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T.P. N° 2

CYCLES D'UNE MACHINE à VAPEUR


Le but de ce T.P. est de déterminer le rendement de différents cycles d'une machine à vapeur.

DIAGRAMME

Le diagramme utilisé est le diagramme de Mollier (H=f(S)).

Fig. 1 : Diagramme de Mollier (H, S) de l'eau

Le diagramme de Mollier comprend des réseaux de courbes. Parmi celles-ci, on trouve des isothermes, des isobares et des iso titres.

Dans la zone de saturation, les isobares et les isothermes sont des droites confondues.

L'enthalpie d'un point E du diagramme à l'intérieur de la courbe de saturation sur une isobare s'écrit :

En point B, le fluide est à l'état liquide. En C, il est à l'état vapeur. le paramètre x représente le titre de vapeur.

Cette formule permet de déterminer l'enthalpie HB au point B (état liquide), c’est à dire à x=0.

FONCTIONNEMENT D'UNE MACHINE à VAPEUR

Le fluide reçoit une quantité de chaleur Q1 d'une source chaude (chaudière). Il fournit un travail W au milieu extérieur (turbine) et une quantité de chaleur Q2 à une source froide (condenseur).

Rendement thermodynamique

Par définition, c'est le rapport entre le travail produit et la quantité de chaleur reçue :

CYCLE DE HIRN

C'est un cycle avec surchauffe, qui est composé des opérations suivantes :

Travail à effectuer - Tracer sur la feuille de compte-rendu le cycle complet,

- Sur le cycle fourni (diagramme en format A2 fourni par l’enseignant au début de la
séance), repérer les différents points caractérisant le cycle,

 - Calculer le rendement thermodynamique h du cycle.



Fig. 2 : Cycle de Hirn

CYCLE AVEC RESURCHAUFFE

On modifie le cycle précédent avec surchauffe en limitant la détente isentropique à un titre de 0,9. Ensuite, on chauffe à nouveau, à pression constante, jusqu'à ce que la température atteigne de nouveau 350°C. La vapeur subit alors une deuxième détente isentropique jusqu'à la température du condenseur, soit 20°C, puis se condense complètement.

Travail à effectuer

Fig. 3 : Cycle avec resurchauffe



CYCLE AVEC SOUTIRAGE

On conserve le cycle précédent avec surchauffe, détente isentropique jusqu'au titre de 0,9, puis resurchauffe à 350°C et détente isentropique jusqu'à la courbe de saturation.

On soutire alors une fraction y de la vapeur, la fraction (1 - y) se détendant normalement jusqu'à 20 °C et se liquéfie ensuite totalement dans le condenseur.

Le liquide passe dans un échangeur où arrive également la fraction y de vapeur soutirée. Dans cet échangeur, la fraction y se condense à T1 constant, libérant la quantité de chaleur juste nécessaire pour élever la température de la fraction (1 - y) jusqu'à T1.
 
 

Fig. 4 : Cycle avec soutirage

Travail à effectuer