1. Pi i d f iPrincipes de fonctionnement 2. Étude...

Les turbines à gazLes turbines à gaz

1 P i i d f i1. Principes de fonctionnement2. Étude paramétrique des performances

3. Aspects technologiques et domaines d ’utilisation

MECA1855 Professeur Miltiadis PAPALEXANDRIS 1

Principes de fonctionnementPrincipes de fonctionnement

CC

32

TC 1 4

P m W m W P

1

e T m T C m C fm auxP m W m W P += - -

f T T C CP P P m W m W++ = -


m e fm aux T m T C m CP P P m W m W++


p32

pT 3

22S

44S

1 4v S

1

m Tm m T m C

C C

P mW W Wm m= -

Tm 3 4 2 1

mW ( h h ) ( h h )m

= - - -


Cm


fuelTI 3 2

mm PCIQ h h PCI- = =

Tm 11= +

I 3 2C C a1

Q h h PCIm m λm C a1m λm

+

1m 3 4 2 1

a1

1W ( 1 )( h h ) ( h h )λm

1 1(( 1 )h h ) (( 1 )h h )

= + - - -

3 2 4 1a1 a1

1 1(( 1 )h h ) (( 1 )h h )λm λm

= + - - + -

4 1m a1II

th

1(1 )h hW λmQη 1 1 1

+ -= - = -th

I I3 2

a1

η 1 1 1Q Q (1 )h hλm

+ -


Étude paramétrique des performancesÉtude paramétrique des performances

Combustion isobare Combustion isobare Masse invariable Gaz idéal et chaleur massique constanteq

m p 3 4 2 1W c ((T T ) (T T ))= - - -

4 1th

T Tη 1 -= -th3 2

η 1T T-



4 S 2 ST T14 S 2 Sm SiT p 3 p 1

3 SiC 1

T T1W η c T ( 1 ) c T ( 1 )T η T

= - - -

PiC PiC

γ 1 1 1m 1γ η η2 S2 2 2m

1 1 1 1

TT p p( ) ( ) ( )T p p T

--

= = =

PiTPiT

γ 1m 1 ηηγ4 4 4 S2m

et

T p Tp( ) ( ) ( )T p p T

--

= = =3 3 1 3T p p T

1ηPiT ηPiC4 S 2 ST T( 1 ( ) ) (( ) 1 )ηPiT ηPiC4 S 2 S

m p 3 p 13 1

T TW c T ( 1 ( ) ) c T (( ) 1 )T T

= - - -


Étude paramétrique des performancesÉtude paramétrique des performancesγ 1 γ 1γ γ3 2S 32

1 4 1 4S

p T TpX ( ) ( )p p T T

- -

= = = 3

1

TYT

4 S 2 Sm SiT p 3 p 1

T T1W η c T ( 1 ) c T ( 1 )T T

= - - -p p3 SiC 1T η T

1 1W c T ( η Y ( 1 ) ( X 1 )

1

m p SiTSiC

W c T ( η Y ( 1 ) ( X 1 )X η

= - - -

1ηPiT ηPiC4 S 2 S

m p 3 p 13 1

T TW c T ( 1 ( ) ) c T (( ) 1 )T T

= - - -

1ηP iT ηP iC

m p 11W c T ( Y ( 1 ( ) ) ( X 1 )X

= - - -


m p 1 ( ( ( ) ) ( )X

Étude paramétrique des performancesÉtude paramétrique des performancesγ 1 γ 1γ γ3 2S 32

1 4 1 4S

p T TpX ( ) ( )p p T T

- -

= = = 3

1

TYT

1 4 1 4Sp p 1

0.5MJ/kg %

0.5MJ/kg %

0.4 40

%ηe

W

0.4

g

40

%

ηe

A AB B

0 2

0.3

20

30We

0 2

0.3 30

20

We

0.1

0.2 20

100.1

0.2 20

10

0 20 40 60 80 1000

p2 / p1

1 2 3 40

X



0 SiC SiT PiC PiTX η η Y η η Y= »

P T

11 η+ PiTPiC

ηη

A SiC SiT PiC PiT PiC PiTX η η Y ( η η Y ) η η Y+

= = »

A B 0X X X< <A B 0X X X< <



P k ( P P )= +fm aux mC mTP k ( P P )+ = +

fm aux mT mC Cmec

T C C

P P P 1 τη 1 1 k 1 kP P P 1 τ+ + +- = - = -

- -

m mT mC CP P P 1 τ

C0

XτX

= 0mec

0

X Xη 1 kX X+= --

0X 0


Aspects technologiquesAspects technologiques


L’exergie à l’échappement dL’exergie à l’échappement d ’une ’une turbine à gaz : la notion de cycle avalturbine à gaz : la notion de cycle avalturbine à gaz : la notion de cycle aval turbine à gaz : la notion de cycle aval

T 3

e4 = H4 –H1 – T1 (S4 – S1)

3

2 4

a4 = T1 (S4 – S1)1 5

S10 50

CAVη =+


+

Cycle combinéCycle combinéTurbine à GazTurbine à Gaz -- Cycle AvalCycle AvalTurbine à Gaz Turbine à Gaz Cycle AvalCycle Aval

4 1 1 4 1 41CAV

4 1 4 1 1

H H T ( S S ) TTη 1 logH H T T T

- - -= = -- -

4 1 4 1 41TGCAV

T T T T TTη 1 ( 1 log )T T T T T T T- -= - + -- - -

4 1 4 1 1H H T T T

3 2 3 2 4 1 1T T T T T T T- - -T 3

41TGCAV

3 2 1

TTη 1 logT T T

= -- 2 4

3 2 1T T T

1 5Rendement limite d’un

système combinéS

1 5

10 50

système combiné


Utilisation en propulsion aérienneUtilisation en propulsion aérienne


Utilisation en propulsion aérienneUtilisation en propulsion aérienne

sF m( c c )= -p

M gP cf

=M gFf

=

p sP F c m( c c )c= -

2 2ξ

fp

ktot tot

P M gm cη PCI f η PCI

= =f

2 2s

mξ c cP m

2-=

( c c )c-s

tot

M gmf η PCI

=

sP 2 2

s

( c c )cη 2ξ c c

=-

FD

L

1ccs

F

M

Ds

Pmaxc 11 1 ηc ξ= + -

η η η 0 48 0 66 0 32= = ´ =

Mg1 eT 220 K favorable à η=


tot e Pη η η ...0.48... ...0.66... 0.32= = ´ =

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