TURBINES À VAPEUR
Écoulement de la vapeur
Comme la vapeur traverse la turbine à une vitesse de l'ordre de plusieurs centaines de mètres par seconde, la durée de son séjour est très réduite, de sorte que les échanges de chaleur entre la vapeur et les parois sont négligeables ; par conséquent, l'écoulement de la vapeur peut être considéré comme adiabatique. Si, de plus, la turbine est supposée parfaite, l'écoulement est réversible et la transformation décrite par la vapeur est alors isentropique ; en assimilant la vapeur à un gaz parfait, elle peut être exprimée par la relation :
Désignons la pression et le volume massique de la vapeur au début de la détente par p0 et v0, à la fin de celle-ci, par p1 et v1. La détente a lieu dans un canal approprié constitué en fait par l'espace compris entre deux aubes fixes ; la vitesse à l'amont de ce canal étant supposée nulle, la vitesse à l'aval c est donnée par la relation :
Or, la relation entre le rapport v/c et le rapport m = p1/p0 passe par un minimum ; la valeur correspondante de m est le taux de détente critique mc donné par :
En introduisant mc dans (2), on obtient l'expression de la vitesse critique cc :
Quant aux valeurs correspondantes de la température et du volume massique, elles sont respectivement :
Les relations (5) et (7) permettent de trouver la valeur de la section de passage Sc lors de la détente critique d'un débit de vapeur égal à 1 kilogramme par seconde ; l'inverse de cette section, soit :
Vapeur saturée et surchauffée
Encyclopædia Universalis France
Le rapport γ = cp/cv varie, dans une certaine mesure, avec l'état de la vapeur ; les valeurs de γ et de mc figurant dans le tableau ne sont donc qu'approximatives. Les résultats obtenus montrent que, si p1/p0 ≥ mc, la détente doit avoir lieu dans un canal convergent ; mais, si p1/p0 < mc, la section du canal passe par un minimum, de sorte que le canal comporte une partie convergente, un « col » (correspondant à la section minimale) et une partie divergente.
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Écrit par
- Paul CHAMBADAL : docteur-ingénieur, ingénieur conseil
Classification
Médias
Turbine axiale à action
Encyclopædia Universalis France
Développement d'un étage de turbine dans un plan
Encyclopædia Universalis France
Turbine axiale à réaction
Encyclopædia Universalis France
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