Rendement de carnot et cogénération

[ecolami]

Bonjour,
Il existe des centrales thermiques a gaz qui fonctionnent avec 2 sources d'énergies:
+une turbine a gaz ou la combustion du gaz produit de l'énergie CINETIQUE recupérée par la turbine.
+Un ensemble chaudière à vapeur et turbine à vapeur qui emploie la CHALEUR du gaz sortant de la turbine à gaz.
Un tel système permet-il de récupérer DAVANTAGE d'énergie que ce que prévoit le Rendement de Carnot?
(Remarque le terme cogénération est employé aussi dans d'autres cas ou la chaleur est juste distribuée par un réseau de chaleur)
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[XK150]

Bonjour ,

Vous pouvez parler de rendement global , mais pas de rendement de Carnot sur l'ensemble , le rendement de Carnot s'applique à un cycle thermodynamique ditherme .

Combustible : 100 J

1 - Turbine à gaz seule 33 J de récupérés conforme au rendement de Carnot .

2 - Turbine à gaz + récupération de chaleur : 33 J + 50 J ( ou plus ... ) = 83 J , Rendement global de l'installation : 83%

La chaleur récupérée , ce n'est pas de l'énergie mécanique sur l'arbre de la turbine

[FC05]

La réponse est non.

Si tu peux mettre une machine à la sortie de la turbine c'est que le cycle n'est pas fini, donc que tu n'as pas extrait toute l'énergie mécanique.
L'autre machine te permettra de t'approcher du rendement de Carnot, mais jamais de le dépasser.
Si tu dépasses le rendement de Carnot, tu fais un mouvement perpétuel ... on en a brûlé en place publique pour moins que ça !

[ecolami]

Bonjour ,

Vous pouvez parler de rendement global , mais pas de rendement de Carnot sur l'ensemble , le rendement de Carnot s'applique à un cycle thermodynamique ditherme .

Combustible : 100 J

1 - Turbine à gaz seule 33 J de récupérés conforme au rendement de Carnot .

2 - Turbine à gaz + récupération de chaleur : 33 J + 50 J ( ou plus ... ) = 83 J , Rendement global de l'installation : 83%

La chaleur récupérée , ce n'est pas de l'énergie mécanique sur l'arbre de la turbine

bonsoir,
Je ne comprend pas bien ces chiffres.
Pour la turbine a gaz admettons les 33 joules mais ensuite les chiffres indiqués concernent-ils l'énergie mécanique qui sera produite avec la vapeur dans la turbine ou juste la chaleur sans considérations particulières sur l'energie (travail) qu'elle peut fournir?
La question est de savoir si la combinaison des deux techniques permet une réel gain de production d'énergie mécanique utilisable avec les turbines a gaz puis à vapeur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[RomVi]

Bonjour

La question est un peu floue. Si l'on parle de cogénération alors on récupère la chaleur de ce qui n'a pas été converti : La machine thermique a toujours le même rendement, mais la différence (1- rendement) se retrouve sous forme de chaleur, qui peut par exemple chauffer un quartier ou une piscine. La somme des 2 quantités d'énergie sera proche de ce que l'on avait initialement, mais on ne peux pas calculer un rendement global puisque ce sont 2 énergies différentes.

Si on utilise une turbine à gaz, et que l'on fait fonctionner une chaudière avec les gaz d'échappement, alors le rendement global, par rapport à une chaudière simple, n'est pas amélioré puisque les gaz d'échappement se sont refroidit par détente.

[ecolami]

Bonjour

Si on utilise une turbine à gaz, et que l'on fait fonctionner une chaudière avec les gaz d'échappement, alors le rendement global, par rapport à une chaudière simple, n'est pas amélioré puisque les gaz d'échappement se sont refroidit par détente.

Bonjour,
Les gaz sont refroidis mais ils permettent encore de vaporiser l'eau a une température largement supérieure a 100°C.
D'autre part je ne connais pas exactement la température utilisée dans les turbines a vapeur des centrales thermiques mais elle n'est pas aussi élevée que celle des gaz de combustion aprés passage en turbine.
Il est par contre bien possible que la combustion dans une simple chaudière, sans l'étape turbine a gaz, puisse fournir une plus grande quantité de vapeur...En tout cas on emploie pas de vapeur a 700 ou 800°C!

[RomVi]

Attention, avec des gaz d'échappement à 500°C on ne pourra jamais produire de vapeur à 500°C. Il faut une différence de température très importante pour effectuer l'échange.
On peut en effet améliorer le rendement global d'une turbine à gaz (en produisant de la vapeur, et en exploitant son énergie mécanique), mais celui ci sera encore nettement inférieur au rendement de Carnot.
En gros avec ce type de machine combinée on frôle un rendement de 50%, avec une source chaude vers 1500°C et une source froide à température ambiante.
Le rendement de Carnot étant égal à 1 - (293 / 1773) = 83%

[ecolami]

Bonjour,
J'ignore si en sortie de turbine la température n'a baissé qu'en fonction du TRAVAIL fourni ou si une dilution par l'air s'ajoute pour baisser encore la température.
A priori je n'imagine pas que les pales de turbine a gaz puissent supporter 1500°C. Déja si elles fonctionnent a 1000 ou 1200°C ce serait énorme..
J'avais compris que le rendement de carnot ne concernait que des machines thermiques mais j'ignore s'il s'applique aux turbines. Une flamme se caractérise aussi par une VITESSE des gaz donc c'est déjà un travail (au lieu d'une énergie désordonnée comme la chaleur).

[RomVi]

La température en sortie baisse en fonction de la détente (qui rend possible le travail), et de la perte d'entropie lors des chocs avec les pales.
En pointe on peut atteindre 2000 °C dans une turbine à gaz, avec une valeur moyenne d'environ 1500°C pour les turbines les plus récentes.
Le rendement de Carnot s'applique de la même façon aux turbines, le raisonnement est identique. La "vitesse des gaz" n'est qu'une conséquence de la chaleur.