau d'alimentation, le cycle est simplement un cycle de Rankine qui travaille entre les mêmes conditions initiales et finales. Ici, le travail accompli = $H_A – H_C$ = 2902,5 - 2040 862,5 kJ/kg chaleur fournie = = $H_A-h_F$ 2902,5-168,8 2733,7 kJ/kg (où $h_F$ = enthalpie/kg d'eau au puits thermométrique) rendement thermique = 862,5 2733,7 = 31,55% pourcentage d'amélioration = 33,3-31,55 31,55 = 5,55% ### Systèmes d'eau d'alimentation fermés Les diagrammes que nous avons vus jusqu'à maintenant dans la leçon montrent des puits thermométriques ouverts. Le fonctionnement d'une chaudière à haute pression exige que la teneur en oxygène de l'eau d'alimentation soit maintenue à un minimum absolu. C'est pourquoi les systèmes d'eau d'alimentation fermés ont été adoptés. Fermé dans ce cas signifie fermé de tout contact avec l'atmosphère. La figure 9 représente un système d'eau d'alimentation ouvert et la figure 10, un système fermé. Le condensat du condenseur dans le système illustré à la figure 10 est aspiré directement dans l'aspiration des pompes d'extraction et acheminé à la chaudière par la pompe d'eau d'alimentation. Lorsque le système comprend la chauffe de régénération d'eau d'alimentation, la pompe d'extraction fournit la puissance de pompage pour la section à basse pression des réchauffeurs. Les pompes d'alimentation de la chaudière acheminent l'eau dans la section à haute pression et dans la chaudière. Dans un tel système, il faut prévoir les variations de demande d'eau d'alimentation de la chaudière. Pendant les changements de charge, la quantité d'eau exigée comme alimentation pour la chaudière est momentanément plus grande ou plus petite que celle acheminée comme condensat du condenseur de la turbine. Un espace de réserve de condensat doit exister pour absorber ces variations. Il y a plusieurs façons de le faire : 1. par une réserve de condensat dans des réservoirs-tampons reliés par un robinet d'alimentation automatique vers le condenseur; 2. par des réservoirs-tampons semblables installés dans une position élevée et reliés à l'aspiration de la pompe d'alimentation; et 3. par un dégazeur avec une grande capacité d'emmagasinage. L'arrangement suggéré dans l'élément (1) ci-dessus est illustré schématiquement à la figure 11. Le réservoir d'alimentation F alimente l'espace de stockage pour équilibrer les différences de la demande sur la pompe d'alimentation J et l'alimentation du condensat à la pompe d'extraction K. Le niveau d'eau dans le puits du condenseur B déplace les flotteurs C et D de telle sorte qu'à bas niveau, le robinet E est ouvert, admettant ainsi l'eau du réservoir F au condenseur A à un niveau élevé. Le robinet G est ouvert pour retourner l'excès d'eau à la sortie de la pompe d'extraction K au réservoir F. Le fonctionnement des flotteurs C et D et leurs robinets E et G peuvent être combinés dans un « robinet d'eau d'alimentation fermé » comme à la figure 12. Le robinet est installé à côté du puits du condenseur. Il maintient un niveau constant de condensat dans le puits en prenant l'eau du réservoir d'alimentation ou en la retournant à celui-ci. Le flotteur F combine les actions des flotteurs C et D de la figure 11 et suit le mouvement du niveau d'eau dans le puits du condenseur. Le mouvement de F actionne le robinet D qui commande la sortie d'eau du cylindre C. L'entrée de C est maintenue constante par les robinets U et V de sorte que les variations de D règlent la pression du piston principal du robinet dans le cylindre C. Un haut niveau de F ouvre le refoulement de la pompe d'extraction vers le réservoir d'eau d'alimentation et un bas niveau ferme le refoulement et ouvre le réservoir d'eau d'alimentation au condenseur. La figure 13 illustre un robinet d'eau d'alimentation fermé d'une construction différente. L'arrangement de condensat de réserve décrit au point (2) est à autorégulation puisque l'élévation du réservoir-tampon est choisie pour donner une hauteur de refoulement à l'aspiration de la pompe d'alimentation qui équivaut aux conditions normales de pression de marche uniforme. Une demande accrue sur la pompe réduit sa pression d'aspiration et l'eau sort du réservoir-tampon pour compenser ce fait et vice versa en cas de charge légère, c'est-à-dire que la pression d'aspiration de la pompe d'alimentation augmente et retourne l'excès d'eau au stockage. Dans l'arrangement du troisième point, l'eau de réserve est assurée par l'inclusion d'un dégazeur de grande capacité d'emmagasinage au lieu du réservoir-tampon. Dans ce cas, toute l'eau d'alimentation passe dans le dégazeur et se rend à son réservoir. Les changements de niveau dans le réservoir prennent soin des variations de la demande sur la pompe d'alimentation. La figure 14 montre un système de chauffe de l'eau d'alimentation à cinq étapes. Le dégazeur sert d'étape de chauffe à basse pression. Notez que le réservoir d'emmagasinage de réserve prend soin des variations extrêmes du niveau du réservoir d'emmagasinage du dégazeur en actionnant les robinets de contrôle à flotteur. Le dégazeur et les réservoirs sont placés suffisamment haut pour maintenir une pression qui empêche toute possibilité de détente dans l'aspiration de la pompe d'alimentation. L'eau d'alimentation est recueillie comme condensat du puits du condenseur par la pompe d'extraction et refoulée dans les condenseurs de l'éjecteur, le réchauffeur nº 1 (ou à basse pression), le condenseur de vapeur d'étanchéité, le réchauffeur n° 2 et le dégazeur. Elle tombe par gravité à l'aspiration de la pompe d'alimentation de la chaudière et elle est refoulée par les réchauffeurs nºs 3 et 4 (à haute pression) vers la chaudière. Les produits purgés des réchauffeurs nºs 2, 3 et 4 sont acheminés dans des chambres de détente vers une pompe de vidange, puis retournés au système d'alimentation. Toute vapeur présente dans les boîtes de détente est évacuée à la conduite de vapeur de purge correspondante. Les produits purgés du réchauffeur nº 1 sont acheminés à la boîte de détente du condenseur et leur chaleur est conservée, les mélangeant avec le condensat. L'exemple qui suit indique une méthode de calcul de l'amélioration du rendement du cycle à la suite de l'inclusion de trois étapes de chauffe de l'alimentation. Dans ce cas, les produits purgés sont retournés en cascade par un refroidisseur de produits purgés et dans le condenseur. ### Exemple 2 Déterminons le pourcentage de vapeur purgée et l'amélioration du rendement qui s'ensuit si trois étapes de chauffe de l'alimentation sont ajoutées à une installation de turbine à vapeur dans laquelle la vapeur au robinet d'arrêt de la turbine est à une pression de 4000 kPa, à une température de 450 °C et l'échappement du condenseur est à une pression de 5 kPa. Les pressions de vapeur aux trois points de purge sont de 900 kPa, 350 kPa et 150 kPa. Supposons une dilatation isentropique dans la turbine et des conditions idéales de transfert de chaleur dans les réchauffeurs d'alimentation. Supposons également que le refroidisseur des produits purgés abaisse la température des produits purgés combinés des réchauffeurs à la température du condenseur. Le croquis (a) de la figure 15 représente l'arrangement et le diagramme (b) montre une section du diagramme de Mollier qui illustre la dilatation. À partir du diagramme de Mollier, ou du diagramme d'enthalpie-entropie, en utilisant une ligne de dilatation isentropique, l'enthalpie de 1 kg de vapeur à chaque point est indiquée et les températures de saturation sont déterminées à l'aide des tables de vapeur comme suit : entrée de la turbine 4000 kPa $H$ = 3329,4 kJ temp. sat.. 250,4°C premier point de soutirage 900 kPa $H$ = 2920 kJ temp. sat. 175,4°C deuxième point de soutirage 350 kPa $H$ = 2725 kJ temp. sat. 138,9°C troisième point de soutirage 150 kPa $H$ = 2585 kJ temp. sat. 111,4°C échappement de la turbine 5 kPa $H$ = 2110 kJ temp. sat. 32,9°C où $H$ = l'enthalpie, en kJ/kg de vapeur; et $h_f$ = l'enthalpie, en kJ/kg d'eau Si nous prenons 1 kg de vapeur qui circule dans la turbine et la masse de la vapeur purgée est de $W_1$ kg au premier point, $W_2$ kg au deuxième point et $W_3$ kg au troisième, nous pouvons établir un bilan thermique pour chaque réchauffeur comme nous l'avons fait pour l'exemple 1. Notez qu'étant donné que les produits purgés des réchauffeurs sont retournés en cascade au condenseur, la quantité de condensat qui sort comme eau d'alimentation égale le 1 kg initial. Cette quantité circule dans le refroidisseur des produits purgés et chaque réchauffeur à tour de rôle. Pour le réchauffeur 1 Chaleur qui entre = chaleur qui sort $(2920 x W_1)$ kg + 584,3 x 1 kg = $(742,8 x W_1)$ kg + 742,8 x 1 kg $W_1$ = 158,5 2177,2 = 0,0728 kg Pour le réchauffeur 2 $(2725 x W_2)$ + 467,1 + $(742,8 x 0,0728)$ = 584,3 + 584,3 $(0,0728 + W_2)$ $W_2$ = 105,66 2140,7 = 0,0494 kg Pour le réchauffeur 3 $(2585 W_3) + 584,3 (W_1 + W_2) + 1 x h = 467,1 (W_1 + W_2 + W_3) + 467,1$ (Note: $h$ = l'enthalpie de l'eau qui sort du refroidisseur des produits purgés.) $2585 W_3+ (584,3 x 0,1222) + h$ = $(467,1 x 0,1222) + 467,1 W_3 + 467,1$ $2117,9 W_3 + h$ = 452,78 Équation 1 Pour le refroidisseur des produits purgés 137,8 + 467,1 $(W_1 + W_2+ W_3)$ = $h+ 137,82 (W_1 + W_2 + W_3)$ 137,8 + 467,1 $(0,1222 + W_3)$ = $h+ 137,82 (0,1222 + W_3)$ 329,3 $W_3-h$ = -178,04 Équation 2 2117,9 $W_3+ h$ = 452,78 Équation 1 En additionnant les équations (1) et (2) 2447,2 $W_3$ = 274,74 $W_3$ = 274,74 2447,2 = 0,1123 kg La masse totale de vapeur purgée de chaque 1 kg qui entre dans la turbine = $W_1+W_2+ W_3$ = 0,0728 + 0,0494 + 0,1123 = 0,2345 kg ou 23,45% (Rép.) La chaleur disponible chute en kJ, de l'entrée de la turbine à l'échappement et entre les points de purge. 3329,4-2920 = 409,4 kJ (entrée au 1er point de purge) 2920-2725 = 195 kJ (1er point de purge au 2e point de purge) 2725-2585 = 140 kJ (2e point de purge au 3e point de purge) 2585-2110 = 475 kJ (3e point de purge à l'échappement) Travail accompli/kg de vapeur qui circule = (1 x 409,4) + (0,9272 x 195) + (0,8778 x 140) + (0,7655 x 475) = 1076,7 kJ/kg travail accompli = 1076,7 kJ/kg chaleur fournie temp. de l'eau d'alim. H (Inlet) - $h_f$ (eau d'alimentation) temp. de saturation pour 900 kPa = = = = 175,4°C et $h_f$ = 742,8 kJ/kg 3329,4 - 742,8 = 2586,6 chaleur fournie = 2586,6 rendement thermique = travail accompli chaleur fournie = 1076,7 2586,6 = 41,63% = 41,63% rendement de Rankine (sans réchauffeur) = = $H_1 – H$ (échappement) $H_1-h$(échappement) 3329,4-2110 1219,4 3329,4-137,8 3191,6 41,63 38,21 = 38,21% = 38,21% 3,42% (Rép.) Il faut se rappeler que ces rendements calculés sont les rendements de cycle, c'est-à-dire qu'ils sont les maximums théoriques possibles pour le cycle en particulier. Dans une installation réelle, un nombre de pertes se produisent et réduisent le rendement obtenu bien en deçà du maximum théorique. Par exemple, il y a des pertes dans la turbine causées par le frottement, le rayonnement, les inefficacités des ailettes et autres, de sorte que le travail disponible est inférieur à celui qui équivaut aux chutes de chaleur adiabatique. C'est ce qu'on appelle le rapport de rendement de la turbine et il se situe à 80%. Il réduit le rendement net à 41,63 x 0,80 = 33,3. Le rendement de la chaudière est donc bon à 85%. Rendement net: 33,3 x 0,85 = 28,3%. Si la turbine commande une génératrice, son rendement est de 98%. Rendement net: 283 x 0,98 = 27,7%. Une portion de l'électricité produite doit fournir la puissance aux auxiliaires, à la pompe à eau de refroidissement, à la pompe d'extraction, aux ventilateurs de la chaudière, et autres. Elle correspond à une moyenne de 5% de l'électricité produite totale. En tenant compte de cela, le rendement net global devient : 27,7 x 0,95 = 26,4%. C'est le rendement d'un turboalternateur moderne à trois étapes de chauffe de régénération d'eau d'alimentation qui fonctionne à une pression de 4000 kPa et à une température de 450 °C. ### Réchauffeurs d'eau d'alimentation L'information qui suit donne les détails de la construction et de l'arrangement des réchauffeurs d'eau d'alimentation du type fermé utilisés dans un système de régénération. Dans la figure 14, vous constatez que l'eau d'alimentation dans son passage du condenseur à la chaudière reçoit de la chaleur des sources suivantes : 1. Condenseurs à jet Nous les avons décrits dans la sixième leçon de cette section et nous n'en parlerons pas davantage si ce n'est de signaler que la chaleur latente dans la vapeur alimentée aux jets des éjecteurs sert à chauffer l'eau d'alimentation. 2. Refroidisseur des produits purgés Si un refroidisseur des produits purgés est compris dans le système, il est habituellement placé entre les condenseurs à jet et le premier réchauffeur à basse pression (qui n'est pas illustré dans le système de la figure 14). Il s'agit d'un échangeur à calandre illustré à la figure 16. Ces refroidisseurs comportent normalement des tubes horizontaux; l'eau d'alimentation passe dans les tubes et les produits purgés collectifs entrent en haut de la calandre et sortent en bas. Un tube de niveau indique le niveau d'eau dans la calandre. 3. Réchauffeurs à basse pression Les figures 17 et 18 représentent une coupe longitudinale et une coupe transversale des réchauffeurs types à basse pression. Les conceptions sont semblables puisque les tubes qui acheminent l'eau d'alimentation sont dilatés dans les plaques tubulaires à chaque extrémité. La figure 17 illustre une conception de Metro-Vickers. L'eau entre et sort de la boîte à eau (fixe) en haut, la plaque tubulaire et la boîte à eau du bas étant disposées comme une plaque flottante, c'est-à-dire libre de se déplacer pour accommoder les différences relatives de dilatation entre les tubes et la calandre qui se produisent pendant la chauffe et le refroidissement. L'entrée de la vapeur purgée est sur le côté et les chicanes internes assurent plusieurs passages de la vapeur dans 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. La figure 18 montre une conception de C. A. Parsons. Dans ce cas, 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. L'excès de vapeur des presse-étoupe d'une turbine scellée à la vapeur est condensé en passant dans une petite calandre semblable aux réchauffeurs d'alimentation à basse pression. Ainsi, sa chaleur est transférée à l'eau d'alimentation. Il y a habituellement un tuyau d'évent atmosphérique à la sortie de vapeur des presse-étoupe de la turbine qui donne une indication visible de l'étanchéité satisfaisante de la vapeur. ### Désaérateur Le dégazeur sert à réchauffer l'eau d'alimentation et à éliminer l'oxygène et les autres gaz entraînés. Dans un système d'alimentation fermé, il est combiné à un réservoir d'emmagasinage de capacité suffisante pour absorber les fluctuations de demande en alimentation dans le système. La figure 19 représente une vue en coupe d'une unité de dégazage type et la figure 20, l'arrangement du condenseur de vapeur. Si vous consultez la figure 14, vous constaterez l'interconnexion entre ces éléments. 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. De là, elle circule sur des plateaux en acier galvanisé munis de plateaux perforés en laiton à chaque niveau. La vapeur purgée est acheminée dans cette douche d'eau qui tombe. En augmentant sa température, et avec un évent adéquat, les gaz entraînés sont éliminés. Ces gaz sortent du dégazeur avec la vapeur et passent dans les tubes du condenseur à vapeur. Dans ce récipient, la vapeur purgée est condensée et elle revient au réservoir d'emmagasinage du dégazeur. Les gaz non condensables sont soutirés au condenseur principal de la turbine d'où ils sont évacués à l'atmosphère par les … Notez que le dégazeur fonctionne selon le principe d'un réchauffeur d'eau d'alimentation ouvert. Cette méthode de dégazage mécanique s'est avérée très efficace. Il est intéressant de noter que le code d'essai des dégazeurs de l'ASME précise que l'équipement de dégazage est conçu pour réchauffer l'eau à la température de la vapeur saturée à la pression dans le dégazeur et il est également conçu pour réduire l'oxygène dans l'eau d'alimentation à une valeur faible. Si le réchauffeur est assuré de réduire l'oxygène à 0,005 cm³/L (0,007 ppm) ou moins, il est appelé dégazeur. S'il ne réduit l'oxygène qu'à 0,030 cm³/L (0