Thermodynamique et mécanique appliquées
Travail n°2
Sommaire

1. Principe général du fonctionnement d'une turbine 1
 Fonctionnement du piston 2
 Cycle de Rankine-Hirn 3
 Amélioration du cycle de Rankine 5
 Schéma de la turbine à vapeur 6
2. Relations mathématiques applicables aux turbines 8
3. Les différents types de turbines 8
 La turbine à vapeur 8
 La turbine hydraulique 9
 Les turbines Pelton 11
 Les turbines Francis 11
 Les turbines Kaplan 12
 Les turbines Banki-Mitchell (Crossflow) 13
 La turbine à gaz de combustion 14
 Explication de la turbine à gaz de combustion simple 14
 La centrale TGV 15
 La turbine à air 16
4. Turbines utilisées dans les centrales hydroélectriques de grande puissance 17
5. Centrales belges en fonctionnement 17
6. Petites turbines et caractéristiques particulières 17

1. Principe général du fonctionnement d'une turbine

Une turbine est : " Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser l'énergie cinétique d'un fluide liquide comme l'eau ou gazeux (vapeur, air, gaz de combustion), pour faire tourner un arbre supportant les aubes de la turbine. L'énergie du fluide, caractérisée par sa vitesse et son enthalpie, est partiellement convertie en énergie mécanique pour entraîner un alternateur, une pompe ou tout autre récepteur mécanique rotatif." (Wikipédia)
Il existe 4 types de turbines :
La turbine à vapeur
La turbine hydraulique
La turbine à gaz de combustion
La turbine à air
Même si il existe différents types de turbines, la turbine la plus connue et la plus utilisée reste la turbine à vapeur. Nous détaillerons les autres turbines dans la suite de notre travail.
L'inventeur de la turbine à vapeur est Charles Algernon Parson en 1887.

Figure 1 : Première turbine à vapeur
La turbine à vapeur transforme la vitesse de la vapeur donc l’énergie cinétique en mouvement rotationnel.

Fonctionnement du piston

Pour comprendre le fonctionnement de la turbine à vapeur,