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TURBINES À VAPEUR

Étage de turbine à réaction

L'inégalité p1 > p2, qui caractérise le fonctionnement d'un étage à réaction, permet de représenter la variation d'enthalpie ΔH dans celui-ci sous la forme :

où ΔHf et ΔHm sont respectivement les variations d'enthalpie dans l'aubage fixe et dans l'aubage mobile. Le rapport :
est, par définition, le degré de réaction de l'étage ; pour un étage à action, comme ΔHm = 0, on a évidemment σ = 0.

La construction du triangle des vitesses à l'entrée de l'aubage mobile peut être réalisée comme suit. Supposons que l'étage considéré soit précédé d'un autre étage à réaction et que la vitesse absolue c2 conserve la même valeur en passant d'un étage au suivant. Pour l'étage étudié, la vitesse c1 sera alors :

et la combinaison de c1 et de u permet de trouver, comme dans le cas d'un étage à action, la vitesse relative w1 à l'entrée de l'aubage mobile. Quant au triangle des vitesses à la sortie de cet aubage, il peut être obtenu en utilisant la relation :

Aubage mobile d'un étage : triangles des vitesses e-s - crédits : Encyclopædia Universalis France

Aubage mobile d'un étage : triangles des vitesses e-s

Le cas le plus simple est celui d'un étage (supposé parfait) dont les dimensions radiales varient de manière à obtenir la même valeur de la composante axiale de la vitesse de la vapeur à la sortie de l'aubage fixe et à la sortie de l'aubage mobile. Si, de plus, σ = 0,5, les aubages fixe et mobile sont symétriques et les deux triangles ont la forme représentée sur la figure. La condition du rendement maximal peut être exprimée en fonction du rapport ξ = u/c, où c est une vitesse fictive correspondant à la variation totale d'enthalpie de l'étage :

Il est facile de vérifier que, dans ces conditions, l'examen des triangles de la figure conduit à la relation :

La comparaison de (16) et de (19) montre que, pour une vitesse circonférentielle u donnée, la valeur optimale de ΔH est, pour un étage à réaction (avec σ = 0,5), deux fois  

plus petite que pour un étage à action, de sorte que, pour des conditions de fonctionnement données, le nombre d'étages est deux fois plus grand dans le cas d'une turbine à réaction que dans celui d'une turbine à action. En revanche, la construction des aubes est plus simple dans le premier cas que dans le second.

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Turbine axiale à action - crédits : Encyclopædia Universalis France

Turbine axiale à action

Développement d'un étage de turbine dans un plan - crédits : Encyclopædia Universalis France

Développement d'un étage de turbine dans un plan

Turbine axiale à réaction - crédits : Encyclopædia Universalis France

Turbine axiale à réaction

Autres références

  • CHARBON - Industrie charbonnière

    • Écrit par , , et
    • 11 928 mots
    • 3 médias
    Le principe de fonctionnement des centrales thermiques au charbon est simple : le charbon est brûlé dans des chaudières. Il chauffe ainsi l'eau, qui, transformée en vapeur, fait tourner des turbines. Celles-ci sont couplées à des alternateurs produisant de l'électricité.
  • MACHINISME

    • Écrit par et
    • 6 786 mots
    • 5 médias
    ...Aristide Bergès, à Lancey, en 1869, lançait la « houille blanche ». Quant à la machine à vapeur, la surchauffe permit d'atteindre les rendements limites. Un pas important devait être réalisé par la turbine à vapeur : les recherches de Gustaf De Laval (1876) et de C. A. Parsons (1888) aboutirent à un résultat...
  • NUCLÉAIRE - Réacteurs nucléaires

    • Écrit par , , , et
    • 12 438 mots
    • 9 médias
    ...nucléaire. Elle fournit, par l'intermédiaire des générateurs de vapeur, une vapeur d'eau (circuit secondaire) non radioactive, qui se détend dans la turbine et actionne un alternateur. La vapeur se condense dans un condenseur qui constitue la source froide de la machine thermique. Avec les caractéristiques...
  • NUCLÉAIRE (notions de base)

    • Écrit par
    • 4 128 mots
    • 18 médias
    ...lourde, graphite…), et d’un fluide caloporteur capable d’évacuer l’énergie thermique produite dans le cœur (eau liquide ou vapeur, sodium liquide…). L’énergie libérée sert à produire de la vapeur d’eau sous pression qui actionneune turbine couplée à un alternateur générant de l’électricité.
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