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Une turbine à gaz transforme l'nrj calorifique d'un combustible en nrj calorifique L'air est d'abord comprimé dans un compresseur attelé à la turbine (phase de

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Turbines à gaz gunt 3 143 142 A C D B T W p1 p2 2 4 3 1 Q1 Q2 s Principe thermodynamique Une turbine à gaz opère selon un cycle ouvert

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Dans la turbine, les gaz comburés se détendent jusqu'`a la pression p4 = 1 bar avec un rendement polytropique interne égal `a ηpi = 0 95 Ce rendement élevé  

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présentées en cours La turbine à gaz aspire de l'air à 15 °C et 1 bar, et le comprime à 16 bars dans un compresseur de rendement isentropique 0,85

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Connaissances de base

Turbines à gaz

Machines à " uide thermiques

Turbines à gaz

gunt 3

143142ACDB

T W p 1 p 2 243
1 Q 1 Q 2 s

Principe thermodynamique

Une turbine à gaz opère selon un cycle ouvert. Caractéristiques d"un circuit ouvert: les substances actives sont empruntées à l"environnement et lui sont de nouveau rendues. Le cycle d"une turbine à gaz peut être décrit par les changements d"état idéa- lisés suivants: • compression adiabatique du gaz froid avec un compresseur (A) de la pression ambiante p 1

à p

2 , ce faisant, augmentation de la température T 1

à T

2

• chauffage isobarique de gaz de T

2

à T

3 par l"apport de chaleur. L"apport de chaleur s"effectue par la combustion de combustibles avec l"oxygène contenu dans la chambre de combustion (B). • expansion adiabatique de gaz chaud dans une turbine (C) de pression p 2

à p

1 , ce faisant, diminution de la température de T 3

à T

4 Une partie de la puissance mécanique retirée par la turbine sert à faire fonctionner le compresseur. Le reste est à disposition en tant que puissance utile, p.ex. pour entraîner un générateur (D).Diagramme T,s représentation du cycle idéal de la turbine à gaz Q 1 apport de chaleur, Q 2 chaleur prélevée,

W travail utile, T température, s entropie

1-2 compression, 2-3 alimentation de la chaleur, 3-4 détente

Domaines d"application

On utilise des turbines à gaz lorsque l"on exige une puissance importante et un poids réduit: • entraînement d"avions avec des hélices et des avions à réaction • entraînement de bateaux rapides, de locomotives et de véhicules lourds

• entraînement pour des générateurs de courant électrique dans des centrales électriques

• entraînement de compresseurs et de pompes, dans le cadre de l"exploitation de pétrole et de gaz naturel

Un autre avantage consiste en un état de service très rapide. Des turbines à gaz sont opérationnelles à pleine charge dans un délai très court, et c"est la raison pour laquelle elles sont sou- vent utilisées comme entraînements de réserve et en cas d"ac- tivité de pointe. L"inconvénient réside dans une consommation supérieure de carburant, comparée à celle d"un moteur diesel. Schéma dune installation de turbine à gaz simple

A compresseur, B chambre de combustion,

C turbine, D générateur;

fl èches: bleu air, rouge combustible, orange gaz d"échappement T T T P F W T TPP P FTO+

TIA+12

35678
9 1011
PD nn PO+ PA... TICA 4 aspiration d"air, air comprimé, combustible, air chaud, gaz déchappement, entrée deau de refroidissement, sortie deau de refroidissement, huile de graissage, retour dhuile de graissage

1 entrée de l"air,

2 ventilateur de démarrage,

3 compresseur,

4 chambre de combustion,

5 turbine à haute pression,

6 turbine de puissance,

7 générateur,

8 sortie du gaz d"échappement,

9 pompe à huile,

10 réservoir à huile,

11 eau de refroidissement

Principe d"une turbine à gaz à double arbre

Une turbine à gaz à double arbre possède deux turbines indé- pendantes. La première turbine (turbine à haute pression) est fermement raccordée au compresseur et l"entraîne. La seconde turbine (turbine de puissance) est mécanique et n"est pas reliée à la turbine à haute pression; elle produit la puissance utile de l"installation. Elle entraîne soit le véhicule, soit l"hélice ou bien encore un générateur. L"avantage de la turbine à gaz à double

arbre consiste en ce que le compresseur et la turbine à haute pression sont utilisés avec une vitesse de rotation idéale pour la

puissance. En revanche, la turbine de puissance peut s"adapterquotesdbs_dbs7.pdfusesText_5