Thermodynamique.com

Un logiciel de tables thermodynamique VDI sous DOS

Thermodynamique.com — 2012-03-03T14:25:50Z

Voici un logiciel de tables thermodynamique qui tourne sous DOS Pour celles et ceux qui ont une version de windows qui ne lit pas le DOS, il faut utiliser un émulateur.


PROTEE: Image écran

Ce logiciel n'est pas garanti, il est juste mis à disposition pour aider...


Télécharger VDI.exe: Tables thermodynamiques VDI sous dos

La lettre du 08 janvier 2012

Thermodynamique.com — 2012-01-14T12:37:12Z

La lettre thermodynamique.com 9 janvier 2012 Thermodynamique.com vous adresse ses meilleurs vœux pour l'année 2012.

Les nouveautés du site en 2011...

Une nouvelle rubrique

La thermodynamique se comprend mieux avec des exemples. Le fonctionnement d'une centrale thermique permet d'illustrer les principes de la thermodynamique.

C'est pour cela qu'il y a maintenant une rubrique fonctionnement d'une centrale classique

Fonctionnement général d'une turbine à vapeur

Turbine à action, turbine à réaction

Importance du vide au condenseur

Efficacité du condenseur

Dégazage

Rôle du condenseur

Ecart caractéristique, pincement du condenseur

Rôle du générateur de vapeur

Rôles du poste d'eau

Les pompes du poste d'eau

Une nouvelle définition

La loi des gaz parfaits figure dans tous les bons cours de thermodynamique et est une illustration du premier principe de la thermodynamique.

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Evolution des températures dans un réchauffeur d'eau

Thermodynamique.com — 2011-11-27T17:49:38Z

A l'échappement de certains étages de la turbine une partie de la vapeur est prélevée. Elle est à l'état de vapeur surchauffée. Sur la courbe ci-dessous, le parcours de la vapeur se lit de droite à gauche.

Vapeur

La vapeur est :

Désurchauffée

Dans cette zone du réchauffeur la température de la vapeur diminue. C'est la zone orange sur la courbe.

Condensée

C'est la zone dans laquelle la vapeur cède le plus d'énergie à l'eau. La vapeur se condense à température constante. C'est la zone verte sur la courbe.

Refroidissement

Dans cette zone, le refroidissement de l'eau permet de récupérer encore un peu de chaleur. C'est la zone bleue sur la courbe.

Eau

Le réchauffage de l'eau se lit de gauche à droite sur la courbe rouge.

Pincement

En tout point du parcours la température de la vapeur est toujours supérieure à la température de l'eau. L'écart minimum entre l'eau et la vapeur est appelé écart caractéristique ou pincement. Il ne peut être nul. C'est le point de l'échangeur ou l' irréversibilité est la plus petite.

Le débit de vapeur soutirée est fonction :
De la température de l'eau en entrée du réchauffeur.
du débit massique d'eau dans le réchauffeur.
de la température et de la pression de vapeur soutirée

La température de sortie de l'eau est voisine de la température de condensation de la vapeur.

Ecart caractéristique, pincement du condenseur

Thermodynamique.com — 2011-11-27T11:48:24Z

Le condenseur des centrales thermiques est un échangeur par surface.

Une pompe fait circuler de l'eau a travers des milliers de tubes. La puissance thermique à transférer vers le milieu extérieur est supérieure à la puissance mécanique de la turbine. L'eau est prélevée dans le milieu naturel, rivière, fleuve ou mer. La température d'entrée de cette eau est la plus petite que l'on mesure dans le condenseur.

La température de condensation de la vapeur est nécessairement supérieure à la température d'entrée de l'eau de circulation car il y a création d'une irréversibilité.

L'écart entre la température d'entrée eau de circulation et la température de l'eau condensée est appelé écart caractéristique ou pincement. Il doit être le plus faible possible.

En rouge l'évolution de la température de l'eau de circulation à l'intérieur des tubes.

En vert la température de condensation de la vapeur qui est constante lors du changement d'état.

Rôle du condenseur

Thermodynamique.com — 2011-09-11T16:05:57Z

Le condenseur est la source froide du cycle thermodynamique. La puissance thermique qu'il échange sous forme d'énergie chaleur est perdue. C'est un échangeur par surface. Des milliers de tubes sont parcourus par de l'eau de refroidissement, eau de rivière ou eau de mer. La vapeur d'eau se condense à l'extérieur des tubes.

Dégazage

Thermodynamique.com — 2011-09-11T16:05:54Z

Le condenseur est parcouru à l'extérieur des tubes par de la vapeur à basse pression et basse température. Les parties basses pression de la turbine ou du poste d'eau sont à une pression inférieure à la pression atmosphérique.

De l'air se mélange à la vapeur d'eau. Cet air ne peut pas se condenser. Il s'accumule entre la vapeur et les tubes et empêcherait la condensation si on ne l'évacuait pas en permanence. Pour cela, des pompes ou des éjecteurs l'extraient du condenseur. Elles aspirent en un point ou la densité de tubes est particulièrement importante, c'est le refroidisseur d'air

La densité de tubes n'est pas la même non plus durant tout le parcours de la vapeur. La température de la vapeur diminue, de façon infime mais suffisante pour que la pression partielle de vapeur soit la plus basse possible au plan d'eau. Ainsi, l'oxygène dissous dans l'eau passe à l'état gazeux et est extrait par les pompes ou les éjecteurs d'air.


Allure de la densification des tubes: cette représentation schématique montre en bleu l'allure de la cartographie des tubes de refroidissement

Cette image schématique représente en bleu les parties garnies de tubes et en rouge celles qui en sont dépourvues

Les gaz incondensables provenant des échangeurs de chaleur du poste d'eau sont acheminés par des tuyauteries vers le condenseur. Ils sont extraits également par les pompes à air ou éjecteurs.

Importance du vide au condenseur

Thermodynamique.com — 2011-09-11T16:05:51Z

La pression et la température à l'échappement turbine sont déterminés par le fonctionnement du condenseur. C'est la température de la source de refroidissement disponible sur le site qui va fixer le "vide" atteignable. (eau de mer, eau de rivière avec ou sans réfrigérants atmosphériques)

Calcul du gain apporté par l'abaissement de la pression du condenseur :

Chaleur latente de condensation à 100°C = 2256 kJ/kg

Chaleur latente de condensation à 30°C = 2431 kJ/kg

Ce qui donne un gain de 175 kJ/kg

Ce gain peut sembler faible mais cela représente 8% ce qui justifie amplement les efforts pour maintenir la pression et la température au condenseur les plus petites possibles.

Remarque : Il serait illusoire de vouloir refroidir le condenseur à l'aide d'une machine frigorifique. En effet, il faudrait lui fournir plus d'énergie qu'elle n'en ferait gagner, toujours en vertu du second principe. Il est possible de combiner le cycle de l'eau et que cette température de 30°C devienne la source chaude d'un cycle mettant en œuvre un autre fluide.

Paramètres réduisant l'efficacité du condenseur

Thermodynamique.com — 2011-09-11T16:05:49Z

Le maintien d'un bon vide au condenseur est important pour le rendement de l'installation. Un bon rendement n'est pas seulement source d'économie mais évite également une production indue de CO2.

Les causes de dégradation de l'efficacité du condenseur sont multiples.

Salissures : L'eau qui parcourt le condenseur est souvent issue directement du milieu naturel, rivière ou mer. Il se forme alors un agrégat très fin de micro-organismes que l'on appelle le biofilm ou voile biologique Ce voile diminue la conductibilité thermique des tubes. En fonction de la composition de l'eau, des boues peuvent également s'accumuler en un temps variable.
Entrées d'air : une avarie dans les dispositifs d'étanchéité des parties basse pression de la turbine, du poste d'eau ou du contournement de démarrage peuvent produire un débit de gaz incondensables supérieur à celui que les pompes à air peuvent évacuer. Ces gaz empêchent la condensation d'une partie de la vapeur.
perte efficacité pompes à air : dans ce cas aussi, de l'air s'accumule et empêche l'échange thermique.
Augmentation naturelle de la température de l'eau de refroidissement, le vide condenseur varie donc en fonction de la saison.
Fuite de vapeur : dans certaines installations, les premiers réchauffeurs sont situés à l'intérieur de la manchette du condenseur. L'apport d'énergie et de masse de cette vapeur trop chaude provoque une dégradation du vide.
Purges : le condenseur reçoit l'eau en provenance de purges utilisées lors du démarrage. Un défaut d'étanchéité provoque une arrivée de vapeur chaude. L'apport d'énergie et de masse de cette vapeur trop chaude provoque une dégradation du vide.
dégradation de la pompe de circulation : Une usure de la ou des pompes de circulation va provoquer une diminution du débit d'eau de refroidissement.
dégradation des galeries : l'accumulation de coquillages, la dégradation du revêtement, peuvent causer une augmentation des pertes de charges et diminuer le débit d'eau de circulation
Marée : pour les centrales en bord de mer, la marée peut influencer le débit d'eau de circulation
Augmentation de la vitesse restante : Des variations des paramètres de fonctionnement de la turbine ( pression admission, température admission ) et débit vapeur peuvent modifier la ligne de détente de la turbine. Si cela conduit la vapeur à avoir une vitesse supérieure à la vitesse optimale, cette énergie cinétique produit une augmentation de la pression et de la température du condenseur.
Dégradation de la qualité de vapeur à l'admission. Le constructeur fourni des courbes de fonctionnement du condenseur en fonction du débit vapeur. Si l'enthalpie massique de la vapeur diminue, par exemple par baisse de pression ou de température, le débit nécessaire pour produire la puissance demandée va augmenter. cette masse supplémentaire de vapeur à condenser va dégrader l'échange thermique.
Dégradation du vide : toute dégradation du vide, telle que décrite ci-dessus, provoque une augmentation du débit vapeur due à l'action de la régulation de puissance du groupe et donc...dégrade l'échange thermique.

Les causes d'une dégradation du vide au condenseur sont donc multiples et il est parfois difficile de les discriminer.

Rôle du générateur de vapeur

Thermodynamique.com — 2011-09-11T16:05:46Z

C'est la source chaude du cycle thermodynamique. Il permet de transformer l'eau parvenant du poste d'eau en vapeur. La combustion est ajustée de façon à régler la température, la pression et le débit massique de vapeur surchauffée. La température et la pression constituent l'enthalpie massique de la vapeur

Dans une centrale thermique classique, le générateur de vapeur transforme de l'eau en vapeur surchauffée.

Cette vapeur surchauffée produit du travail dans le corps HP de la turbine puis retourne dans le générateur de vapeur pour y être resurchauffée.

Certains cycles comportent une double resurchauffe.

Rôles du poste d'eau

Thermodynamique.com — 2011-09-11T16:05:43Z

Le poste d'eau est l'ensemble des matériels d'une centrale thermique qui permettent d'acheminer l'eau contenue dans le condenseur vers le générateur de vapeur.

2 fonctions principales :

pompage de l'eau
réchauffage de l'eau

Ce découpage est arbitraire. Du point de vue du cycle thermodynamique, l'énergie apportée par le poste d'eau est constitutive de la source chaude du cycle.

3 fonctions secondaires

dégazage de l'eau.
traitement chimique de l'eau
transport des gaz incondensables des réchauffeurs vers le condenseur.