4.4 Turbines vapeur: les tuyères
Définition
Ce sont des conduits tracés de façon à obtenir le meilleur écoulement possible, donc sans chocs ni remous et avec le minimum de frottement d’un fluide. Cet écoulement se produit entre deux pressions différentes. La variation de vitesse entre l’entrée et la sortie est importante et on ne peut plus négliger la variation d’énergie cinétique par rapport à l’enthalpie du fluide qui la traverse. En calorifugeant les turbines, on s’approche d’une adiabatique.
Principe
Si de la vapeur est amenée sous pression à l’entrée d’une tuyère dont la section
diminue progressivement, elle voudra la traverser. À mesure que la section diminue, la vitesse va augmenter à condition que la différence de pression soit suffisante pour assurer le passage
de vapeur. L’énergie de pression est transformée en énergie cinétique.
Par ailleurs, si la pression
descend en dessous d’une pression
critique à peu près égale à la moitié de la pression d’entrée, la vitesse maximale
de la vapeur peut atteindre
la vitesse du son (340 m/s). Tant que la pression est supérieure à la pression
critique, une diminution
de la section entraîne une augmentation de la vitesse.
Par contre, si la pression
devient inférieure à cette pression critique, il faut maintenant augmenter la section pour continuer
à augmenter la vitesse.
Il y a ainsi des tuyères convergentes-divergentes.
Selon les mêmes principes, en plaçant un diffuseur à la sortie de la tuyère, on peut augmenter la pression en ralentissant les gaz. Pour les mêmes raisons, il y a des diffuseurs convergents-divergents si la pression d’entrée est inférieure à la pression critique.
