Les turbines, qu’elles soient à vapeur ou à gaz (combustion interne), créent de grandes quantités de puissance sur l’arbre dans un petit ensemble physique, surtout par rapport aux moteurs à pistons. Les turbines à vapeur sont de loin le moyen le plus courant d’actionner les générateurs d’énergie électrique dans les entreprises de services publics en raison de leur fiabilité et de leur rendement élevé, en particulier par rapport aux méthodes de combustion interne de production d’énergie électrique. Il est possible de calculer le rendement d’une turbine en connaissant la quantité d’énergie produite par la turbine et la quantité d’énergie dont elle a besoin pour la produire.
Définir le calcul de la turbine à vapeur. Dans cet exemple, un générateur de 1,2 mégawattheure dans une sucrerie est entraîné par une turbine à vapeur qui reçoit 23796 kilogrammes par heure de vapeur surchauffée à 204 kilogrammes par pouce carré de pression absolue (psia) avec une température de 291 degrés Celsius. La vapeur sort de la turbine saturée à 30 psia (environ 15 psi/gauge) et est utilisée ailleurs dans l’usine. Si la génératrice électrique a un rendement de conversion de 82 %, vous pouvez calculer le rendement de la turbine.
Calculez la puissance réelle utilisée par la génératrice pour produire 1,2 mégawattheure d’électricité : 1,2 mégawattheure divisé par 0,82 (82 %) d’efficacité de la génératrice = 1,4634 mégawattheure d’électricité.
Convertir la puissance sur l’arbre de la turbine : 1,4634 mégawattheure / (0,746 kilowattheure / puissance X 1 000 kilowattheure / mégawattheure) = 1 962 chevaux-vapeur.
Convertir les 1 962 chevaux-vapeur produits par la turbine en BTU/heure. En multipliant 1 962,45 par 2 545 BTU/heure, on obtient un total de 4 993 323 BTU/heure consommés par la turbine.
Recherchez les valeurs d’enthalpie de la vapeur d’entrée et de sortie. La vapeur surchauffée a une enthalpie de 1275,42 BTU/livre. La vapeur sortante a une enthalpie de 1164,1 BTU/livre. La valeur nette de la puissance fournie à la turbine par la vapeur est de 111,32 BTU/livre de vapeur.
Calculer les livres théoriques de vapeur surchauffée aux conditions ci-dessus pour fournir 4 993 323 BTU/heure en divisant par 111,32 BTU/livre d’enthalpie nette de vapeur consommée dans la turbine. Cela correspond à 4 993 323 / 111,32 = 44 38808 Kilogramme/heure de vapeur.
Calculer l’efficacité de la turbine à vapeur en divisant les livres théoriques par heure de vapeur par la vapeur réellement consommée. Il s’agit de 44,38808 kilogramme (théorique) / 23796 kilogramme réel = 0,855 ou 85,5 % d’efficacité opérationnelle.
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