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Cours - Combustion dans les Turbines à Gaz ( Combustion aéronautique )

Turbines à Ga
Une turbine à gaz, appelée aussi turbine à combustion, est une machine tournante thermodynamique appartenant à la famille des moteurs à combustion interne dont le rôle est de produire de l'énergie mécanique (rotation d'un arbre) à partir de l'énergie contenue dans un hydrocarbure (fuel, gaz...).
Le turboréacteur est une turbine à gaz particulière qui utilise le principe de la réaction pour propulser certains types d'avions rapides.
La turbine à gaz est un moteur thermique réalisant les différentes phases de son cycle thermodynamique dans une succession d’organes traversés par un fluide moteur gazeux en écoulement continu. C’est une différence fondamentale par rapport aux moteurs à pistons qui réalisent une succession temporelle des phases dans un même organe (généralement un cylindre).
Dans sa forme la plus simple, la turbine à gaz fonctionne selon le cycle dit de Joule comprenant successivement et schématiquement:
une compression adiabatique qui consomme de l’énergie mécanique,
un chauffage isobare comme pour un moteur diesel,
une détente adiabatique jusqu’à la pression ambiante qui produit de l’énergie mécanique,
un refroidissement isobare.
Le rendement est le rapport du travail utile (travail de détente – travail de compression) à la chaleur fournie par la source chaude. Le rendement théorique croit avec le taux de compression et la température de combustion. Il est supérieur à celui du cycle Diesel car sa détente n’est pas écourtée.
La turbine à gaz est le plus souvent à cycle ouvert et à combustion interne. Dans ce cas, la phase de refroidissement est extérieure à la machine et se fait par mélange à l’atmosphère. La turbine à gaz peut également être à cycle fermé et à combustion externe. Le chauffage et le refroidissement sont alors assurés par des échangeurs de chaleur. Cette disposition plus complexe permet l’utilisation de gaz particuliers ou de travailler avec une pression basse différente de l’ambiante.
Le cycle de base décrit plus haut peut être amélioré par différents organes complémentaires :
récupération de chaleur à l’échappement : les gaz détendus en sortie de turbine traversent un échangeur pour préchauffer l’air comprimé avant son admission dans la chambre de combustion,
compression refroidie : la compression comprend deux étages (ou plus) séparés par un échangeur de chaleur (air/air ou air/eau) refroidissant l’air. La puissance nécessaire à la compression s’en trouve réduite au bénéfice du rendement.
combustion étagée : la détente comprend deux étages (ou plus) séparés par un ou des réchauffages additionnels. La puissance fournie est accrue d’où amélioration du rendement.
Les deux dernières dispositions visent à tendre vers des transformations isothermes en lieu et place des adiabatiques et se justifient surtout sur les machines à taux de compression élevé. Les trois dispositifs peuvent être réalisés indépendamment ou simultanément. Dans ce cas, on retrouve le cycle dit de Ericsson qui comme le cycle de Stirling présente un rendement théorique égal au rendement maximal du cycle de Carnot. Cette supériorité théorique par rapport aux cycles Otto et Diesel est cependant contrebalancée par l’impossibilité pratique de réaliser les transformations isothermes. Dans tous les cas, ces dispositifs sont réservés aux installations stationnaires du fait de l’encombrement et du poids des échangeurs gaz/gaz.

CONTENU
  • Combustion dans les Turbines à Gaz 
  • Les Turbines à Gaz
  • Applications des Turbines à Gaz
  • Spécification chambre de combustion aviation
  • Turbine à Gaz : comment ça marche ?
  • Quelques rappels de thermodynamique
  • Fluides réels
  • Quelques rappels de thermique
  • Influence des conditions météo P et T
  • Quelques rappels de thermique
  • Comment augmenter TET ?
  • Evolution des rendements
  • Evolution des rendements Usure
  • Evolution des rendements Entretien
  • La chambre de combustion
  • Refroidissement de la paroi de chambre de combustion
  • Les carburants aviation : Jet A1 « Kérosène »
  • Les carburants : Composition
  • Comment améliorer les rendements
  • Les carburants de substitution
  • Comment améliorer les rendements : Inter cooling
  • Comment améliorer les rendements : Récupérateur
  • Comment améliorer les rendements: Inter Stage Burner
  • Les émissions polluantes pour l’industrie
  • Les émissions polluantes pour l’aviation
  • Les émissions polluantes - Emissions de NOx
  • Brûleur LPP - Les émissions polluantes
  • Brûleur LPP -Les instabilités
  • Brûleur LPP -Les rentrées de flamme (Flash Back)
  • Brûleur LPP - Domaine de fonctionnement
  • Brûleur LPP - Emissions polluantes
  • Bancs d’essai de chambre de combustion de turbine à gaz
  • Banc transparent
  • Banc semi industriel
  • Différents Injecteurs / Différents Combustibles / Différentes Combustions
  • Métrologie optique avancée
  • Caractérisation des instabilités de combustion
  • Problématique allumage
  • Effet de la pression sur la structure de la flamme
  • Evaluation du nombre de swirl
  • Étude expérimentale de la combustion d’un biogaz dans une configuration de turbine à gaz
  • Flamme de référence
  • Effet du biogaz sur la structure de flamme
  • Effet du biogaz sur le domaine de stabilité
  • Effet du biogaz sur les émissions polluantes
  • Étude paramétrique de l’injection de CO2
  • Évolution des instabilités de combustion Influence de la vitesse de combustion laminaire
  • Contexte scientifique de la combustion prémélangée diluée au CO2 - PHYCAP PP
  • Dilution au CO2 , 300K
  • Impact énergétique de la récupération du CO2


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Ditulis oleh: younes younes - mardi 25 décembre 2012

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