TURBINES À GAZ

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Cycles de turbine à gaz

Par rapport au cycle thermodynamique simple et au fonctionnement en circuit ouvert présenté à la figure, des aménagements et des améliorations sont souvent adoptés. La lecture du cycle de Joule permet de mieux comprendre les différentes configurations possibles.

Turbine à gaz à cycle simple

Diaporama : Turbine à gaz à cycle simple

Diagramme entropique et schéma d'une turbine à gaz à cycle simple. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Une première configuration peut être obtenue, en circuit fermé, avec un fluide évoluant en boucle. La compression du gaz s'opère entre 1 et 2, l'apport de chaleur au niveau de la source chaude est obtenu entre 2 et 3 à l'aide d'un premier échangeur de chaleur, la détente entre 3 et 4 s'effectue dans une turbine tandis qu'un second échangeur, entre 4 et 1, permet de ramener le fluide à son état initial.

Dans le cas d'un circuit ouvert, il est également possible de disposer en premier un composant autre que le compresseur. Ainsi, on peut placer d'abord le foyer ou un échangeur de chaleur puis la turbine, un second échangeur refroidisseur et, enfin, le compresseur. Si les gaz de travail sont déjà comprimés et chauds, l'utilisation dans l'ordre de ces trois derniers composants est suffisante. Ces deux dernières dispositions sont dénommées turbines à gaz à composants inversés. La turbine à gaz classique peut enfin comporter en amont un échangeur refroidisseur.

Les cycles de turbine à gaz améliorés comportent généralement des échangeurs, organes volumineux et dont l'utilisation est réservée aux machines thermiques terrestres. Une première disposition concerne la possibilité de placer un échangeur entre deux étages de compression, ce qui permet une économie d'énergie. La deuxième possibilité concerne l'utilisation d'un échangeur récupérateur en sortie de turbine et parcouru à contre-courant par l'air frais issu du compresseur. Il est alors possible d'économiser du carburant. Une troisième possibilité concerne la réchauffe. Elle consiste à intercaler entre deux étages de turbine un foyer supplémentaire, afin de rehausser le niveau de température devant la deuxième turbine. Ces différentes dispositions sont en général groupées sur une même installation. L'utilisation de plusieurs fluides permet [...]

Turbine à gaz industrielle

Diaporama : Turbine à gaz industrielle

Diagramme entropique et schéma d'une turbine à gaz industrielle avec réfrigérant entre étages de compression et régénérateur de chaleur. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Turbine à gaz : coupe schématique

Turbine à gaz : coupe schématique
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Turbine à gaz à cycle simple

Turbine à gaz à cycle simple
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Turboréacteur

Turboréacteur
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Chambre de combustion

Chambre de combustion
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Écrit par :

  • : chef de division de recherche à l'Office national d'études et de recherches aérospatiales, Châtillon
  • : ingénieur chargé de mission turbines à gaz, O.N.E.R.A., professeur de turbomachines à la fondation E.P.F.

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Pour citer l’article

Jean FABRI, Yves RIBAUD, « TURBINES À GAZ », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 22 septembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/turbines-a-gaz/