Cours en ligne et simulateur de thermodynamique appliquée

Exercices Centrales à vapeur (sujets)

Les exercices ci-dessous vous sont proposés pour développer votre capacité de modélisation avec Thermoptim. Les énoncés étant très succincts, le schéma de l'installation est fourni dans chaque cas. Une fois le modèle établi, vous pouvez faire des études de sensibilité pour analyser l'influence des différents paramètres sur les performances des cycles.

Les corrigés sont accessibles aux enseignants authentifiés. Les fichiers fournis correspondent aux versions Windows. Il s'agit de fichiers texte qu'il peut être nécessaire de convertir pour les versions Macintosh ou Linux.

1) cycle de Hirn simple

Dans un cycle de Hirn à vapeur simple, les pressions du cycle sont égales à 0,023 et 165 bars, et la température de surchauffe vaut 560 °C.

2) Cycle à prélèvement et réchauffe

Un cycle de Hirn à vapeur, à prélèvement et réchauffe, est obtenu en modifiant l'exemple précédent. Le taux de prélèvement est égal à 15 %, et la température de réchauffe est la même que la température de surchauffe initiale (560 °C).

Cet exemple met en jeu à la fois un mélangeur et un diviseur. Les débits dans les différentes branches varient en fonction du prélèvement. Les niveaux de pression peuvent être changés grâce aux pressions imposées. Les possibilités du moteur de recalcul sont mises en évidence.

3) cycle supercritique

Il s'agit ici d'un cycle à vapeur supercritique avancé à deux réchauffes, étudié comme cas limite compte tenu des niveaux de pression et de température choisis : pressions égales à 0,023, 6,5, 76 et 415 bars, la température de surchauffe et de réchauffe de 704 °C.

4) Cycle nucléaire REP

Il s'agit ici d'un cycle de centrale nucléaire du type Réacteur à Eau Pressurisée (REP), dont la pression dans le générateur est voisine de 60 bars, et la température de la vapeur 275 °C.

L'absence de surchauffe initiale conduit à prévoir un dispositif particulier, le séparateur-surchauffeur, dont la modélisation demande quelques précautions. Le modèle comprend un séparateur et un échangeur entre la phase vapeur à pression moyenne et le prélèvement de vapeur saturée à haute pression. En sortie du générateur de vapeur, une fraction du débit est dérivée vers le surchauffeur, tandis que la veine principale est détendue à 11 bars. Un séparateur récupère la phase vapeur qui est surchauffée par échange avec la fraction du débit dont il a été question plus haut. La vapeur surchauffée est alors détendue puis condensée, et dirigée vers la bâche alimentaire où aboutissent les autres flux de liquide. L'eau est ensuite remise en pression pour alimenter le générateur de vapeur.

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