Les turbomachines

Thèmes abordés

Turbomachines, thermodynamique, loi des gaz parfaits PV=nRT, échanges d’énergie, systèmes ouverts

Résumé du document

L'étude de l'énergie s'appelle la thermodynamique, elle est basée sur trois principes importants dont deux très connus, l'enthalpie et l'entropie. La thermodynamique nous apprend que si les formes d'énergie se valent quantitativement, elles se différencient qualitativement. En effet, certaines formes sont des énergies dites « dégradées » qui se traduisent le plus souvent sous forme de chaleur. C'est donc le rôle de l'ingénieur de déterminer la quantité et la qualité des transferts de l'énergie entre des systèmes et leurs différentes formes. Dans le cadre de cette présentation, nous allons analyser un transfert en particulier, l'échange d'énergie entre un système mécanique et un fluide.

Extraits

[...] Ce sont les turbomachines qui par le biais d'une roue, permettent ces échanges d'énergie. Ces machines tournante imposent parfois de vrais défis technologiques, c'est le cas du turboréacteur et de ces variantes, qui peuvent parfois être difficile à concevoir à cause de la précision des performances attendues, mais la fonction reste pareille, récupérer de l'énergie de l'écoulement sous forme cinétique mais aussi enthalpique et la transformer en énergie mécanique, permettant un mouvement, une action. Et c'est le cas de toutes les turbomachines. Nous nous chercherons donc à comprendre les caractéristiques des turbomachines. [...]

[...] Le premier principe de la thermodynamique, c'est-à-dire l'enthalpie, nous indique que si une machine apporte du travail vers l'écoulement, la température du fluide va augmenter et par conséquent sa pression aussi, d'après la loi des gaz parfait. Ce type de turbomachines est les compresseurs à l'inverse des turbines, qui elles récupèrent du travail de l'écoulement. L'état total est donc un moyen d'évaluer les performances des machines. Cependant, un des outils qui permet de déterminer les échanges d'énergies sans forcément passer par l'état total est la puissance. [...]

[...] Il est vrai que ces turbomachines présentent de nombreuses similitudes, des points communs dans leur conception, leur fonctionnement, les grandeurs. Mais, il existe des variantes, en particulier dans la géométrie de ces machines. Certaines sont axiales, d'autres radiales, ce qui changent légèrement certaines variables d'états comme la pression et par conséquents la température puisqu'ils sont liés par la loi des gaz parfaits. Les différences de géométrie influencent ces grandeurs. Les 4 paramètres sont des variables qui n'ont pas la même importance. Prenons l'exemple de deux turbomachines pour mettre en évidence ces paramètres, le radiver et le rotor 37. [...]

[...] De plus, les rendements sont différents entre ces deux turbomachines. Ces analyses nous prouvent qu'elles présentent chacune des avantages et des inconvénients. Il en va de même avec les turboréacteurs si on parle du simple flux et du double-flux. Ces machines ont des effets positifs et des désavantages. La machin idéale ne semble pas avoir été mise en place de nos jours, des recherches sont encore en cours. L'open rotor semble être un progrès dans le domaine de l'aviation mais ces avantages ne sont pas encore totalement démontrés. [...]