Centrales thermiques...

[invitee033fdb1]

Bonjour à tous,

Savez-vous, si dans les centrales thermiques, soit aux combustibles fossiles ou au nucléaire, on utilise de l'eau sous-pression, donc inférieur à 100 kPa, dans le générateur de vapeur. Ainsi, l'eau à base pression bouille en dessous de 373 K et s'évapore plus vite. De cette manière, il faut moins d'énergie thermique pour produire la vapeur d'eau qu'à 373 K. Non?

Autre question, pourquoi utilise-t-on de l'eau comme générateur de vapeur. L'eau possède une chaleur massique (c) de 4,19 J / g*C , ce qui est bien élevé. Pourquoi n'utilise-t-on pas de l'huile, par exemple, dont la chaleur massique est d'environ 2 J / g*C et dont le point d'ébulition ou d'évaporation est inférieur à l'eau, pour produire la vapeur qui actionnera la turbine! Il me semble qu'il faudrait moins de combustible pour produire l'équivalent en vapeur d'eau. Non?

Éclairez-moi SVP!
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[Jackyzgood]

Bonjour

On utilise de l'eau sous pression de maniere a etre aux alentours des 300°C pour une raison bien simple :

S'il y a formation de gouttes d'eau au niveau de la turbine cela peut entrainé plein de probleme !

On utilise de l'eau justement parce qu'elle a une grande chaleur massique ! Car les echanges thermiques sont en fonction de la différence de température entre les 2 sources. L'eau accumulera donc beaucoup plus d'energie en moins de temps que de l'huile ou un autre corps. Et elle restera a des températures élevés plus longtemps et donc retour a la reponse 1.

[invitee033fdb1]

Bonjour,
Tu n'as pas tort Jackyzgood, mais là tu me parles de l'eau en tant que caloporteur dans le circuit primaire. C'est tout à fait logique que l'on utilise de l'eau en tant que caloporteur vu sa grande chaleur massique. L'eau très chaude, mais toujours liquide puisqu'elle est sous une pression supérieure à 100 kPa, transmet sa chaleur au générateur de vapeur, lequel contient de l'eau qui se transforme en vapeur, ce qui crée une pression pouvant actionner la turbine. Ma question était: pourquoi n'utilise-t-on pas de l'huile, comme je l'ai mentionné précédemment, au lieu de l'eau dans le générateur de vapeur? Son point d'évaporation et sa chaleur massique, tous plus bas que celui de l'eau, produirait plus efficacement de la vapeur... donc moins de combustible pour produire l'équivalent en vapeur d'eau. Non?

Merci à l'avance

[Jackyzgood]

Alors avec les huiles je ne pense pas que ca pourrait marcher car je sais que l'huile de cuisine on peut la chauffer autant qu'on veut elle ne s'evaporera pas !!! Tout ce qu'on pourra reussir a faire c la detruire, on obtiendra du charbon quoi.....

Utiliser un composé plus volatil que l'eau dans un generateur a vapeur ..... il faudrait voir s'il en existe qui ne soit pas inflamable ..... car ca risque de poser de gros gros probleme.

Personnellement je ne voudrait pas travailler a coté d'une turbine qui brasse des metres cubes d'un produit inflamable a plus de 100 ou 200°C .....

Il faudrait voir quel produit, volatil, peuvent etre utiliser sans risque en tant que vapeur. Mais de mémoire tous les produits volatil que j'ai pu manipuler dans un labo de chimie (en TP a la Fac), etaient soit toxique, inflamable ou explosif ....

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0dd4f252]

Bonjour,
Tu n'as pas tort Jackyzgood, mais là tu me parles de l'eau en tant que caloporteur dans le circuit primaire. C'est tout à fait logique que l'on utilise de l'eau en tant que caloporteur vu sa grande chaleur massique. L'eau très chaude, mais toujours liquide puisqu'elle est sous une pression supérieure à 100 kPa, transmet sa chaleur au générateur de vapeur, lequel contient de l'eau qui se transforme en vapeur, ce qui crée une pression pouvant actionner la turbine. Ma question était: pourquoi n'utilise-t-on pas de l'huile, comme je l'ai mentionné précédemment, au lieu de l'eau dans le générateur de vapeur? Son point d'évaporation et sa chaleur massique, tous plus bas que celui de l'eau, produirait plus efficacement de la vapeur... donc moins de combustible pour produire l'équivalent en vapeur d'eau. Non?

Merci à l'avance

bonjour

si je peux me permettre tu fais une petite erreur de raisonnement.
On utilise l'eau parce que c'est le fluide le plus efficace pour évacuer la chaleur du coeur ,et la transformer en énergie.Pour le circuit primaire c'est effectivement la capacité calo importante de l'eau qui est utilisée (de plus l'eau est le modérateur des neutrons) et dans le circuit secondaire on utilise sa forte chaleur latente pour transférer l'énergie du circuit primaire.
Si tu utilises un fluide avec une plus faible chaleur latente de vaporisation ,il faudra en utiliser plus et à débit plus fort dans la turbine pour produire la même quantité d'énergie.
On n'a pas encore trouvé mieux que la vapeur d'eau, à ma connaissance , pour transférer l'énergie.

à plus

[invite0dd4f252]

De plus si tu utilises un corps dont la température d'ébullition est plus basse,tu auras plus de mal à condenser à l'échappement et tu risques de perdre en rendement.Mais on pourrait peut-être trouver un corps théorique plus efficace.

à plus

[moco]

L'huile se décompose d'une part à la chaleur, mais surtout sous l'influence des radiations d'origine nucléaire. Il se forme du gaz hydrogène et des polymères lourds ressemblants à du goudron. On ne peut pas utilise l'huile en circuit fermé dans une centrale thermique nucléaire pour cette raison.

[invitee033fdb1]

Bonjour à tous, merci pour les réponses précédentes...

Dans mon 2^e message, j'avais l'air de parler des centrales nucléaires seulement, les centrales aux combustibles fossiles sont aussi concernés... mais dans ce cas, je crois que l'eau est directement chauffée pour se transformer en vapeur...

Pour revenir dans le vif du sujet... j'ai pensé à cette question alors que je travaillais un lab en chimie avec de l'eau. Faire chauffer l'eau avec nos plaques chauffantes est assez long...

1- Je me suis alors demander pourquoi dans une centrale thermique, soit aux combustibles fossiles ou au nucléaire, on n'utilisait pas un autre fluide, en ce qui concerne l'évaporation, dont le point d'évaporation (ébulition) serait inférieur à celui de l'eau tout en ayant une chaleur massique moins élevé.

2- Jackyzgood m'a dit que l'on utilisait de l'eau sous-pression comme dans une cocotte minute, l'eau peut ainsi atteindre des températures beaucoup plus élevées à 100 degrés Celsius tout en restant liquide. (Dans le circuit primaire d'une centrale nucléaire)

Mais ne pourrait-on pas utilisé de l'eau, cette fois-ci pour l'évaporation qui créera la vapeur..., sous une pression de 10 kPa, l'eau bouillirait à 40 degrés Celsius ( valeur non théorique, je ne sais pas...), ce qui engendrerait plus de vapeur, puisque cela prendra moins d'énergie... non?

[Narduccio]

Petit problème, la vapeur à 40°C et pression négative, après on en fait quoi ?
Il faut l'envoyer vers le gébérateur de vapeur, la chauffer (avec un moins bon coéfficeint d'échange qu'avec de l'eau, l'envoyer à la turbine et ensuite, on la recondenserais pour la revaporiser dans la foulée.
Sortie turbine, aussi bien dans une centrale classique que nucléaire, on récolte de la vapeur à environ 35° et une pression basse (sur la courbe de sat). Si l'on s'amuse à la condenser et ensuite à la préssurisser, c'est que cela est nettement plus avantageux et permet un meilleur rendement. Je doit avoir les chiffres dans ma doc, je les communiquerais dès que je les auraient retrouvés.

[invitee033fdb1]

Merci bien pour les réponses précédentes,

"Petit problème, la vapeur à 40°C et pression négative, après on en fait quoi ?
Il faut l'envoyer vers le gébérateur de vapeur, la chauffer (avec un moins bon coéfficeint d'échange qu'avec de l'eau, l'envoyer à la turbine et ensuite, on la recondenserais pour la revaporiser dans la foulée."

Je ne comprends pas, pourquoi envoyer la vapeur dans le générateur de vapeur? Le générateur de vapeur contient de l'eau, laquelle est chauffée (ca c'est pour une centrale nucléaire)... donc la vapeur d'eau provient du générateur de vapeur...

Amicalement Condensat_B-E

a+

[moco]

Apparemment tu ne connais pas la théorie des cycles de machines thermiques et le principe de Carnot, qui se démontre en toute rigueur. Je vais te l'expliquer, en bref.
Ce principe de Carnot dit que, quelle que soit la méthode utilisée, quand on dispose d'une source de chaleur (chaudière) pour produire de la vapeur qui va produire de l'énergie mécanique, il faut toujours, quoi qu'on fasse, refroidir quelque part. Si on ne le fait pas, la température monte au-delà de toute limite dans la centrale.
La chaleur fournie par la source chaude est transformée d'une part en énergie mécanique, en travail moteur si tu préfères, et le reste sert à réchauffer la source froide.
Le rendement d'une telle machine est égal au rapport de l'énergie mécanique ou électrique W produite par le moteur divisée par la chaleur Q apportée par la source chaude.
Le principe de Carnot dit que W/Q = 1 - T2/T1
T1 est la température absolue de la source chaude, et T2 celle de la source froide.
Donc avec de l'eau bouillante ordinaire à 100°C, T1 = 373 K. Et si on la refroidit avec de l'eau de rivière à T2 = 10°C = 283 K, le rendement est de 1 - 283/373 = 1 - 0.758 = 0.242 = 24.2%. Donc la machine ne convertit en énergie utile que 24.2 % de la chaleur fournir par la source chaude.
On voit que, plus la vapeur surchauffée est chaude, plus le rendement est bon. Si on dispose de vapeur surchauffée à 327°C = 600 K, le rendement monte à 1 - 283/600 = 0.53, donc on convertit en énergie utile le 53% de l'énergie dégagée par la centrale.
Tu vois donc qu'on a intérêt à disposer de vapeur la plus chaude possible, si on veut que le rendement de la centrale soit bon.

[Narduccio]

Merci bien pour les réponses précédentes,

Je ne comprends pas, pourquoi envoyer la vapeur dans le générateur de vapeur? Le générateur de vapeur contient de l'eau, laquelle est chauffée (ca c'est pour une centrale nucléaire)... donc la vapeur d'eau provient du générateur de vapeur...

Amicalement Condensat_B-E

a+

Dans une centrale thermique classique, il éxiste aussi un gros ballon qui sert à générer la vapeur et il s'appelle générateur de vapeur depuis plusieurs décenies, voire un ou 2 siècles.

PLUs la température dans les GV est élevèe, meilleur est le rendement (voir post de Moco). Les techniciens EDF qui venaient du thermique classique trouvaient le point de fonctionnement des GV nucléaires trop bas, la vapeur qui en sort n'est pas d'aussi bonne qualité que celle d'une chaudière à flamme.

[invitee033fdb1]

Mon esprit est un peu embrouillé...
Comme de fait le principe de Carnot m'était inconnu,
C'est logique que plus la température est élevée dans le GV, meilleur est le rendement. Narduccio, tu me parles de qualité de vapeur, y-a-t-il de la vapeur qui produit moins d'énergie mécanique...?

Je me permets de citer un extrait, dans ce cas-ci c'est une centrale nucléaire:«Comment fonctionne un générateur de vapeur ?

Un générateur de vapeur est un réservoir cylindrique qui contient environ 5000 tubes en U inversé. L'eau chaude du circuit primaire qui vient du réacteur, circule dans ses tubes. L'eau du circuit secondaire circule le long de la surface externe des tubes. Quand cette eau entre en contact avec les tubes chauds, elle entre en ébullition et se transforme en vapeur.»

L'eau du circuit secondaire ne pourrait-elle pas être remplacée par un autre fluide. Je reprends l'exemple de l'huile, celle-ci va chauffer plus vite et créer plus de vapeur... est-ce que cette vapeur est de moins bonne qualité et la conversion en énergie mécanique est moindre?

Bien amicalement

[Narduccio]

L'eau est un produit d'usage assez simple, ne polluant pas eccessivement les circuits, connu depuis la nuit des temps, disponible la plupart des cas en quantité industrielle. C'est surement le meilleur compromis et pour certaines applications le meilleur choix. Dans un générateur de vapeur, il faut voir la capacité d'échange entre le fluide caloporteur et l'enveloppe et la capacité du caloporteur à transporter des calories (l'eau est un meilleur caloporteur que la vapeur). Ensuite, il faut voir au niveau de la turbine, l'on doit pouvoir récupérer le maximum de l'énergie stockée dans le fluide. Or, il faut sans cesse extraire les gouttes d'eau de la turbine sous peine de voir celleci se détruire. De plus, l'on est limité par la température à l'échapemment qui en condittionne la pression. Dans les centrales thermiques on obtient des températures allant de 15-20°C pour les centrales à cycle ouvert à 35-40°C pour les centrales à cycle fermé (avec refrigérant atmosphérique). EDF a testé une boucle d'essai à l'ammoniaque, ou l'on faisait circuler de l'ammonique dans le condenseur ce qui le vaporisait. Ensuite, les vapeurs faisaient tourné une turbine, étaient condensées et renvoyées par une pompe dans le circuit de refroidissement du condenseur. Malgré les gains appréciables de rendement (température atteinte -7°C ) cette idée fut abandonnée. L'ammoniaque étant trop corrosif, les joints des turbines ne résistaient pas, les fuites auraient été trop dangereuses.
D'ailleur, si quelqu'un connait un fluide pouvant se vaporiser à une température assez basse qui ne corrode pas trop les installation, qui ne s'attaque pas trop aux différents matériaux et qui permette d'augmenter le rendement du cycle d'une centrale thermique, la fortune est au bout. Augmenter de 10 ou 15% le rendement d'une centrale par les temps qui courrent ...

[invitee033fdb1]

Merci Narduccio et à tous les autres
Bien amicalement Condensat_B-E