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Concept
Turbine
Résumé
vignette|alt=|Rotors de turbines à vapeur de la centrale nucléaire de Philippsburg.
Une turbine est un dispositif rotatif convertissant partiellement l'énergie interne d'un fluide, liquide (comme l'eau) ou gazeux (vapeur, air, gaz de combustion), en énergie mécanique au moyen d'aubes disposées sur un arbre tournant à grande vitesse.
L'énergie entrante du fluide est caractérisée notamment par sa vitesse, sa pression, son enthalpie. L'énergie mécanique sortante de la turbine entraîne un autre mécanisme rotatif comme un alternateur, un compresseur, une pompe ou tout autre récepteur (exemple un générateur). L'ensemble est alors respectivement appelé turbo-alternateur, turbocompresseur, turbopompe
Turbine à vapeur
La turbine à vapeur est un moteur à combustion externe fonctionnant selon le cycle thermodynamique dit de Clausius-Rankine. Ce cycle se distingue par le changement d’état affectant le fluide moteur, qui est en général de la vapeur d'eau, généralement chauffée par la combustion de charbon ou de fioul.
Ce cycle comprend au moins les étapes suivantes :
l’eau est mise en pression par une pompe pour être envoyée vers la chaudière ;
l’eau est chauffée, vaporisée et surchauffée.
Dès que cette vapeur doit être utilisée, elle effectue les étapes suivantes :
la vapeur se détend en fournissant de l'énergie cinétique, que la turbine convertit en énergie mécanique ;
la vapeur détendue se condense au contact d'une source froide sous vide partiel.
Le fluide utilisé est donc le même que celui de la machine à vapeur à pistons, mais la turbine en constitue une évolution exploitant les principaux avantages des turbomachines, à savoir une puissance massique et une puissance volumique élevées, et un rendement amélioré par la multiplication des étages de détente.
La turbine à vapeur est l’aboutissement d’un type de machines thermiques introduit par les machines à vapeur à piston. Les contraintes inhérentes à leur conception restreignent généralement leur usage à l'industrie.
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