CYCLES A GAZ T A G

Introduction Production d’énergie mécanique à partir de cycle à gaz non condensable Cycle à combustion interne Production électrique Propulsion des véhicules terrestre, maritime et aérien Cycles séquentiels (moteurs alternatifs à allumage commandé ou diesel) Cycles ouverts (TAG, turbopropulseur à hélice, turboréacteurs,…

Introduction Moyenne à forte puissance de 100 kW à 100 MW Cycle à fonctionnement séquentiel Cycle à fonctionnement Continu Moyenne à forte puissance de 100 kW à 100 MW Technologie très élaborée véhicules terrestre (Blindés), maritime (navires) et aérien (avions, hélicoptères) TAG Plus souple que TAV et de mise en route rapide ( 20 mn), utilisée comme centrale d’appoint Rendement assez faible Faible à moyenne puissance < 100 kW Technologie relativement simple véhicules terrestre (voitures), générateur d’électricité,.. TAV Mise en route de l’ordre de 12 à 24 heures Production électrique Assez bon rendement

Deux types de TAG TAG industrielles Lourdes, robustes h : 28% à 38 % 50 kW < WT<200 MW TAG aéronautiques + légères h : 35% à 42 % 0.5 MW < WT<20 MW

TAG industrielle aéro - dérivées TAG initiale : Rolls Royce SMIC à 2 arbres de propulsion (maritime) Puissance de 20 MW T entrée de turbine de 740 °C Rapport de compression de 22 11 étages de compression 2+2 étages de détente TAG dérivée : Alstom Power GT24 1 GT226 TAG Industrielle Puissance 180 à 260 MW T entrée de turbine de 1255 °C Rapport de compression de 30 22 étages de compression 1+4 étages de détente Poids 225 & 370 tonnes Vitesse de rotation 3000 & 3600 tr/mn Rendement 37,5 %

Turbine à gaz Compresseur Turbine Chambre de Combustion

Évolution des turbines à gaz ABB Technik 2/97 Tm: Température du matériau TIT: Température à l’entrée de la turbine th: Rendement du cycle combine

Description de la turbine à gaz

Principe de fonctionnement 3 C.C. Combustible 1 Air extérieur 4 Rejet Turbine 2 COMPRESSEUR Air + fumées

2’ Compresseur 2 C.C. 3 4’ p1 p2 Turbine 4 T4 1 T1 T2 T3

TAG à régénération Combustible Air extérieur C.C. Rejet Turbine 6 5 1 4 2 1 Air extérieur COMPRESSEUR 5 Turbine Rejet 6 3

TAG à régénération

Modélisation en air parfait TAG Modélisation en air parfait

TAG Idéale : solution théorique Hypothèses air parfait, on néglige les fumées Rendements isentropiques Température entrée de turbine t4=880°C Entrée : t1=15°C, p1= 1 bar p2 3 T3 2’ 1 Air extérieur COMPRESSEUR 4’ Turbine Rejet 3 Apport de chaleur p1 T2’ 2’ 2 T4’ 4’ T1 1

TAG Idéale : solution théorique

TAG : solution théorique Hypothèses air parfait, on néglige les fumées Rendements isentropiques Température entrée de turbine t4=880°C Entrée : t1=15°C, p1= 1 bar 2’ 2 3 4’ p1 p2 4 T4 1 T1 T2 T3 2’ 1 Air extérieur COMPRESSEUR 4’ Turbine Rejet 3 Apport de chaleur

TAG : solution théorique

TAG à régénération : solution théorique Hypothèses air parfait, on néglige les fumées Rendements isentropiques Température entrée de turbine t4=880°C Entrée : t1=15°C, p1= 1 bar Pincement de l’échangeur : 2 1 Air extérieur COMPRESSEUR 5 Turbine Rejet 6 3 C.C. Combustible 4

TAG à régénération :

TAG à régénération : résultats y Pw Pq h t 1.26 0.44 0.92 0.477 2.24 h maxi 1.8 0.66 1.78 0.3720 7.82 Wnet maxi

TAG à régénération : résultats Points pression (bar) T (K) t (°C) 1 288 15 2 2.24 376 103 3 889 616 4 1153 880 5 939 666 6 426 153 Bilan d'énergie kJ/kg  q 264 WC 88 WT -214 Wnet 126 Bilan d'énergie MWATT  Q 157 WC 52 WT -127 Wnet 75 Pour m=595 kg/s

TAG à régénération : influence de la perte de charge Échangeur p2-p3=0.10 bar p5-p6=0.10 bar C.C. p3-p4=0.15 bar Yc inchangé 2,24 Wc égal Yd décroit 1,18 Wt décroit Wnet décroit Points pression (bar) T (K) t (°C) 1 288 15 2 2.24 376 103 3 2.14 941 668 4 1.99 1153 880 5 1.1 991 718 6 426 153 Bilan d'énergie   Q 212 WC 88 WT -162 Wnet 74 rendement 0.348

FRACTIONNEMENT DE LA COMPRESSION ET DE LA DETENTE

FRACTIONNEMENT DE LA COMPRESSION ET DE LA DETENTE