Calculons lexergie de lair sortant agrave 336C du RA - Hc 0 4 7 9 laquo 9958 laquobull 0 0049 gt 11688 = 4B27 k j
La perte dexergle par irreacuteversibiliteacute de la transmission cashylorifique au RA est eacutegale 1 la difference entre lexergie ceacutedeacutee par les gaz et lexergie reccedilue par lair soit
Le reacutechauffeur dair consideacutereacute est du type reacutegeacuteneacuteracirctif Cepenshydant pour simplifier nous navons pas pris en consideacuteration la fuite dair propre acirc ce type deacutechangeur laquelle nous aurait ameneacute I consideacuterer des excegraves dair et des compositions diffeacuterents a lenshytreacutee ou 1 la sortie Lerreur qui reacutesulte de cette simplification affecte le bilan exergeacutetique de 01 [45)
Avant de peacuteneacutetrer dans le R-A lair doit dabord traverser le preacutechauffeur PAV allawnti avec de la vapeur soutireacutee a la turbine La vapeur entre agravetr= le PAV a leacutetat Y elle en sort a leacutetat T Lexergie cegravedes par la vapeur au PAV vaut
Lair comburant a eacuteteacute ainsi preacutechauffeacute a 70C 11 a donc reccedilu le flux exergeacutetique s M E 0 - 3398 kW
fl 17 Bilans tftenalauea du surchauffeur SCT et du resurchauffouir Le surchauffou 6 haute taaperatuse SHT oe conpose des deus
il i l il II J I ll i I
152
RUT (fig S4) On a ainsi
- chaleur fournie par les gaz au SHT raquobull
[ ( B1345 - H1220 ) + lt H910 H 8 1 6 ] - M 1 8 3 8 7 0 k W (
- chaleur reccedilue par la vapeur entre lentreacutee (eacutetat E) et la sortie i (eacutetat G) du SHT (h - h ) 0 - 237001 kw e
9 e 1 j - part du rayonnement eacutemis par le foyer intercepte par le SHT -ccedilf
q - 237001 - 183870 - 53131 kw j
- chaleur fournie par les gaz au RUT ( H1220 - W M 2 5 8 9 9 7 k W bull
- chaleur reccedilue par la vapeur au RHT (h - h^D laquo 269872 kw
- part du rayonnement du foyer intercepteacute par le RHT qR - 269872 - 2S8997 - 10875 kw
- rayonnement Intercepteacute globalement par SHT et RHT
q R bull qR + qR - 64006 kw
A18 Irreacuteversibiliteacute de la combustion et de la transmission au foyer
Lexergis apporteacutee au foyer est eacutegale a la sonos de lexergie du combustible (sect A13) at da lexergie de lair reacutechauffe a 336C (sect A15)
E M bull M E raquo 3 6 - 1782600 + 63534 - 1846134 kw
Lexeigio ceacutedeacutee par le foyer est eacutegale 1 la somma des termes suivants i
- exergie dae gaz sortant 1 1345C i M - E j 3 4 5 - 659139 kw
- exergla da 1humiditeacute des gaz (S A14) - 7467 kw
- eacutenergie transmise au vaporisateur (e-e-)D raquo 426218 kw
- eacutenergie da la chaleur rayonnes vers SHT et RHT eacutegala u lexergio de cette chaleur I la tempeacuterature de sortis du foyer (S A17)
bull lt l bull M 0 0 6 ( 1 ^ n ^ - 5 0 5 kw
le facteur entre parenthegraveses repreacutesentant le rendement dun cycle de Carnot effectue entre la tempeacuterature du foyer et calle do 1Amshybiance On a ainsi eu total i
6391)9 bull 7laquolaquo7 bull 026216 bull 32603 deg 1145439 fcW
La perto dexergle par irreacuteversibiliteacute as la coabuotlon et do la transBioolon calorlflqua avec leo eacutecrans vaporisateurs aat Ogolo
11 J
a ia difference entre lexergie apporteacutee au foyer et lexergie ceacutedeacutee pax celui-ci
1846134 - 1145429 - 700705 kw
A 19 Irreacuteversibiliteacute au surchauffeur agrave haute tempeacuterature
Lexergie ceacutedeacutee par les gaz pour lensemble de surchauffeur 3 haute tempeacuterature (SHT 1 et SHT 2) est
( l E1345 Ex220gt + ( E910 - laquoBleacute 1 1 M 1 4 4 6 7 1 k W
V appert dexergie par le rayonnement du foyer est
bull (1 hiumli S3U1 u - yenampgt deg lt 3 6 6 7 kw
Lexergie reccedilue par la vapeur a la traverseacutee de cette surface deacutechange est (e - e D bull 141841 kw
g bull La perte dexergie par Irreacuteversibiliteacute de la transmission caloshy
rifique au surchauffeur 1 haute tempeacuteratureest eacutegale a la somme des exergles apporteacutees par les gaz et par le rayonnement du foyer diminueacutee de lexergie reccedilue par la vapeur
14671 + 43667 - 141841 - 46497 kw
A 110 Irreacuteversibiliteacute au reaurchauffeur
Pour le RUT on a
- lexergie ceacutedeacutee par les gaz ( E 1 2 2 0 - E J 1 ( ))M - 202967 kw
- lapport dexergie par le rayonnement du foyer
lo bull lt I - 1raquo 1 0 8 7 s lt - j2) - 8938 kW
- lexergie reccedilue par la vapeur i (e - laquoJD raquo 154183 kw
ta parte dexergie au RHT est eacutegale fi la somme des exergles apporteacutees par las gax et par le rayonnement du foyer diminueacutee de lexergie roc i par la vapeur i
202967 + 8938 - 154183 bull S7722 kW
A 111 irreacuteversibiliteacute au surchauffeur SBT
Lexergie ceacutedeacutee par les gaz est bull
( E 8 1 6 - B 4 3 4)M laquo 198980 kW
Lexergie reccedilus par la vapeur eat lt
Dougrave par diffeacuterencele perte dcssrglreg eu SET
iraquoecircraquo8copy - JIcircS076 bull laquo3903 tiW
154
Al 12 Irreacuteversibiliteacute a leacuteconoalseur
Lexergie ceacutedeacutee par les gaz est
(E 434 E 3 8 2)M - 22034 kW
Lexergie reccedilue par leau est
(e - e )D - 20960 kW raquo a
Dougrave par diffeacuterence la peAc dexergicirce 3 leacuteconomiseur
22034 - 20960 - 1074 kW
A 113 Conclusions
Le bilan exergeacutetlque du geacuteneacuterateur de vapeur est preacutesenteacute au tableau 14 La premiegravere colonne de ce tableau Indigue pour chaque poste la valeur exergeacutetlque correspondante tandis que la deuxiegraveme colonne en indique le pourcentage Enfin la troisiegraveme colonne inshydique des pourcentages globaux reacutesultant dun egroupement par cateacuteshygories des diffeacuterents postes On obtient notant gtt ainsi lexergie reccedilue par la vapeur (487 I) la perte exergeacutetii laquo par irreacuteversibishyliteacute de la transmission dans les eacutechangeurs du raquo orateur (81 ) lexergie ceacutedeacutee par les gaz au reacutechaiiffeur dair 0 raquo) la perte dexergie totale i la chemineacutee (13 raquo)
TABLEAU 14 - BILAN EXERGETIQUE Du GENERATEUR DE VAPEUR
Mi A C T I F i
- exdu combustible - exreccedilue par lair au RA - exreccedilu par lair au PAV
PASSIF gt
- exreccedilue par la vapeur au VAPO - exreccedilue par la vapeur au SRT - exreccedilue par la vapeur laquou RHT - exroccedilue par la vapeur au SBT exreccedilue par leau I lECO - irrcombustion e t transaau foyer - Irrtransmission au SHT - Irrtransmission au RHT - irrtransmission au SBT - irrtransmission 1 lECO - sraquoceacutedeacutee 1 lclr au RA - irrtransmission su RA
j - pdsxpar chaisensible des fumeacutees - pdenpar chailatente des fuseacutees C i
1782600 9laquo5 60136 33 3396 02j
426218 2311 141841 77 154183 84 155078 84 20960 11 700705 379 46497 25] 57722 31 43902 24 1074 0lJ
60136 33] 07j 13723 33] 07j
16629 091 00] 7467 091 00]
1000
487
379
81
40
13
Loaarflio reccedilue par Aair au rSchauffou dair (33 ) proviont lt3o iOKSiricirctlo atampecircreg par l o s gas (00 8) dans ce t t e surface dlaquochange ha ocirclttecirctonQm ejjtro coo ltaaua oaerglos reacuteaulto de l Irreacutevers ibi l i teacute)
155
qui affecte leacutechange calorifique affeacuterent (07 raquo)
Le preacutechauffeur dair 3 vapeur napparaicirct pas explicitement au passif du bilan Ceci reacutesulte de ce que lexergie reccedilue globalement par la vapeur produite inclut un petit poste repreacutesentant lexergie fournie en retour au preumlchauffeur Ainsi quil appanicirct dailleurs au sect A6 ce petit poste peut ecirctre deacutecompose en lexergie fournie S lair (quon retrouve a lactif) et en une perte dexergie par irreacuteversibiliteacute dirt la transmission
La perte dexergie au foyer associe lirreacuteversibiliteacute de la combustion et lirreacuteversibiliteacute de la transmission avec les eacutecrans vaporisateurs essentiellement Dun point de vue pratique distinshyguer ces deux composantes naurait guegravere de sens car leur ventishylation est tributaire de la tempeacuterature du foyer dont la valeur deacuteshypend de la conception de la chambre de combustion
Les pertes dexergie relatives ft Is transmission calorifique sont faibles dans les faisceaux tubulalres Ceci reacutesulte de la conshyception rationnelle de ces laquochangeurs laquelle permet geacuteneacuteralement par lexploitation judicieuse des eacutechanges convectlfs et radlatlfs ainsi lt]ue par ladoption de la circulation meacutethodique des fluides de reacuteduire au minimum les Irreacuteversibiliteacutes thermiques
La perte dexergie relative aux eacutechanges avec lambiance napshyparaicirct pas explicitement danraquo le bilan En fait cette perte qui est dailleurs extrecircmement faible la perte calorifique corresponshydante eacutetant de 016 1 Intervient Implicitement dans les pertes dexergie affectant le foyer et les diffeacuterents eacutechangeurs
La perte dexergie i la chemineacutee est limiteacutee 1 13 raquo la plus grande partie de cette perte revenant dailleurs a la chaleur senshysible des funeacuteea
En deacuteterminant i partir des calculs preacuteceacutedents les pertes cashylorifique et exergeacutetlquea rapporteacutees au PCS du fuel ou i son exer-gle respectivement on obtient les reacutesultats suivants
pertes calorlfbull pertes exergeacutet
- combustion et transmission 0 477 - ppar chaisensible dea fumeacutees 54 raquo1 09 t] bdquo - ppar chailatente dea fumeacutees S7 J 1 1 04 ij J
Sachant que la perte A lambiance cat de 02 t on peut an dO-dulre le rendement thermique brut qui raquo01egravevraquo ainsi 1 887 raquo co qui correspond dailleurs 1 un rendement de 94S t sur PCI
A2 UNITE THERMIQUE DE 700 KWe
A21 Donneacuteeraquo aacircnOralen
Luniteacute thermique (EOF) qui fonctionne oulvont un cyclo a ro-ourchauffeeat reprdeonteacuteo a la figura SS [45)
^iicircJHykiagravel ampiiJ ii I UuUiliWtoMtnol^ntiiJraquojmiiilaquolaquo Mwafc
I5laquo
is
l k H 1 [7~
laquo
I
eacuteiuml I raquo
1 mdash Figaro 39
V i l bull IJ bullbullbull IIIIUIU IKilii laquoM i tlaquo i l ia I
157
TABLEAU 15 DOKHEES ET CRANDEUSS THERMODYNAMIQUES RELATIVES AU CYCLE
A B B C D E F G c H
q 5 7 5 6 509 4 66 01 512 9 4 1 0 6 3541 2 5 2 8 59 09 59 09 2942
p 163 3 7 0 3 7 0 3 4 8 6 0 0 0 0 5 5 0 0 5 5 3 5 9 3 5 9 139
c 5 4 0 0 3 2 8 6 3 2 8 6 5 4 1 0 2 9 5 5 34 61 34 61 3 2 7 5 2 0 5 5 4 0 6 2 h 3407 3055 3055 3536 3050 2356 2451 3054 878 0 3267 s 6 437 6 553 6 553 7264 7 348 7682 7992 6 565 2 375 7315 pound 1553 1169 1169 1145 9 3 4 9 1441 1499 1165 1953 1161 E 894200 S95300 77140 740900 383900 51030 3789 68830 11540 34150
H I J J J K K K L L
q 8851 7286 3518 3518 3519 2135 2135 2133 4506 4506 P 136 606 161 161 0293 0297 0293 0293 0550 340 c 1663 2956 1612 711 4218 6893 6858 4218 3461 346 h 7035 3050 2795 2976 1766 2538 2870 1766 1449 1452
2001 7343 7434 0968 05980 7517 09426 05980 04995 04988 a 1285 9362 6542 2035 5950 3737 1703 5950 2629 3130 E 11390 68210 23020 717 209 7979 364 127 1188 1409
M H H 0 P Q Q R S I
q 4506 4506 4506 4506 4506 5818 5783 5783 5783 1179 p 300 103 998 928 828 588 189 188 187 199 t 3711 3718 4046 6608 1122 1531 1614 1955 2444 1202 h 1556 1566 1704 2773 4713 6671 6922 8399 1061 5047
bull 05327 05324 03783 09048 1442 1923 1935 2262 2711 1530
bull 378 4830 3409 1826 5749 1147 1363 1898 2814 6544 B I69A 2186 2640 8230 25900 66750 78830 109800 162800 772
U D V V V X r Z
1 6922 6922 666 6666 1179 3577 1179 2528
P 160 160 5 0 140 200 588 200 576 t 3034 1600 8000 1950 4119 2954 2906 2953 b 3049 6761 3361 2788 1726 3051 3049 3051 s 6903 1941 1074 6456 05876 7357 7847 7366 e 1061 1184 2823 9293 495 9323 7897 9296 K 735 819 189 6196 56 33350 9310 23500
u n i c acirc raquo t q k g i p I fcar t 1 degC
b i U k g bull s U KRg a t M k g Et i ttU
158
Les donneacutees relatives a leau ou 3 sa vapeur sont indiqueacutees au tableau 15 Dans celui-ci les donneacutees proprement dites sont reprises aux quatre premiegraveres lignes on trouve ainsi successiveshyment le deacutebit q la pression p la tempeacuterature t et lenthalpie massique h cette derniegravere grandeur eacutetant neacutecessaire pour deacutefinir leacutetat thermodynamique lorsquon a affaire acirc de la vapeur satureacutee Aux lignas suivantes du mecircme tableau on trouve encore successishyvement lentropie massique s correspondante puis lexergie masshysique e calculeacutee comme indiqueacute ci-apregraves Enfin a la derniegravere ligne on trouve le flux eacutenergeacutetique cette grandeur eacutetant eacutegale au proshyduit de lexergie massique par le deacutebit
Calculons par exemple lexergie de la vapeur vive (point A du scheacutema thermique) Pour la tempeacuterature ambiante t bull 15degC ou 2832 K on a peur leau satureacutee s h - 6292 kJkg a m D
s laquo 02243 kJXkg
Lexergie massique de la vapeur vive se calcule par la formule geacuteneacuterale s e - (h - h) - T (s - s)
a a amc a - (3407 - 63) - 2882 bull (6437 - 0224)
- 15535 kjkg
Le flux exergeacutetlque de la vapeur vive sen deacuteduit
E - laquo a q a - 15535 5756 - 894200 kV
Cest par des calculs analogues quont eacuteteacute deacutetermineacutees les exergles relatives aux dlffSrenta points qui marquent sur le scheacutema thermique lentreacutee ou la sortie des diffeacuterents composants de linsshytallation
A22 Geacuteneacuterateur de vapeur
En se basant sur le rendement thermique du geacuteneacuterateur de vashypeur eacutetudieacute S lannexe 1 et compte tenu du flux calorifique reccedilu par la vapeur on peut laquovaluer le deacutebit de fuel 1 4255 kgs
Lexergie du combustible rapporteacutee t luniteacute de tempe seacutelegraveve 1 (sect A13) i _ 0 9 8 5 4 J i 2 0 laquo 42 | 55 1807235 kW
Lensemble des perf-ee dexergle relatives au geacuteneacuterateur de vapeur est eacutegal t la dlifeacuterence entre lexergie du combustible et lexergie reccedilue par la vapeur Cette derniegravere exergie est par ailleurs eacutegala s laccroissement liaxergla de leau qui se transshyforme en vapeur surchauffeacutee augmenteacutee de lexergie reccedilue par la vapeur au coure de la resurchauffe Il vient ainsi t
ECO [ lEa V teacutee V J 9 3 0 2 3 5 k w
les exerglee de leau ou de sa vapeur eacutetant reprises au tableau IS
A23 Turbine
La puissance interne du corps HP est eacutegale agrave la chute den-thalpie de la vapeur multiplieacutee par son deacutebit (tafcJeau 15
- lth
a - v - laquo raquo 2026H kW
L1exergle (flux exergeacutetique ) ceacutedeacutee par la vapeur agrave la trashyverseacutee du corps HP est eacutegale acirc lexergie initiale E diminueacutee de lexergie E^ de la vapeur qui seacutechappe de ce corps a et de lexershygie E de la vapeur soutireacutee
Ebdquo - (E + E ) bull 2217 60 kW A b a
La perte dexergie relative a la deacutetente HP sobtient par difshyfeacuterence [E a - (Eb + Efc)]
PHP 1 9 1 lt 9 k w
La puissance Interne du corps HP est eacutegale a la somme des puissances internes relatives aux deacutetentes successives deacutelimiteacutees par les soutirages compte tenu des deacutebits correspondants
PMP bull ( hc V -laquoc + thh V ltc - V 2 4 2 8 8 5 k W
Lexergie ceacutedeacutee par la vapeur dans le corps MP est eacutegale a lexergie Initiale E diminueacutee de la soirare des exergies E E et de lexergie E de lS vapeur a la sortie
E - (E + E + EJ - 254640 kW c n i d
La porta dexergie relative a la deacutetente HP sobtient par difshyfeacuterence t
[ E C lt E h + El V 1 PMP 1 1 7 5 5 k W
La puissance interne du (ou des) corps BP est eacutegale a la somme des puissances Internes relatives aux deacutetentes successives deacutelimishyteacutees par les soutirages compte tenu des deacutebits correspondants
PBP ( hd - V-laquod bull ( h
3 - V-Sa V + - V-lt qd qj V 2 6 S euro 2 7 k w
Lexergie ceacutedeacutee par la vapeur dans le corps BP est eacutegale amp lexergie Initiale E diminueacutee de la somme des sxergles E E et de lexergie E de 11 vapeur a leacutechappement J
E d - (E E k + E 0) bullraquo 301871 kW
Lraquo perte dexergie re la t ive 1 la deacutetente BP sobtient par difshyfeacuterence i
(E d - (E j + E k bull EQ)1 - P B p - 36244 kW
ft2a Condenseur
La perte desergie au condanoour est eacutegalo a la diffeacutersnco Qntro lexergie de la vapeur B a 1eacutechappement de la turbine aug-eantfle des axergloo Ebdquo bull B icirc Sbdquo E des condensats des reacutechouf-fouro et 6e la turbopSrapa dune piumlrt it ds lsxergle E relatlvo
160
a la s o r t i e du condenseur d a u t r e par t
(E + Ebdquo + Ebdquo + E t E e k ] w f
A 2 5 Reacutechajffeurs
La perte dexergie au reacutecupeacuterateur RC est eacutegale a la diffeacuterence entre lexergle ceacutedeacutee par leau provenant du reacutechauffeur dair RA et lexergie reccedilue par leau dalimentation
(Et - E w) - (Em - E L ) - 429 kW
La perte dexergie est eacutegale a la diffeacuterence entre la somme des exergles ceacutedeacutees aux reacutechauffeurs RPl et RP2 dune part lexershygle reccedilue par leau dalimentation dautre part
(Ebdquo - E) lt (E - E ) - ltpound - E ) - 491 kW
SsectpoundIcircIcircJiumlicircicircSSpound_poundI La per te d exerg ie e s t eacutegale 3 l a d i f feacute rence e n t r e l e x e r g i e
ceacutedeacutee par la vapeur preacuteleveacutee au sou t i rage n deg l e t l e x e r g l e reccedilue par l eau d a l imenta t ion
(Efc - Sk) - EQ - E n ) - 1625 kW
5EacuteSIcircIcirc5HIcircIcircSHS-B2 La perte dexergie est eacutegale amp la diffeacuterence entre lexergie
ceacutedeacutee par la vapeur preacuteleveacutee au soutirage n2 et lexergie reccedilue par leau dalimentation s
(E - E ) - (E - E Q) - 4633 kW
sectsectpoundbS_icircii5poundDpound3ipoundEcirc_secti La perte dexergie est eacutegale 1 la somme de lexergie E dune
certaine fraction de la vapeur p--leveacutee au soutirage n3 de lexergle E de leau dalimentation srrante des exergles E et E de deux^condensats diminueacutee de lexergle E de leau dashylimentation sortante
(E bull E bull E bull E W I ) - E - laquo09 kW X p u h q
5poundsicircpoundipoundpoundS2pound-2i La perte dexergie est eacutegale t lexergie ceacutedeacutee par la vapeur
prucirclovecirca au soutirage ndeg4 augmenteacutee de lexergle du condensacirct de R5 et diminueacutee de lexergle reccedilue par leau dalimentation
(EK Eh + Ebdquo) - (E - E ) - 3330 kW h ri 9 r q
52poundfi2ipoundiumlJpound-5i La perte dexergie e s t eacutegale A l e x e r g l e codeacutee par la vapeur
fournlo par lo ooutlrogo n S dlmlnuucirco do 1laquolaquoorgie reccedilue par l oau
161
dalimentation (E - E ) - (E - E ) - 4290 kW g g s r
A26 Transformateur de vapeur TRV
La perte dexergle est eacutegale agrave la diffeacuterence entre lexergle d- certaine fraction de la vapeur preacuteleveacutee au soutirage ndeg5 et Ci exergie reccedilue par leau vaporiseacutee dans cet eacutechangeur
(E - E ) - ltE - E ) =raquo 519 kW u u v v
Lexergie ceacutedeacutee 3 lexteacuterieur du cycle est eacutegale acirc lexergle reccedilue par leau vaporiseacutee
E - E - 6007 kW v V
A27 Preacutechauffeur
Lexergle ceacutedeacutee au preacutechauffeur RA par une c e r t a i n e f rac t ion dt la vapeur preacuteleveacutee au sou t i rage ndeg3 e s t t ransmise S de l a i r cet te exergie s eacutecr i t
(E - E ) - 8538 kW
A 2 8 Pompes
La perte dexergle g lobale de la turbopompe a l imenta i re e s t eacutegale 1 la diffeacuterence en t re l e x e r g l e ceacutedeacutee Far la vapeur dans la turbinraquo aux i l ia ire et l e x e r g i e reccedilue par l e a u d a l imenta t ion
(Ej - E f ) - (E - E q) - 7631 kW
E25ES_4fi5poundEtSpoundi2D_Esect La perte dexergle est eacutegale 1 la diffeacuterence entre la puisshy
sance eacutelectrique fournie a la pompe et lexergie reccedilue par leau dalimentation i
- puissance eacutelectrique fournie (estimation) i P _ - 280 kW
- accroissement dexergle de leau i E - E - 221 kW
- perte dexergle P p pound - laquo j - fc^) - 59 kM
Poggj_de_refoulement_PR
La perte dexergle est eacutegale 1 la diffeacuterence entre la puisshysance eacutelectrique fournie a la pompe et lexergle reccedilue par leau dalimentation i
- puissance eacutelectrique fournie (estimation) i P = 590 kw
- ccrolosesant deacutenergie de leau bull E_ - E deg 492 kW - porto dexergle i Pbdquo R - (B B gt - 8^) deg 98 htf
MJJI i Ik J
162
A29 Conclusions
Le bilan exergeacutetique de luniteacute thermique de 700 VWe est preacuteshysenteacute au tableau 10
Lactif du bilan se reacuteduit agrave la seule exergie du combustible En effet dune part lexergie de lair conjurant est nulle daraquotre part les apports deacutenergie eacutelectrique destineacutes aux auxiliaires sont ici consideacutereacutes comme neacutegligeables La valeur de cet actif seacuteshylegraveve agrave 1807235 kW
TABLEAU 16 - SILAN EXERCETICCE
pdexau geacuteneacuterateur de vapeur puissance interne KP irreacutevdeacutetente HP Puissance interne MF irreacutevdeacutetente HP puissance Interne BP Irreacutevdeacutetente BP pdexau condenseur irreacutevau reacutecupeacuterateur RC irreacutevaux reacutechauffeurs RPl et RP2 Irreacutevau reacutechauffeur RI Irreacutevau reacutechauffeur R2 irreacutev la bacircche alimentaire RA Irreacutevau reacutechauffeur R4 lrrfvau reacutechauffeur R5 exceacutedeacutee 1 leacutechangeur TRV irreacutevS leacutechangeur TRV exceacutedeacutee au preacutechauffeur dair PAV irreacuteva la turbopompe TPA accrdexS la pompe PE IrreacutevI la pompe PC accrdexS la pompe PR Irreacuteva la pompa PR
kW 930235 5151 202611 1122 19149 106
242885 1345 1175S 065
265627 1471 36244 201 54025 299
429 002 491 003 182S 010 4633 026 4709 026 3330 018 4290 024 6007 023 519 003
8538 047 7631 042 221 001 59 000 492 003 98 001
Pour lensemble de la turbine la puissance Interne repreacutesente 393 I de lexergie du combustible tandis que la perte dexergle par Irreacuteversibiliteacute de la deacutetente en repreacutesente 37 raquo
A la turbine la perte dexergle est infeacuterieure a lensemble des pertei Internes En effet la chaleur engendreacutee par cas pertes sous une tempeacuterature plus ou moins eacuteleveacutee constitue un apport dexergle qui sera valoriseacutee au cours de la deacutetente ulteacuterieure de la vapeur Cette observation est a rapprocher de la constatation suivant laquelle le rendement interne de la turbine est geacuteneacuteralement meilleur que le rendement Interne moyen deacutetage
Toujours en ce qui concerna la turbina nous navons pris en consideration que la puissance Interne de cette machinai noua avono Qlnoi renonce a foire apparaicirctra la fraction dailleurs tregraves faiblo do cotto puissance qui est dlsalpSe par leo pertes ccanlquea
163
Du reste ce point sera repris et deacuteveloppeacute sur un autre exerple a 1annexe 3
La perte dexergle reacutesultant du reacutechauffage de leau dalimenshytation e s t f a i b l e so i t 11 raquo au t o t a l La pet i tesse de ce t t e i r shyr eacute v e r s i b i l i t eacute thermique reacutesul te de deux circonstances favorables dune part de fa ib les eacutecarts de tempeacuterature aux reacutechauffeurs l e s shyquels beacuteneacuteficient avec l eau ou la condensation de coeff ic ients de transmission calorif ique eacute l eveacutes dautre part du reacutechauffage multi-eacutetageacute de l eau ce qui tend vers la reacuteal isat ion du soutirage conshytinu
La perte dexergle au condenseur at te int agrave peine 3 ce oui corrobore une conclusion de l eacutetude theacuteorique selon laquel le s i la perte thermique au condenseur repreacutesente plus de la moitieacute de la chaleur deacutepenseacutee la perte exergeacutetlque correspondante est theacuteorishyquement nul le
La t r i s grande perte dexergle au geacuteneacuterateur de vapeur montre que la marge daugmentation du rendement thermique de l uniteacute quon peut a t t e ndre dune ameacutelioration des composants du cycle t e l s que turbine laquochangeurs de soutirage condenseur etc est tout compte f a i t fort l imiteacutee
Dune maniegravere geacuteneacuterale nous avons neacutegligeacute de prendre en conshysideacuteration l e s i r r eacute v e r s i b i l i t eacute s reacutesultant des pertes de charge enshygendreacutees dans l e s tuyauteries Les pertes dexergle correspondantes bulltant t r i s p e t i t e s l e bilan exergeacutetlque nest pratiquement pas affecteacute pax c e t t e hypothegravese s impl i f i catr ice
Lexamen cri t iqua du bilan exergeacutetlque conduit 1 deacutevelopper l e s quelques considerations qui suivent
S i l e s t assez f a c i l e de calculer l exergle dun corps simple ou compost dont on connaicirct l entropie absolue 11 nen est plus de meacutemo des combustibles Industr ie l s On en est alors reacuteduit 1 se baser sur un estimation de l exergle du combustible i partir de son pouvoir calorif ique supeacuterieur t e l l e quIndiqueacutee dans des pushybl icat ions speacutec ia l i s eacutee s
Dun maniegravere geacuteneacuterale l e calcul da l exergle implique la connaissance de la tempeacuterature de lambiance Or Ici apparaicirct una ambiguiumlteacute dans la mesure ougrave an ce qui concerne la condensation c est la tempeacuterature d l eau disponible 1 la r iv iegravere (sauf l e cao dun reacutefrigeacuterant atmospheacuterique 1) qui importe tandis quon ce qui concorn l exergle des gaz c e s t logiquement la tempeacuterature de l s i r qui doit ecirctre prise an consideacuteration Enfin la tempeacuterature Je leau e t surtout ca l la de l a i r ambiant varient avec la saison et ates pour la second avac l e laquoornent de la fournis Uns solution oatlaiumlcsanteacute I ce problems paraicirct t t r e dadopter uniformisant una tcapOiTQture poundlaquobientreg conventionnelle de 1SC par exemple Ce choisi a notoEaant la eacutecritreg de persisttra une comparaison obiectlve do
I ISVIll
164 S J v
p l u s i e u r s b i l a n s eacute n e r g eacute t i q u e s d i n s t a l l a t i o n s d i f f eacute r e n t e s V
Au l i e u de c o n s i d eacute r e r dans l e b i l a n chaque p e r t e d e x e r g l e eacute v a l u eacute e en pourcentage de l e n s e m b l e on p o u r r a i t d eacute t e r m i n e r pour chaque composant p r i s i s o l eacute m e n t l e rendement e x e r g eacute t l q u e c o r t e s - i
pondant Cependant en c e qui concerne l i n s t a l l a t i o n e s ul l a i - j p o r t e c e s t de r eacute d u i r e l e s p e r t e s qui a p p a r a i s s e n t comme u n t l egrave s p l u s impor tante s C e s t a i n s i que pour l e s p e r t e s mineures l e ren dement eacute n e r g eacute t i q u e qui l e u r c o r r e s p o n d r e v ecirc t f i n a l e m e n t une iTpojj||p t a n c e a s s e z modeste I l c o n v i e n t d a i l l e u r s de r a p p e l e r que t o u t e j a m eacute l i o r a t i o n de la r eacute v e r s i b i l i t eacute que c e s o i t dans un p r o c e s s u s l
thermique ou meacutecanique s o b t i e n t t o u j o u r s au p r i x d une r eacute a l i s a t i o n p l u s c o ucirc t e u s e
A 3 UNITE NUCLEAIRE DE 900 MKe
A 3 1 Donneacutees g eacute n eacute r a l e s |
Le scheacutema thermique de l u n i t eacute n u c l eacute a i r e de 900 MWe ( F e s s e n - h e i m ) e s t r e p r eacute s e n t eacute a l a f i g u r e 5 6
Les donneacutees r e l a t i v e s au f l u i d e c a l o p o r t e u r (eau sous p r e s s i o n ) d une p a r t au f l u i d e moteur d a u t r e p a r t son t i n d i q u eacute e s au t a - b l e a u 17 Dans c e l u i - c i l e s d o n n eacute e s proprement d i t e s s o n t r e p r i s e s aux q u a t r e premiegraveres l i g n e s I s a v o i r l e d eacute b i t q l a p r e s s i o n p l a tempeacuterature t e t l e n t h a l p l e mass ique h c e t t e d e r n i e r s grandeur eacute t a n t n eacute c e s s a i r e pour d eacute f i n i r l eacute t a t thermodynamique du f l u i d e l o r s q u o n a a f f a i r e a d e l a vapeur s a t u r eacute e Aux t r o i s l i g n e s s u i - v a n t e s du mecircme t a b l e a u on trouve s u c c e s s i v e m e n t l e n t r o p i e mas- s i q u e s qu i s e d eacute d u i t d e l eacute t a t thermodynamique d eacute f i n i c i - d e s s u s l e x e r g l e maesiqve e c a l c u l eacute e d e l a maniegravere h a b i t u e l l e (sect A 2 1 ) bullbullbull l a t empeacuterature d e l ambiance eacute t a n t eacute g a l e t 15C E n f i n t l a d e r - i n l egrave r e l i g n e du t a b l e a u on t r o u v e l e f l u x e x e r g eacute t l q u e E c e t t e grandeur eacute t a n t eacute g a l e au produ i t d e l e x e r g l e mass ique par l e deacuteb i t
Les donneacutees r e l a t i v e s l u n i t eacute s o n t l e s s u i v a n t e s i
- p u i s s a n c e thermique du r eacute a c t e u r 2650 MW - p u i s s a n c e eacute l e c t r i q u e de l a pompe du c i r c u i t p r i m a i r e i 12 7 MW - p u i s s a n c e thermique d i s p o n i b l e au g eacute n eacute r a t e u r d e
vapeur (GV) 2660 MW - p u i s s a n c e eacute l e c t r i q u e de la pompe d e x t r a c t i o n (PE) i 5 637 w - p u i s s a n c e eacute l e c t r i q u e de l a pompe A haute p r e s s i o n (PHP) 2 622 MM - p u i s s a n c e meacutecanique d e l a turbopompe ltTPA) 5 980 HW bull - rendement meacutecanique de la t u r b i n e 98 26 0 - rendement d e l a l t e r n a t e u r i 98 94 laquo bull - consommation eacute l e c t r i q u e d e s a u x i l i a i r e s gt 20 MW
A 3 2 Reacuteacteur n u c l eacute a i r e
t a c h a l e u r deacutegageacutee per JU f i s s i o n p o u r r a icirc t theacuteoriquement eacute t r o deacutegageacutee fi une tempeacuterature laquoxes tnenant eacute l a v A e i 11 s e n s u i t que l o s -sirgio du cosibustiMs) fmslecircaiso e s t an p r i n c i p e eacute g a l e 1 l a cha leur
Figure 56
bullJraquo (fclllJI 1 - - I
166
TABLEAU 17
30NNEES E7 CRANDEURS THERHODYKAMIQUES RJELATIVES AU CYCLE
A B C D 3 E r F F C
q K34 i n 3 1323 1 109 998 998 988 9 9 $ 9 9 6 805 i2 5 2 2 laquo 9 6 1 1 0 1 1 0 1 0 6 10 3 9 5 3 0 0 5 2 0 0 4 9
267 267 263 1 8 1 1 1 8 4 1 251 250 249 3 3 5 3 2 7
- 3 7 9 0 2 7 9 0 2 7 9 0 2 5 6 0 2 7 6 0 2 9 4 0 2 9 4 0 2 9 4 0 2 3 3 0 2230 i 5 4 5 5 9 6 5 9 6 6 0 7 6 5 1 6 9 0 6 9 0 6 9 5 7 6 2 7 31 d 077 1077 1068 813 8fl7 954 954 940 137 8 125 1 pound 1544000 119700 1413000 9 0 2 0 0 0 laquo 8 5 0 0 0 9 5 2 0 0 0 94 2000 9360 1370 101000
H H I J K L L L M H
i 998 998 998 998 998 998 437 437 998 1434
0 9 5 2 4 3 7 3 9 9 3 8 9 3 7 7 3 6 4 1 0 5 3 5 2 3 5 2 3 5 2 t 3 2 3 i i 3 6 9 5 6 raquo 9 2 6 3 2 7 I B 2 0 183 1 178 4 1798
1 3 6 9 1 4 2 6 5 8 239 391 5 6 0 772 778 757 763 J 0 4 7 3 0 4 7 6 0 5 2 9 0 7 8 3 1 2 1 9 1 6 5 9 2 1 6 2 1 7 2 1 2 2 1 3 e 2 2 3 6 7 6 7 1 7 1 5 0 5 41 4 8 3 7 1 5 1 6 1 5 5 7 1 4 7 8 1 5 0 3 E 2 2 3 0 6 7 5 0 7 1 6 0 15020 4 1 4 0 0 8 3 5 0 0 6 6 1 0 0 68000 147500 2 1 6 0 0 0
S S 0 P Q R R S S T
lt 1434 1 3 6 7 1434 1434 1 1 1 3 5 5 2 1 6 6 6 5 0 5 217 1 1 1 4 3 6 6 2 0 8 8 6 M 4 6 3 1 4 7 5 2 ~ 1 2 3 6 15 94 1 5 9 1 1 0
1 8 0 4 3 9 0 1 9 7 S 217 261 222 207 201 1 8 5 1 1 8 4 1 h 766 i 6 3 5 8 4 3 9 3 2 1139 2 6 8 0 885 2620 7 8 6 781 5 2 1 4 0 S S 9 2 3 0 2 4 8 2 8 9 6 0 3 2 4 0 6 0 6 2 2 1 2 1 8 t 1 5 4 9 4 0 9 1 8 2 3 2 1 raquo 307 9 4 4 1 9 6 6 8 7 7 1 5 2 1 1 5 4 9 pound 2 2 0 0 0 0 560 2 6 1 0 0 0 3 1 3 0 0 0 3 4 2 0 0 5 2 1 0 0 3 2 8 0 0 4 4 3 0 0 33000 I72SO
D V V W W X X Y Z 2
1 0 8 l 7 3 6 7 J 6 6 2 1 1 3 6 7 3 8 2 4 6 4 12690 12690 12690 i 0 7 3 3 4 3 2 6 0 9 1 0 0 8 8 6 0 2 0 5 0 2 0 1 ISS 153 IS8
1 8 5 1 4 0 2 1 0 2 0 9 7 0 6 6 0 6 0 8 6 0 2 3 2 1 6 2 8 4 0 2 8 4 2 2 5 6 0 2 7 4 0 420 2 5 4 0 2 7 6 2 3 7 0 252 1 4 6 3 6 1 2 5 3 5 1 2 5 4 5 6 0 9 696 1 3 2 9 7 0 6 0 raquo P 5 7 2 2 0 8 3 1 3 4 4 0 3 0 7 3 0 7 8
80S 736 laquo 6 7 5 1 0 1 6 9 0 301 1 4 2 2 4 7 4 0 3 6 8 5 3 6 9 1 8 7 6 0 0 5 4 1 0 0 3 4 4 0 3 1 7 0 0 2 3 1 0 11510 6 6 0 6 0 1 4 0 0 0 4 6 7 6 0 0 0 4 6 8 3 0 0 0
u n i t d o q k ( n p blaquor c degC
h ItJkg s bull U K U g o i 13kg E kw
167
deacutegageacutee Lexergle E du combustible rapporteacutee S luniteacute de temps
est donc eacutegale agrave la puissance thermique du reacuteacteur Soit
E C ( J laquo 2 650000 kW
La puissance eacutelectrique fournie agrave la ponpe (PCP) du c i rcu i t primaire est de 12700 lew Cependant la puissance thermique disposhynible au geacuteneacuterateur de vapeur (GV) nest selon l e s donneacutees que de 10000 kW supeacuterieure a la puissance thermique du reacuteacteur I l en reacuteshysu l te que l e s deacuteperditions calorif iques du c i rcu i t primaire s eacute l egrave shyvent 1 12700 - 10000 - 2700 kW
Cette chaleur perdue eacutetant d iss ipeacutee a la tempeacuterature moyenne du c i rcu i t primaire so i t 05 (t + t ) - 303degC ou 576 X la perte deacutenergie E affeacuterente se calcule en la multipliant par l e renshydement du cyc le de Carnot correspondant
E DEP 2 7 0 0 ( 1 Ht 1 3 5 deg k W
Laccroissement dexergle de leau ducirc agrave la pompe de c irculashytion (PCP) s eacute l egraveve a
EPCP B i E i 7 0 0 0 k W
l e s valeurs numeacuteriques de E laquot E eacutetant indiqueacutees au tableau 17 En d eacute f i n i t i v e l exergle ceacutedeacutee I l eau du c i r c u i t primaire e s t
eacutegale 1 l exerg le du combustible nucleacuteaire augmenteacutee de l a c c r o i s shysement dexergle du 1 la pompe de c irculat ion (PCP) moins l exerg le perdue par l e s deacuteperditions s
ECN EPCP ^EP 2 6 S 0 0 0 0 bull 7 0 0 0 ~ l icirc 5 deg 2655650 kW Lexergle reccedilue par leau du c ircui t primaire est eacutegale S son
exergie a l entreacutee du geacuteneacuterateur de vapeurdiminueacutee de son exergle acirc l e sor t i e de c e l u i - c i
E - E - 1336000 kH (cf tableau 17) y La perte dexergle du reacuteacteur nucleacuteaire est eacutegale 1 la difshy
feacuterence entre deux termes t le premier terme est la somme alaquoi ex-ergias fournies par le combustible nucleacuteaire et la pompe du circuit primaire le second terme est eacutegal I la somme des exergles reccedilues par leau du circuit primaire et perdue par les deacuteperditions calo-
rlflques de celui-ci i fECN (Elaquo- V 1 ( Ey V EDEPJ l 3 1 7 6 S 0 k W
A 33 Geacuteneacuterateur de vapeur
La perte dexergle due a lirreacuteversibiliteacute de la transmission colosiflgue dans le geacuteneacuterateur da vapeur laquoet Sgale il la diffeacuterence entre loaergle ceacutedeacutee par le fluide caloporteur et lexergle reccedilue par iumlo fluide moteur i
ltBbdquo - B gt - C8bdquo - E ) = 107000 kW y s a p
vgt ii I ni-1 e i k i i i Jmdash II ii
168
A34 Surchauffeur
Une fraction du deacutebit de vapeur vive va se condenser sous sa pression Initiale dans un eacuteccedilhangeur - le surchauffeur - pour assurer la surchauffe intermeacutediaire de la vapeur qui seacutechappe du corps HP
_de la turbine
En se condensant cette fraction du deacutebit cegravede lexergle
gt E - E - 85500 kW S D q bullgt La vapeur ainsi soumise S la surchauffe intermeacutediaire reccediloit lexergle E - E - 67000 kW
e d La perte dexergle par Irreacuteversibiliteacute de leacutechange de chaleur
sen deacuteduit par diffeacuterence i (E - E gt - (E - E) - 18500 kW D q e a
Agrave3S Turbine
La puissance Interne du corps HP est eacutegale a la somme des puisshysanceraquo relatives aux deacutetentes successives deacutelimiteacutees par les soushytirages compte tenu des deacutebits affeacuterents soit
HP lt h c V - laquo c + ( hr V ( q o V + ( h h d - ( c - r V
- 294654 kW
Lexergle ceacutedeacutee par la vapeur 1 la traverseacutee du corps HP est eacutegale a lexergle Initiale E diminueacutee de la somme des exergles relatives aux soutirages E c E E et de lexergle E relative I leacutechappement de ce corps
E - (E + E bull E + E) - 327200 kW c r bull u d
La parte doxergle par irreacuteversibiliteacute de la deacutetente dans le corps HP sobtlont par diffeacuterence gt
( E c lt E r E E u V J PHP 3 2 S k W
La puissance Interne du corps 9P est eacutegale a la aomne des puisshysances relatives aux deacutetentes successives deacutelimiteacutees par les soutishyrages compte tenu des deacutebits afferenta i
PBP bull ( hlaquo V-laquof ( h v J-ltlaquolaquo - V + lthw laquo-f - V + (h^ - h )ltq f - ^ - q^ - qxgt laquo 63935 kW
LQxergla ceacutedeacutee par la vapeur a la traverseacutee du corps BP oot eacutegala a laxergle Initiale E diminueacutee de la somno des exergles relatives aux soutirages K S E et do lexergle E relative a lOcircchappeaent i v
B f f - (laquobdquo bull S Bbdquo + E gt - 74J690 kV K v w u pound
Le porte dfiKorgio par irrfivarsibilitl da la datant danc la
169
corps BP sobtient par diffeacuterence fE f - ltEy bull Ew bull E x + E raquoJ - P B p - 10434S kW
La partie du bilan exergeacutetique re la t ive a la turbine pourrait encore Stre deacuteveloppeacutee de la maniegravere suivante
La puissance Interne de la turbine es t eacutegale a 334000 ktt
Le rendement meacutecanique de la turbine eacutetant de 9826 4 on en deacuteduit l e s pertes meacutecaniques correspondantes (pertes dexergie) 16220 kW
Le rendement de l a l ternateur eacutetant de 9894 on en deacuteduit l e s pertes correspondantes (pertes dexergie] 9728 kw
En f in de compte la puissance eacute lectr ique aux bornes de l a l shyternateur est 908055 kW
Da i l l eurs la perte dexergie par i r r eacute v e r s i b i l i t eacute de la deacuteshytente est eacutegale a la sonsne des pertes correspondantes re la t ives aux corps HP et BP 136891 kW
A36 Condenseur IumlA perta dexergie au condenseur es t eacutegale a la diffeacuterence
entra la somme daa exargles E et E aux eacutechappements de la turbine et ia la turbopompe a ins i quades eXergles E - et E des condenshysacirct de reacutechauffeurs et dlaquo l exerg le E du condensacirct principal
E g bull E f + E n + E x - E h - 101360 kW
A37 Reacutechauffeurs
Beacutechauffeur_erlmalre_RP La parte dexergie au reacutechauffeur primaire es t eacutegala i la di f shy
feacuterence antre 1exargla ceacutedeacutee par la condensacirct provenant du reacutechauf-faur R2 (qui traversa RP) at l axargi reccedilue par l eau dalimentashytion I la traverseacutee du reacutechauffeur primaire
ltEW - Enbdquo) - (B t - E h ) - 1340 kw
5poundIcircicircricirctieuroSi La parte dexergie est eacutegala a la diffeacuterence entre l esorglo
ceacutedeacutee par la vapeur provenant du soutirage nl et l exergle reccediluo par l ocu dalimentation i
ltEx V l E j V 2 9 9 deg k W
ta perte degergle laquoet laquogala 0 Xe i s r eacuteronco antre laxorgla cfidOo par la vapeur provenant du soutira^ ndeg3 a ins i que par la
raquoplusmnUll-UiraquoM 11- W bullbullbullbullbull l bull--
170
condensacirct du reacutechauffeur R3 et l exergie reccedilue par l eau d a l i shymentation
(Ew bull E v - E w ) - (E k - EI raquo 6450 kw
La perte dexergie est eacutegale a la diffeacuterence entre lexergie ceacutedeacutee par la vapeur provenant du soutirage ndeg3 et lexergie reccedilue par leau dalimentation
ltEV E v) - (Ej E k) - 8560 kW
La perte dexergie est eacutegale acirc la diffeacuterence de deux termes l e premier terme est la somme des exergles ceacutedeacutees par la vapeur provenant du soutirage n par la purge du seacutecheur (SE) et par l e condensacirct du reacutechauffeur K5 l e second terme est l exerg ie reccedilue par l eau dalimentation
ltEbdquo + E + E - E ) - ltEbdquo - E ) - 7550 kW u c s x m i
Beacuteccedilhauffeur_H5 La perte dexergie est eacutegale i la diffeacuterence entre la somme
des exergles ceacutec$ea par la vapeur provenant du soutirage ndeg5 a ins i que du condensacirct du reacutechauffeur R6 et l exerg ie reccedilue par l eau dalimentation i
ltE B + E r - E 8 ) - (EQ - E n ) - 3100 kW
RCcedilhauffeur_R6
La perte dexergie est eacutegale A la difference entre l exerg ie ceacutedfle par la vapeur provenant du soutirage ndeg6 a ins i ltlue de l e x e r shygie du condensacirct extrai t du surchauffeur et de l exerg ie ceacutedeacutee a l eau dalimentation gt
tegrave E - E ) - laquo - ) bull 1500 kH r q r p o
A3 9 Pompoa TurboDompe_glimantalre Le porte dexergie globale de la turbopompo allroontairo (TPA)
oot Ogale Q la dlffeacuteronce entre l exergie ceacutedeacutee par la vapeur onno la turbins ucircuxi l la iro et l exergie reccedilue par l eau dalimentation dana l a pompo
(E- - Ebdquo) - (E - E) = 3990 kw x x n n
La porto acircoxoirgio ont Ogola Ucirc la iillQsconco ontro la puiooonco Gloctriguo fournie Q la eonpo ofc l ouorglo roccediluo par loou dallmon-fcotion bull U
bullJU JIL)lln J | I I H II J I IUiHj-raquo
171
- puissance eacute l e c t r i q u e fournie (cfdonneacutees) P p _ - 5637 kw - accroissement d exergie de l e au S - E - 4520 kw
n n - perte dexergie Ccedil p E - ltEh - E h) raquo 1117 kw
pound2tradeEcirc5--acirciiumlpound5-poundE55l20 La perte dexergie est eacutegale a la diffeacuterence entre la puissance
eacutelectrique fournie a la pompe et lexergie reccedilue par leau dalimenshytation
- puissance eacutelectrique fournie (cfdonneacutees) P_ubdquo 2622 kW PHP
- accroissement dexergie de l eau E - E - 1900 kW - pe r t e d exe rg i e P p H p - ( E ^ - E x ) - 722 kW
E2IumlIumlES-acircy_poundiEpoundiumliumlipound_BEiSSipoundS La perte dexergie est eacutegale 1 la diffeacuterence entre la puissance
eacutelectrique fournie at lexergie reccedilue par leau sous pression qui constitua le fluide caloporteur
- puissance eacutelectrique fournie (cfdonneacutees) P p c p bull 12700 kW
- accroissement dexergie de leau E - E raquo 7000 kw
- perte dexergie i 9bdquo - ltE - E ) - 5700 kw
A39 Auxiliaireraquo non speacutecifieacutes
La puissance eacutelectrique consommeacutee par lensemble des auxilishyaires seacutelegraveve I 28000 kW
La puissance eacutelectrique consommeacutee par la pompe dextraction la pompe haute pression et la pompe du circuit primaire est i
5637 + 2622 bull 12700 bull 2095raquo kW
On obtient par diffeacuterence la puissance eacutelectrique consommeacutee par les auxiliaires non speacutecifieacutes notamment par la pompes de cirshyculation daa condenseurs lt
28000 - 20959 bull 7040 kW
i
A310 Preacutesentation du bilan axerqeacutetique
La bilan exergeacutetique ast preacutesenteacute au tableau 18 Lexamen du bilan exergeacutetique de la centrale nucleacuteaire fait apparaicirctra une porto globale a haute tempeacuterature eacutegala 1 5394 raquo laquelle comporte on ordra principal la partr au reacuteacteur at secondairement lea termoo dus aux irreacuteversibiliteacutes affectant le geacuteneacuterateur da vapour ot lo surchauffeur
La puissance interna deacuteveloppeacutee par la turbina repreacutesente 3487 8 tandis qua la parte par Irreacuteversibiliteacute de la deacutetente oO-IOVO a s12 i
172
TABLEAU 18 - BILAN EXERGETIQCE
ACTIF
exergie du combustible nucleacuteaire pulssaree eacutelectrfournie aux auxiliaires
PASSIF
irreacuteversibiliteacute au reacuteacteur perte dexergie due aux deacuteperditions lrreacutevde la transmission au GV irreacutevde la transmission au surchauffeur puissance interne du corps HP lrreacutevde la deacutetente HP puissance interne du corps BP lrreacutevde la deacutetente BP perte dexergie au condenseur irreacutev-de la transmission au RP lrreacutevde la transmission au RI lrreacutevde la transmission au R2 lrreacutevde la transmission au R3 lrreacutevde la transmission au R4 lrreacutevde la transmission au RS irreacutevde la transmission au R6 lrreacutevde la turbopompe TPA accroissement dexergie 1 la pompe PE irreacutevI la pompa PE accroissement dexergie 1 la pompe PHP IrreacutevI la pompa PHP accroissement dexergie 1 la pompe PCP IrreacutevI la pompa PCP pulaaance laquolactrdeacutegradeacutee par l e s aux l l
650000 9895 28000 105
317650 4920 1350 005
107000 400 18500 069
294654 1100 32546 122
639345 2387 104345 390 101360 378
1340 005 2990 011 6450 024 8560 032 7550 028 3100 012 1500 006 3990 015 4520 017 1117 004 1900 007 722 003
7000 026 5700 031 7040 026
Le parte dexergie au condenseur aat de 378 valeur dont lImportance tregraves fa ib le contraste encore une fo l s avec la perte calorif ique correspondante qui repreacutesente anvlron 67 t de la pulashyaance thermique du reacuteacteur-
Grtce au reacutechauffage eacutetage de leau dalimentation par les soushytirages multiples la parts par irreacuteversibiliteacute de cat eacutechange de chaleur ne deacutepasse paa 111 t
Noua avons repria au tableau 19 une variante daa pootae du bilan eacutenergeacutetique relatifa 1 la turbina at I aon alternateur dont la calcul a dailleurs eacuteteacute deacuteveloppeacute preacuteceacutedemment (sect A35)
Leacutevaluation de 1exergie du combustible nucleacuteaire preacutesente un caractegravere quelque peu arbitraire Ella sa base our lexemple de la bombe atomique pour laquelle leacutenergie libeacutereacutee par la fission se preacutesente aouc la forae de chaleur deacutegageacutee I une tempeacuterature extrucirc-raeaenfc laquoleveacutee dougrave len pout conclure a leacutegaliteacute antre lexergio du combustible et la quantItO de chaleur quil produit Cependant
1 73 il
un examen plus critique de cette question devrait prendre notamment tbull en consideration lexergle deacutepenseacutee pour effectuer lenrichissement lticirc isctoplque de luranium utiliseacute
TABLEAU 19 - BILAN EXERGETIOUE DE LA TURBINE
3391 puissance aux bornes de lalternateur kW
908055
3391
irreacuteversibiliteacute de la deacutetente 136891 511
perte exergeacutetique -elatlve aux pertes meacutecaniques 16220 061
perte exergeacutetique relative acirc 1alternateur 9728 036
f
Quoi q u i l en s o i t au cas ougrave l on adopterait pour l exergle du combustible nucleacuteaire un pourcentage Infeacuterieur acirc iuiitecirc de la chaleur deacutegageacutee l e bilan exergeacutetique de 1 centrale se modifierait de la maniegravere suivante La quantiteacute dont l exerg le du combustible aurait a i n s i eacutetC amputeacutee devrait ipso facto ecirctre retrancheacutee de la perte dexergle re la t ive au reacuteacteur Toutefois acirc l exception de c e t t e modification l e s valeurs numeacuteriques de tous l e s autres termes du bi lan exergeacutetique resteraient inchangeacutees En revanche l e to ta l eacutetant affecteacute par l e changement envisageacute l e s pourcentages correspondant aux d i f feacuterents termes du bilan seraient modifieacutes en conseacutequence Ainsi 1 l exception toutefo is de la perte dexergle au reacuteacteur tous l e s autres pourcentages seraient tout simplement mult ipl ieacutes par un facteur constant
La puissance thermique du reacuteacteur eacutetant de 2650 MW pour une puissance eacutelectrique nette de 880 MW on en deacuteduit le rendement thermique net de la centrale lequel seacutelegraveve ainsi 1 332 l
Dans l e cas de la centrale nucleacuteaire la perte de chaleur 1 lambiance s o i t I c i 67 de la chaleur deacutegageacutee par l e reacuteacteur se retrouve en quasi t o t a l i t eacute dans l eau de refroidissement des conshydenseurs
174
TABLEAU 20 (premiegravere partie)
ACCROISSEMENT OENTHALPIE DES GAZ (sans tenir compte de la d issoc iat ion)
H - fc C dt en kJkmoX o p
tCC) H M 0 2 CO H0 CO Air
100 2893 2914 2954 3918 3374 3811 2915
200 5815 5845 5987 5861 6824 8013 5861
300 8738 8813 9119 8855 10370 11 8855
400 11670 11840 12350 11920 14030 17300 11920
500 14620 14930 15670 15050 17810 22290 15050
600 17580 18090 19060 18250 21720 27450 18240
700 20590 21310 22500 21530 2S750 32770 21510
800 23610 24600 26000 248E0 gt9910 38210 24820
900 26680 27930 29540 8240 14210 43750 28190
1000 29790 31310 3312C 31660 38620 49400 31600
1100 3294 0 34730 36720 35130 43170 55100 35050
1200 36130 38190 403ecircv 38630 47770 60880 38530
1300 39370 41690 44000 42160 52540 66740 42040
1400 42660 45220 47690 4S720 57560 72C00 45590
1S00 45970 48730 51410 492B0 62300 78500 49150
1600 49320 52330 55140 52680 672S0 64890 52750
1700 52710 55890 58910 56480 72390 90480 56350
1800 56140 59490 62720 60120 77540 96510 S9950
1900 59620 6J100 66530 63760 B2730 102500 63600
2000 63100 66740 70340 67410 86010 108600 67280
175
TABLEAU 20 (deuxiegraveme partie)
ACCROISSEMENT DENTROPIE A PRESSION CONSTANTE
(sans tenir compte de la d issoc iat ion) T
S - -=-= en kJkntolK 2732 T
t ( Cgt H 2 N CO CO A i r
0 0 0 0 0 0 0 0
100 8 8 4 3 9 090 9 048 9 102 1 0 3 9 11 85 9 060
200 15 80 16 05 16 26 16 09 18 61 2 1 8 1 16 05
300 21 41 21 74 2 2 2 6 2 1 8 3 2 5 4 0 3 0 3 6 2 1 8 0
400 2 6 1 3 2 6 6 1 2 7 4 6 2 6 7 4 3 1 2 8 3 8 1 3 2 6 7 2
500 3 0 2 1 30 89 3 2 0 5 3 1 0 9 36 51 laquo 5 0 3 3 1 0 5
600 33 82 3 4 7 2 3 6 1 7 3 4 9 8 4 1 2 6 5 1 3 1 3 4 9 4
700 37 07 38 22 3 9 9 2 38 53 4 5 6 3 57 07 38 47
800 4 0 0 3 41 43 4 3 3 3 4 1 7 9 4 9 7 0 6 2 4 0 4 1 7 2
900 4 2 7 6 4 4 4 0 4 6 4 9 4 4 8 0 53 51 67 34 4 4 7 1
1000 4 5 3 1 4 7 1 7 4 9 4 1 4 7 6 0 5 7 1 2 7 1 9 5 4 7 5 1
1100 4 7 6 8 4 9 7 6 52 14 5 0 2 2 6 0 5 4 7 6 2 7 5 0 1 2
1200 4 9 9 3 5 2 1 9 5 4 6 9 5 2 6 8 6 3 7 9 8 0 3 3 5 2 5 6
1300 5 2 0 6 5 4 4 8 5 7 1 0 5 5 0 0 6 6 9 0 8 4 1 6 5 4 8 5
1400 54 08 56 65 59 37 5 7 1 9 69 88 8 7 7 9 5 7 0 6
1500 5 6 0 1 5 8 7 1 6 1 5 2 5 9 2 6 7 2 7 2 9 1 2 3 5 9 1 3
1600 5 7 8 5 60 66 63 58 61 24 7 5 4 9 9 4 4 9 6 1 0 9
1700 5 9 6 2 62 53 6 5 5 3 6 3 1 2 7 8 1 3 9 7 6 1 62 97
1830 61 31 64 31 6 7 4 0 64 91 8 0 6 8 100 6 6 4 7 6
1900 62 94 66 01 6 9 1 9 6 6 6 2 8 3 1 5 103 1 66 40
2000 6 4 5 1 67 65 7 0 9 2 68 27 8 5 5 4 106 2 68 12
M i jiil UlJll I II Jl 11 I I J I u n ltbullbull bull-bull
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It Il _ I bull
179
TABLE DES MATIERES
af5 1 - LA COMBUSTION p 1
22 Introduction 12 Sxergie du combustible 13 I+reacuteveraibiliteacute de la ccmcugtijn 24 Processus de combustion reacuteversible 16 Interpreacutetation selon la tmi
C3API7RE 2 - TRANSMISSION BE LA CHALEUR p 20
2-J Tranexrieaicn calorifique et reacuteversibiliteacute 22 Modaliteacutes de leacutechange calorifique 23 Echangeure de chaleur 24 Concluaient geacuteneacuterales
CHAPITRE 3 - APPLICATION DE LA TRANSMISSION CALCRIFIiVE p l
32 Conception de lappareillage 32 Rendement exergeacutetique des proceseua tharrCquee 33 Bilan exergeacute tique du geacuteneacuterateur di vapeur
CHAPITRE 4 - UTILISATION RATIONNELLE DE L ENERGIE OES COMBUSTIBLES p 58
42 CintraliUt 42 Chauffage eacutelastique 43 Centrale thermique 44 Production coml ineacutee 4 S Chauffage tier bullbullbull- jue 48 Chauffage thennoacircynomique 4 Production combineacutee et chauffage themodynarrique 45 Concluaient geacuteneacuterait
CHAPITRE S - CENTRALES A VAPEUR SE PKCVCTICN ELECTRICITE p 73
i 2 Cycles theacuteoriques acirc vapeur 5 2 Cyalee riele i vapeur 53 Cyelee ^nairte S 4 Cycle acirc double preeeien de vapeur vive S S Coneidecircraticne geacuteneacuteralea aur lee centrales nucteacuteairea
CHAPITRE S - TURBIVES A OAZ p 104
81 Etude deraquo oyolaa theacuteoriquet 02 Etude des oyolta reacuteelraquo S3 Conclusions 04 Conception 4a la ohauditrt de rdoupacircraiion
ISO
CHAPITRE 7 - ETJCE DES CICLEC PES HACHI1ES MOTRICES TSESHISVES p 122 BASES SUH LA VCTICV CE TMI
7 Generalizes 72 Moteur d combustion interne 7 3 Turbine acirc gaz 74 Moteur i combustion externe 7Ocirc Conclusions
ccNciisiss FSALES p 142 ANNEXES A Bilan exergeacutetique dun geacuteneacuterateur agravee vcpeur p 145
42 3ilan exergeacutetique dune uniteacute thermique A3 Bilan exergeacutetique dune uniteacute nucleacuteaire
TABLE DES F1CFXIETES THEmCDYHAMIQVES DES GAZ p 174
BIBLIOGRAPHIE p l 7 l i