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1 - RÉDUCTION DES « MANQUES À GAGNER »

2 - ANALYSE DES PERTES LIÉES À L’ÉCOULEMENT ET MOYENS DE LES RÉDUIRE

Article de référence | Réf : BM4561 v1

Réduction des « manques à gagner »
Turbines à fluide compressible - Pertes et moyens de les réduire

Auteur(s) : Michel VINCENT DE PAUL

Date de publication : 10 janv. 1998

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Auteur(s)

  • Michel VINCENT DE PAUL : Ingénieur de l’École centrale de Paris - Chef du département Recherches, Grandes Turbines à Vapeur de GEC-ALSTHOM

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INTRODUCTION

Dans la partie « Conception et fonctionnement » de l’article « Turbines à fluide compressible », on voit que le rendement global d’une turbine dépend :

  • du rendement mécanique ;

  • du rendement volumétrique, fonction du débit q passant par le jeu nécessaire entre stator et rotor ;

  • du rendement adiabatique du groupe d’étages, fonction des coefficients de ralentissement ϕ et ψ et du coefficient m de perte par vitesse restante.

Nous n’étudierons pas les pertes mécaniques dont les origines sont diverses. Nous allons, dans cette partie, analyser les différents phénomènes qui contribuent à la diminution du rendement et montrer comment il est possible de limiter cette diminution. Nous avons classé ces pertes de rendement en deux catégories.

Les manques à gagner représentent une énergie disponible, mais qu’on ne peut pas transformer ; il s’agit :

  • de l’énergie cinétique à la sortie du dernier étage ;

  • de l’énergie du débit de fuite q qui ne va pas produire de travail.

Les pertes proprement dites, liées à l’écoulement, se concrétisent par une augmentation d’entropie et sont représentées essentiellement par les coefficients de ralentissement ϕ et ψ et partiellement par le coefficient m (pour les pertes entre étages).

Nota :

l’article « Turbines à fluide compressible » fait l’objet de plusieurs fascicules : BM 4 560 Conception et fonctionnement BM 4 561 Pertes et moyens de les réduire

Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres.

Le lecteur devra assez souvent se reporter à l’autre fascicule. Le numéro de fascicule est suivi du numéro de paragraphe ou de figure.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm4561


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1. Réduction des « manques à gagner »

1.1 Récupération de l'énergie cinétique de sortie : diffuseurs

On cherche, lors de la conception d'un étage isolé ou d'un dernier étage, à minimiser cette énergie cinétique de sortie pour les conditions normales de fonctionnement. On peut ensuite en récupérer encore une partie en disposant, à la suite de l'étage, un diffuseur.

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1.1.1 Rôle du diffuseur et énergie récupérable

  • Un diffuseur est un conduit dessiné de façon que le fluide ralentisse et donc, en subsonique, qu'il subisse une recompression.

    La pression juste à l'aval de l'étage sera donc inférieure à la pression d'échappement fixée (figure 1). Le diffuseur va ainsi créer une dépression derrière la roue et ainsi augmenter la chute de l'étage.

  • Soient p 2 et V 2 la pression et la vitesse en sortie d'étage en présence du diffuseur et p 2 , V 2 ces mêmes quantités en l'absence du diffuseur. On supposera que la pression est aussi égale à p 2 en sortie du diffuseur où la vitesse est V 2 .

    L'efficacité de ce diffuseur est définie par un coefficient de récupération :

    C R = Δ ...

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