Etude d’ une installation thermique motrice.

Cycle de RANKINE

Influence de la grandeur pression sur l’ efficacité e du cycle de RANKINE.

Ø      Influence de la pression p2 au condenseur :

La transformation concernée est la transformation DE : il s’ agit du transfert thermique du fluide moteur vers le fluide du circuit de refroidissement.

La transformation DE étant située dans le domaine {liq+vap} de l’ eau, la pression de changement d’ état p2 est liée à la température T2 du changement d’ état ; Or celle-ci doit rester supérieure à la température maximale notée TER de l’ eau du circuit de refroidissement pour assurer le transfert thermique spontané du fluide «  chaud » (fluide moteur) vers le fluide « froid » ( eau de refroidissement ER).

La pression p2 est choisie la plus basse possible en respectant la contrainte liée aux températures T2 et TER . Il en résulte :

·  Une augmentation de l’ efficacité e du cycle : aspect bénéfique.

·  Une diminution du titre x du mélange : aspect négatif puisque les aubages mobiles situés en bout d’ arbre de la turbine seront soumis à une érosion plus rapide.

Exemple :      La pression à la chaudière est constante et égale à p1 = 80 bars ( soit T1 = 295 °C)

p2 (bar)

T2(°C)

x

h D (kJ.kg -1)

Efficacité e du cycle

0,0424

30

0,662

1735

0,389

0,0738

40

0,673

1787

0,375
Placer le pointeur de la souris sur le bouton pour visualiser les différences lorsque
Situation avec p2 = 0,0424 bar ( soit T2 = 30 °C)

 

 

 

 

 

 

 

Ø      Influence de la pression p1 à la chaudière :

Une augmentation de la pression de changement d’ état (liquide-vapeur) dans le GV a pour effet une augmentation de l’ efficacité du cycle de Rankine et une diminution (modérée) du titre x du ‘’mélange’’ {liq+vap}  en sortie turbine (point D).

Note : Pour ce qui concerne les centrales thermiques nucléaires (type REP équipant le parc français), la température de sortie de la vapeur saturante sortant du GV est limitée par la température du fluide (eau) du circuit primaire qui doit être impérativement inférieure à la température critique (374,15 °C) ;

Exemple :      La pression au condenseur est constante et égale à p2 = 0,0424 bar

  p1 (bar)    

h C (kJ.kg –1)

xD

h D (kJ.kg –1)

Efficacité e du cycle
55,1

2790

0,685

1791

0,375
80

2758

0,662

1735

0,389
Placer le pointeur de la souris sur le bouton pour visualiser les différences lorsque
Situation avec p1 = 80 bar ( soit T1 = 295°C)

 

 

 

 

 

 

 

 

CONCLUSION :

L' efficacité e du cycle de RANKINE sera améliorée soit :

( le titre x à la sortie de la turbine diminuant dans les 2 cas de figure précédents).

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Richard Mauduit