Une énergie négligée lors de la regazéification du gaz naturel

[SULREN]

Bonjour,

le fluide de perlinpimpin idéal, en circuit fermé: un fluide pas cher: CH4 (sans les impuretés qui en modifient les densités et températures d' ébullition....)
il se condensera facilement vers -160, en travaillant un peu au-dessus de 1 atmosphère....
et bonne nuit, je vais faire dodo....

Oui mieux valait aller au dodo, la nuit étant supposée porter conseil (pas sûr que cela marche avec tout le monde).

Le père James Watt a dû se retourner dans sa tombe en apprenant qu’au XXIe siècle certain propose de faire l’échappement d'une machine ditherme à condensation à plus de 1 Bar Abs, lui qui avait inventé le condenseur dans lequel régnait un vide partiel afin d’augmenter le rendement.

On peut prendre de l'hydrogène pour une machine genre stirling (ou de l'hélium, beaucoup plus rare).

Je connais le moteur Stirling mais ne sais pas s’il apporterait un gain dans son usage sur les terminaux méthaniers pour réchauffer le GNL

Les machines dithermes à condensation en apporteraient un c’est sûr.
Mais je ne prétends connaître que les machines dithermes à vapeur d’eau : turbo-alternateurs EDF ou industriels.
Voilà pourquoi je laissais celui qui a indiqué la piste de machine ditherme dans les terminaux méthaniers nous indiquer lui-même la vapeur, ou le gaz, à utiliser.

Dans le cas des centrales à vapeur d’eau :
- Le fluide de refroidissement du condenseur est de l’eau de mer, de rivière, ou revenant de tour de réfrigération, qui circule dans des tubes traversant le corps du condenseur. Considérons que la température de cette eau de refroidissement est autour de 20°C.
- La vapeur sortant de l’échappement de la turbine va dans le corps du condenseur, se condense autour des tubes de refroidissement et ruisselle au fond du condenseur, d’où elle est pompée pour retourner au circuit chaudière.
Sa température est à 20°C plus quelques degrés, disons 30°C.
Il règne dans le corps du condenseur un vide partiel : pression absolue voisine de 0,04 Bar
(l’eau bout à 100°C à 1,033 Bar Abs mais à 30°C à 0,04 Bar Abs).

Dans le cas de la machine pour terminal méthanier, proposée au post#1 pour réchauffer le gaz en tirant profit de sa basse température:
- Le fluide de refroidissement du condenseur serait du Méthane liquide ou du méthane gazeux, dans les deux cas proches de la pression atmosphérique (1,033 bar abs) et donc de -161 °C.
- La vapeur de perlimpinpin sortant de la turbine devrait pouvoir se condenser autour de -150°C, pas plus bas, ET ceci à la pression de vide partiel du condenseur.

On trouve les points d’ébullition (donc de condensation) suivants, à 1,033 Bar Abs.
Je ne connais pas leur valeur à des pressions plus faibles. Je n’ai les tables et diagrammes thermodynamiques complets que pour la vapeur d’eau.

Krypton : -153,2 °C
Oxyde d’azote NO : -152,0 °C
Ozone O3 : -112 °C
Xénon : -108,0 °C
Ethylène C2H4 : -103,5 °C
Ethane C2H6 : - 88,6 °C
Etc.

L’hydrogène H2 est à -252,8 °C
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[Bounoume]

je suis réveillé! alors, pour continuer
dans la liste, l' éthylène ça pourrait faire.....
pas cher, probablement stable même à quelque centaine de degrés Celsius....
et pas de risque de solidification dans le condenseur (température de fusion -183 °C) .
Comme il est liquide dès 1 bar à -88 °C, la pression de vapeur saturante ne doit pas être bien élevée à -160.....

[SULREN]

Bonsoir,
@Boudoume :

dans la liste, l' éthylène ça pourrait faire.....

Bonne remarque.
En voyant pour l’éthylène :
T° fusion −169,2 °C
T° ébullition −103,9 °C
T° d'auto-inflammation 490 °C

on peut penser qu’il ferait l’affaire dans une turbine :
- qui serait alimentée en éthylène à T2 °C et P2 Bars Abs
- dont l’échappement irait dans un condenseur refroidi au GNL.
L’éthylène condensé serait liquide à une température T1 comprise entre (-161°C) et (-161°C + X degrés C). Je ne sais pas à quelle pression il serait, faute d’avoir les tables de ce gaz.
On le pomperait pour l’injecter à {T1, P2} dans une chaudière qui le monterait à {T2, P2}
Et le cycle recommencerait, avec un bon rendement théorique de Carnot, au vu de l’écart entre T2 et T1, et en réchauffant le GNL du terminal méthanier pour le transformer en gaz.

Mais c’est une réflexion très théorique, et pour tout dire simpliste, parce que conduite (en ce qui me concerne):
- Sans même avoir vu les diagrammes thermodynamiques de ce gaz, ses points critiques, etc.
- Sans s’être interrogé sur les effets de la très basse température sur les caractéristiques mécaniques des dernières roues de la turbine, sur les conduites, les pompes, les tubes de la chaudière,....
- Etc….

A reprendre point par point et avec les bonnes données.

[polo974]

C'est pour éviter la condensation vers 100°C que la detente est faite avec des pressions plus basses (et complications et encombrement ).

On pourrait se simplifier la vie avec un autre fluide qui bouerait vers 20°C, sauf que l'eau est quand même très sympa (hormis la rouille).
Voir Machine à cycle organique de Rankine
https://fr.wikipedia.org/wiki/Machin...que_de_Rankine

L'intérêt du stirling est de rester en phase gazeuse, c'est aussi un inconvénient (travail de compression).

[SULREN]

Re,
@polo974:

Voir Machine à cycle organique de Rankine

Juste pour info:
1- Le cycle de CARNOT est un cycle théorique, irréalisable en pratique.
2- Le cycle le plus simple réalisable est celui de RANKINE.
3- Mais en centrale EDF on ne l'utilise pas parce qu'on veut faire bien mieux.
On utilise au minimum le cycle de HIRN: cycle avec surchauffe.
4- En même en général à EDF on utilise de cycle de HIRN double, avec surchauffe et resurchauffe.

Sur une installation précise dont je pourrais donner les caractéristiques, EDF disait dans son fascicule N°28 de 1964 sur le rendement des centrales thermiques (que je viens de sortir de ma bibliothèque):
1- Rendement cycle de Carnot: 0,64
2- Rendement cycle de Rankine: 0,34
3- Rendement cycle de Hirn: 0,38
4- Rendement cycle de Hirn à resurchauffe: 0,42
Et même en pratique EDF ajoute des soutirages qui font gagner chacun 1% de rendement.

Et EDF concluait dans ce document:
"Il est bien évident que, à l'heure actuelle, il ne viendrait à l'idée de personne de construire une machine fonctionnant suivant le cycle de RANKINE avec les caractéristiques que nous avons choisies (qui correspondent approximativement à une machine actuelle de 125 MW)".

C'est un des fascicules EDF que je lisais à mon tout début de carrière, en 1970.

[polo974]

Je signalais juste que le cycle de rankine (et ses dérivés avec ses améliorations possibles (telle la surchauffe et le soutirage) peut très bien fonctionner avec un gaz condensant sous pression élevée en fin de détente. L'important étant qu'il condense le plus près possible de la température basse.

[SULREN]

Bonjour,
@polo974:

Je signalais juste que le cycle de rankine.......

De mon côté je ne voulais pas du tout faire une critique de cette mention du cycle de Rankine.
Je voulais juste partager la position de EDF sur ce sujet pour ses centrales thermiques, position qui n'est possible que parce qu'elle parle de très grosses installations: la plus modeste étant pour EDF la centrale de 125 MW.
Sur de petites installations je ne vois comment on pourrait installer une resurchauffe, des soutirages, etc, et aussi conduire la marche de tout ces circuits complexes.
On se contenterait donc forcément du cycle de Rankine, avec au mieux un peu de surchauffe.

peut très bien fonctionner avec un gaz condensant sous pression élevée en fin de détente. L'important étant qu'il condense le plus près possible de la température basse.

L'important est l'écart entre température haute et température basse.