Thermodynamique : question de compréhension

[Rodrigue]

Bonjour,

J'ai lu sur un site (et c'est d'ailleurs ça qui m'a embrouillé ...) qu'il y avait possibilité d'augmenter le rendement de Carnot en effectuant un sous-tirage. Voici l'adresse : http://www.thermodynamique.com/cycle.html
Est-ce que ce que raconte l'auteur est vrai ?

Maintenant, je suis embrouillé! J'ai donc une question on a un système (une motrice : disons une turbine) dont la source chaude est à 500K et la source froide à 300K, le rendement idéal (Carnot) est égale à 1-300/500 = 40%. Ce qui fait que si j'extrais 100w au niveau de ma source chaude j'aurai 40w de travail moteur récupéré au niveau de mon axe et 60w perdu. C'est à propos de ces 60w que je me pose des questions... déja cette matière est à quelle température alors finalement ? A la température de la source froide ? Ils vont où ces 60w, ils réchauffent quoi?

S'il réchauffe la source froide alors :
Mettons que ma source froide se réchauffe avec l'apport de chaleur que je lui fournis (c'est pas une vraie source ok)... pour contrer ça il n'y aurait pas moyen, au lieu de lui fournir les 60w, par exemple, de lui en fournir que 35w et de prendre les 25 autres et de les taper dans l'atmosphère (ne prenez pas en compte que la température de la source froide, 300K, est proche de la température ambiante de l'atmosphère s.v.p. elle aurait pu être tout a fait différente)!!?

Je ne sais pas si je suis super clair mais bon, j'ai essayé

Merci d'avance!
Cordialement,
Rodrigue
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[Narduccio]

Bonjour,

La source froide, c'est aussi elle qui conditionne la température de l'échappement de ta turbine. Si tu prend une loco sans condenseur (c'est le cas de la plupart des locos), la vapeur s'échappe à 1bar et 100°C. Le rendement de ta loco sera limitée par ces 100°C, car pour calculer le rendement de Carnot, c'est la source froide de ta machine. Si tu adjoint un condenseur, tu pourras faire travailler ta machine en partie "sous vide" et tu baisseras ta t° de source froide => augmentation du rendement.
Dans les chaudières dites à cycle combinée, on se sert de la vapeur sortie turbine pour d'autres usages, et on entre ce travail supplémentaire en positif dans le bilan global de l'installation. C'est le cas dans de nombreuses industries chimiques qui dans leurs centrales produisent à la fois le courant et la vapeur nécessaire à laurs usages.
Une autre solution, couramment utilisé dans les centrales thermiques (classiques ou nucléaire) est d'extraire les purges au niveau de la turbine. On se sert pour cela de la force centrifuge généréé par la turbine pour récupérer la vapeur la plus dense, donc la plus dégradé. Et avec cette vapeur de soutirage, on préchauffe l'eau d'alimentation qui vas aller au générateur de vapeur (GV). on gagne beaucoup en rendement, car:
1°) la turbine travaillant dans des conditions optimales à le meilleur rendement possible.
2°) le générateur de vapeur travaille lui aussi dans sa plage de fonctionnement optimal.
Par exemple dans une centrale EDF de 900MW, on considère qu'1°c de moins sur la source froide, c'est 1MW de plus. Et en cas de problème sur l'un des réchauffeurs du poste d'eau entraînant une baisse de température à l'entrée du GV, avec 30°C de moins, c'est environs 20 MW de perdus.

[Rodrigue]

Merci pour cette réponse ... ça m'a un peu éclairé mais pourriez-vous répondre à mes questions s.v.p. ?

Cordialement,
Rodrigue

[Narduccio]

le rendement idéal (Carnot) est égal à 40%.

Oui, mais le rendement réel est : rendement théorique – pertes. Or une partie des pertes dans une turbine est due à des gouttelettes d’eau qui se forment dans la vapeur et qui consomment de l’énergie pour redevenir vapeur. En soutirant ces gouttelettes ont évite de devoir les revaporiser. Donc, on augmente ainsi le rendement global. Voilà ces 60W qu’on retire. En fait le rapport est plutôt inversé, on ne retirerait pas autant.

Ils vont où ces 60w, ils réchauffent quoi?

Si on « jetait » la vapeur soutirée, il est vrai que le rapport global ne serait pas intéressant. Il faut donc la réinjecter quelque part dans le cycle. L’idéal est donc de s’en servir pour préchauffer l’eau d’alimentation. Le cycle réel est donc pour commencer, j’injecte 110W au niveau de ma source chaude. J’en soutire 10 au cour du cycle. Je produit 39W au niveau de ma machine. Je perd 60W au niveau de ma source froide (rendement de Carnot oblige), et 1W en pertes diverses (frottements, fuites…) J’en réinjecte 10 sur l’eau d’alimentation. J’en injecte 100 au niveau de ma source chaude….
Le bilan global est donc de 39% (40% théorique – 1% pertes). Sans soutirages, j’aurais peut-être 3% de pertes…. Donc un rendement global de 37%.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Rodrigue]

Ah ok d'accord ! Merci pour tes explications très claires ...

Cordialement,
Rodrigue

[Narduccio]

P.S. J'ai oublié de dire que les 60W perdus au niveau de ma source froide réchauffent celle-ci, c'est les fameux rejets thermiques des centrales EDF (thermique à flamme ou nucléaire).