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RÉSUMÉ
Les performances des turbines à gaz ont grandement évoluées ces dernières décennies, notamment l’accroissement du rendement de conversion énergétique, dû essentiellement à l’apparition du cycle combiné gaz-vapeur. Cet article présente une modélisation simple du système, à la fois sur le plan thermodynamique et sur le plan des transferts thermiques. Cette approche permet de quantifier les incidences de l’augmentation de température d’une part, du refroidissement d’autre part, sur l’efficacité de ces moteurs thermiques.
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Bruno FACCHINI : Professeur à l’Université de Florence
INTRODUCTION
L’évolution des performances des turbines à gaz a été exceptionnelle au cours des vingt dernières années. L’emploi des turbines à gaz comme propulseur aéronautique, de plus en plus massif à partir des années 1950, a été accompagné d’un emploi industriel en croissance à partir des années 1980, quand l’avènement du cycle combiné gaz-vapeur a permis un important accroissement du rendement de conversion énergétique des machines thermiques classiques électrogènes.
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Influence du refroidissement sur le cycle de Joule-Brayton
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1. Évolution des turbines à gaz
Le rendement de conversion du cycle thermodynamique théorique de Joule-Brayton (figure 1), qui est à la base du fonctionnement des turbines à gaz, dépend uniquement du rapport (ou taux) de compression β (§ 2, figure 2 – équation [1]). De ce fait, et même si l’énergie produite dépend aussi du rapport des températures extrêmes τ (équation [2], figure 2), on peut aisément constater que l’évolution des moteurs aéronautiques s’est toujours fondée sur l’accroissement de ce taux de compression. En effet, l’étude du cycle réel (figure 3) de fonctionnement de la turbine à gaz met en évidence que l’accroissement du rendement comme celui de la puissance de la machine, dépend aussi, et sans équivoque, de l’augmentation...
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Évolution des turbines à gaz
BIBLIOGRAPHIE
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(5) - NOMOTO (H.), FUKUYAMA (Y.), SHIBUYA (S.), SATO (M.) et al - The Advanced Cooling Technology for the 1 500 oC Class Gas Turbines – The Steam Cooled Vanes and The Air Cooled Blades. - ASME Paper 96-GT-16 (1996).
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(6) - SHAPIRO (A.H.) - The Dynamics...
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