Pompe du circuit thermique d'une centrale

[EspritTordu]

Bonjour,

Dans les centrales thermiques (dont les centrales nucléaires), la chaleur produite par la chaudière est conduite par un circuit fermé de refroidissement.
Hors, il me semble que si dans un cylindre on chauffe de l'eau, le liquide va se détendre de part et d'autre des bases du cylindre, de façon égale : en aucun cas on a une circulation dans un seul sens (comme il convient pour une turbine). Cela signifie-t-il que la pompe annexée sur le circuit a pour rôle d'orienter le flux dans un seul sens? C'est-à-dire que la pompe s'oppose a la même force que celle que subit la turbine à l'autre extrémité... C'est un problème, cela veut-dire qu'on produit avec la turbine autant d'électricité que pour alimenter la pompe en question?


Merci d'avance.
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[invite76532345]

Bonjour
Je ne comprends pas très bien ta phrase au sujet des "bases du cylindre". C'est quoi???
Dans le cas d'une centrale nucléaire il y a séparation entre la chaudière (le réacteur) et le circuit secondaire (production et utilisation de vapeur)
Schéma là:
http://www.sfen.org/fr/intro/comment.htm
Dans le cas d'une centrale à flamme (fuel - gaz), schéma là:
http://www.edf.com/html/panorama/pro...ionnement.html
A partir du condenseur (4) une (plusieurs) pompe(s) renvoient l'eau sous pression à la chaudière (tuyau jaune orangé)
A partir de la source froide (canal ou rivière sur l'animation) une (plusieurs) pompe(s) font circuler l'eau froide dans le condenseur.

A+

[EspritTordu]

Oui excusez-moi l'idée était clair dans mon esprit : le cylindre c'est une section du tuyau du circuit pour extraire la chaleur.

[EspritTordu]

Oui, je ne comprends pas comment on peut orienter la circulation du fluide dans les tuyaux avec la chaleur qui, me semble-t-il, si le fluide reste sous sa forme liquide, va se détendre de façon symétrique de part et d'autre des bases d'un tuyau dans lequel se trouve le fluide chauffé (cylindrique): soit un cylindre dont les orifices, les bases, sont colmatés avec un film caouthchouc et rempli d'eau ; il est étanche. On le place horizontalement au-dessus d'une flamme : les films vont devenir sphériques sous la pression du fluide, n'est-ce pas? Or si on veut récupérer l'énergie dûe à la pression du fluide, le tuyau doit devenir un 'O', sur lequel on branche un turbine : mais puisque la détente de l'eau est symétrique, alors la turbine reste immobile, non?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite76532345]

Bonjour EspritTordu
Si vous énonciez votre question en français clair, on pourrait peut être la comprendre et y répondre.

orienter la circulation du fluide dans les tuyaux avec la chaleur qui, me semble-t-il, si le fluide reste sous sa forme liquide, va se détendre de façon symétrique de part et d'autre des bases d'un tuyau dans lequel se trouve le fluide chauffé (cylindrique)

?????

On le place horizontalement au-dessus d'une flamme : les films vont devenir sphériques sous la pression du fluide, n'est-ce pas? Or si on veut récupérer l'énergie dûe à la pression du fluide, le tuyau doit devenir un 'O', sur lequel on branche un turbine :

?????

Il serait peut être aussi intéressant de considérer que dans une centrale électrique eDF les turbines sont mues par la vapeur d'eau (gaz) et non l'eau liquide

A bientôt

[FC05]

Comme c'est de la vapeur qui part vers la turbine, elle monte, c'est la poussée d'Archimède ... un sortie en haut et une entrée en bas et le tour est joué.

Pour faire moins de bruit les centrales nucléaires installées sur les sous marins coupent la pompe à bas régime.

[YBaCuO]

Bonjour,

Je crois que sa question est plus parlante sur les turbines à gaz.

http://www.sciences.univ-nantes.fr/p...s/Turbine.html
Sa question est pourquoi la circulation de gaz se fait dans un sens plutôt que dans l'autre.

Un élément de réponse est que la turbine de compression et la turbine de détente ne sont pas symétriques, l'orientation des aubes priviligie un sens plutôt qu'un autre.

Pour comparer les travaux lors de la détente et de la compression, il faut comparer durant ces deux transformations. Le diagramme PV montre bien que la détente fournie plus d'énergie que la compression.

[invite76532345]

Bonjour à tous.

Comme c'est de la vapeur qui part vers la turbine, elle monte, c'est la poussée d'Archimède

Que vient faire Archimède dans cette eau ou cette vapeur d'eau? Il n'y a pas de corps étrangers dans la chaudière ou les tuyaux (heureusement).
Ici on s'appelle "FS"! et "Google est ton ami.
Exemple:
http://www.ac-orleans-tours.fr/physi...for/maquet.htm

Là:

Pour faire moins de bruit les centrales nucléaires installées sur les sous marins coupent la pompe à bas régime.

Je ne comprends pas.
De quelle pompe(s) s'agit-il? Donne un lien ou une source s'il te plait.
En gros et rapidement: Sur un réacteur PWR, la pompe primaire sert à refroidir le réacteur en évacuant sa chaleur vers le secondaire. Si on la (les) stoppe, très rapidement cela doit faire "BOUM !"
Quant à la pompe (ou les pompes) qui ramène l'eau des condenseurs à la chaudière, si on la (les) stoppe, où va cette eau? Et avec quoi contrôle t'on le niveau dans la chaudière?
Merci de m'éclairer.
A+

[FC05]

Bonjour à tous.
Que vient faire Archimède dans cette eau ou cette vapeur d'eau? Il n'y a pas de corps étrangers dans la chaudière ou les tuyaux (heureusement).
Ici on s'appelle "FS"! et "Google est ton ami.
Exemple:
http://www.ac-orleans-tours.fr/physi...for/maquet.htm

Là:

Je ne comprends pas.
De quelle pompe(s) s'agit-il? Donne un lien ou une source s'il te plait.
En gros et rapidement: Sur un réacteur PWR, la pompe primaire sert à refroidir le réacteur en évacuant sa chaleur vers le secondaire. Si on la (les) stoppe, très rapidement cela doit faire "BOUM !"
Quant à la pompe (ou les pompes) qui ramène l'eau des condenseurs à la chaudière, si on la (les) stoppe, où va cette eau? Et avec quoi contrôle t'on le niveau dans la chaudière?
Merci de m'éclairer.
A+

Les bulles de vapeur ... elles montent comment ? Moi je dit que c'est de la poussée d'Archimède. Tu as une autre explication ?

Pour le fonctionnement en thermosiphon, là :

http://www.defense.gouv.fr/marine/en...ses_embarquees


Et en particulier :

...
La deuxième génération regroupe les réacteurs dits compacts. Le générateur de vapeur fixé sur la cuve et faisant office de couvercle permet de gagner considérablement en encombrement, poids, discrétion acoustique et sûreté. Ils sont conçus pour favoriser au maximum la réfrigération du coeur en circulation naturelle par effet de thermosiphon. Le pompage primaire n'est nécessaire qu'aux fortes allures. Alors que les premiers réacteurs de ce concept équipent les sous-marins nucléaires d'attaque (SNA) type Rubis, une version de plus forte puissance (K15) équipe les SNLE type Le Triomphant et le porte-avions Charles de Gaulle. La surveillance de la chaufferie est assurée par un système de présentation de données sur des écrans ; un dispositif informatique assure une aide à l'exploitation et à la maintenance. Ce contrôle entièrement numérisé est une amélioration importante de l'interface homme/machine, gage d'une meilleure qualité, et accroît les performances des chaufferies.

[EspritTordu]

Donc dans les circuits à vapeur (les circuits secondaires), l'énergie que l'on extrait se résume finalement à une partie de la chaleur latente de
changement de phase de l'eau? Sans vapeur et condensateur à eau, on reviendrait à mon exemple, à mon cylindre, où l'eau se détend de manière symétrique, non? En fait on consomme moins d'énergie en comprimant l'eau liquide.

Que se passe-t-il alors dans le circuit primaire, qui est lui aussi un circuit de refroidissement? L'eau est maintenue artificielement sous sa forme liquide. Ici la pompe oriente, strictus sensus, la circulation du fluide ; on fournit l'énergie pour faire circuler l'énergie...

[invite76532345]

Re:
Pour FC05:
Merci pour ton lien; j'ignorais l'existence des ces réacteurs compacts 2° génération; j'en étais resté à la 1°; identité aux réacteurs civils eDF (c'est l'âge).
Quant à la poussée d'Archimède;

Les bulles de vapeur ... elles montent comment ? Moi je dit que c'est de la poussée d'Archimède.

Si elles se trouvent dans l'eau, oui tu as raison.
Mais ta phrase dans le message #6

Comme c'est de la vapeur qui part vers la turbine, elle monte, c'est la poussée d'Archimède

laissait à penser que la vapeur se trouvait dans le tuyau vers la turbine. Et là, il n'y a que du gaz (vapeur), pas de liquide, pas de différence de densité entre deux corps donc pas de poussée d'Archimède.

Pour EspritTordu

Ici la pompe oriente, strictus sensus, la circulation du fluide ; on fournit l'énergie pour faire circuler l'énergie...

Oui. Mais on en fournit nettement moins à la pompe que l'on en récupère dans la turbine. La pompe du réseau d'utilisation sert à pressuriser et renvoyer l'eau vers la chaudière. La vapeur sous pression ne nécessite pas de pompe pour aller vers l'utilisation. Si on utilise une turbine à contre-pression, la vapeur sortant de la turbine part vers un autre usage; dans une locomotive elle est simplement envoyée à l'atmosphère (Nécessite d'un réservoir d'eau à bord ou sur le site pour alimenter la chaudière)

Sans vapeur et condensateur à eau, on reviendrait à mon exemple, à mon cylindre, où l'eau se détend de manière symétrique, non?

Entre 0°C et 110°C (sous pression on ne va pas bouillir) l'expansion de l'eau est de l'ordre de 6%. Il n'y a pas détente mais expansion par dilatation. Inutilisable, sauf pour le chauffage par thermosiphon mais c'est un autre sujet..
Symétrie: oui pour l'expansion dans le cas de ton tuyau fermé aux deux extrémités. Mais si tu ouvres une extrémité pour envoyer du fluide à l'extérieur, la pression du côté ouvert tombe et il n'y a plus symétrie
A+

[FC05]

Pour ce qui concerne la poussée d'Archimède, je pensais parler à quelqu'un qui avait quand même une petite idée du fonctionnement d'un réacteur, alors je suis allé un peu vite ...

Sinon, pour la circulation secondaire, "rien" n'empêche d'utiliser les différences d'altitudes. Si la condensation a lieu à 30 m au dessus du réacteur, il y a environ 3 bars de plus en bas.
Bien sur, ça nécessiterai de creuser un trou très profond pour le réacteur ... d'où le "rien" en théorie qui devient irréalisable en pratique.

[invite76532345]

Bonsoir FC05

Pour ce qui concerne la poussée d'Archimède, je pensais parler à quelqu'un qui avait quand même une petite idée du fonctionnement d'un réacteur, alors je suis allé un peu vite ...

Les gens qui posent des questions sur ce forum n'ont pas tous une "petite idée". C'est pourquoi je m'immisce parfois dans la discussion de manière à obtenir de l'auteur des explications claires et faire afficher les sources.
Ne m'en veux pas.
A+

[EspritTordu]

Il n'y a pas détente mais expansion par dilatation

Ce n'est pas jouer sur les mots?

Symétrie: oui pour l'expansion dans le cas de ton tuyau fermé aux deux extrémités. Mais si tu ouvres une extrémité pour envoyer du fluide à l'extérieur, la pression du côté ouvert tombe et il n'y a plus symétrie

C'est exact la symétrie n'est plus, mais il n'y a plus aussi d'eau : l'énergie extraite est nécessairement sur une courte durée alors. Ce n'est pas un cycle fermé.

Finalement, la poussée d'Archimède (entre de l'eau et de la vapeur, ou entre l'eau froide et de l'eau chaude) est la clé pour orienter le fluide : car sinon la pression de la vapeur qui s'exerce dans toutes les directions serait symétrique, c'est exact? Cela signifie-t-il que sans gravité, il n'y a pas de centrale?

[FC05]

Cela signifie-t-il que sans gravité, il n'y a pas de centrale?

En tout cas telles qu'elles sont conçues actuellement. Il faudrait quelques adaptations ... mais rien de "mortel" à mon avis.

[EspritTordu]

Mais alors, sans gravité, ne revenons nous pas sur mon exemple d'expansion symétrique (et donc inutile)?

[YBaCuO]

... C'est-à-dire que la pompe s'oppose a la même force que celle que subit la turbine à l'autre extrémité... C'est un problème, cela veut-dire qu'on produit avec la turbine autant d'électricité que pour alimenter la pompe en question?

Je pense savoir où cela s'embrouille.

Pour une pompe hydraulique réversible, le travail que doit fournir cette pompe pour porter un volume V d'eau d'une pression P1 à une pression P2 est: .
Pour la turbine c'est quelque peu différent car la vapeur est compressible donc le volume varie. La formule générale est alors

Dans les deux cas on a le même delta P mais on ne travaille pas sur les même volumes c'est pour cette raison que la turbine produit plus d'énergie que n'en consomme la pompe. Tout le long du cycle c'est le débit massique se conserve et non volumique. Pour cette raison on préfère utiliser des grandeurs intensives comme le travail massique w. On a alors avec la masse volumique. Or dans un cas la pompe travaille avec de l'eau liquide dans l'autre la turbine travaille avec de de la vapeur; le volume massique de la vapeur est beaucoup plus élevé que celui de l'eau liquide d'où un travail massique plus élevé dans la turbine.

[EspritTordu]

le volume massique de la vapeur est beaucoup plus élevé que celui de l'eau liquide d'où un travail massique plus élevé dans la turbine

Ce n'est pas le liquide qui est plus dense normalement?

Cela n'explique pas le cas où l'eau ne devient pas vapeur...

[YBaCuO]

On a alors avec la masse volumique.

Désolé une erreur de ma part.
est le volume massique.