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"Installation motrice avec turbine à gaz chaud"
L'installation type comporte une turbine mo- trice à un ou plusieurs étages de détente$ comportant chacun un ou plusieurs étages de vitesse avec chambre de combustion à chaque étage de détente.
A la turbine motrice sont adjoints : un turbo- compresseur, un turbo-aspirateur, un échangeur de tempes rature à contre-courante une chambre de refroidissement à injection d'eau. Les turbo-compresseur et turbo-aspira- teur peuvent être actionnes par la turbine motrice prin- cipale ou par des moteur auxiliaires.
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La turbine peut nepas comporter tous les élé- ments adjoints indiqués ci-dessus.
La combustion dans les chambres peut être obtenue avec emploi de combustibles : solides (en mor- ceaux ou pulvérisés), liquides ou gazeux.
Le processus général est le suivant : le tur- bo-compresseur aspire de l'air atmosphérique et le refou- le comprimé à l'entrée de l'échangeur de température.
Cet échangeur est parcouru à contre-courant par les gaz sortant de la dernière roue. L'air comprimé réchauffé sortant de l'échangeur est conduit à la première chambre de combustion où sa température est relevée par le com- bustible injecté dans cette chambre.
Les gaz chauds sortant de cette chambre passent dans des ajutages détendeurs et actionnent ensuite une ou plusieurs roues d'action en un ou plusieurs étages de vitesse.
Les gaz arrivent ensuite dans une deuxième chambre où ils sont réchauffés par une nouvelle combustion; ils passent dans des ajutages détendeurs et actionnent en- suite de nouvelles roues d'action.
Et ainsi de suite jusqu'à la dernière roue, au sortir de laquelle les gaz traversent l'échangeur de tem- pérature.'
A la sortie de l'échangeur, les gaz passent dans une chambre de refroidissement à injection d'eau et, de là, arrivent à l'entrée du turbo-aspirateur dont la sortie les évacue finalement à l'air libre:
Dans les installations à un étage de détente et deux étages de vitesse, les deux roues peuvent être so-
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lidaires de deux arbres tournant à des vitesses différen- tes, ces arbres étant concentriques ou en prolongement.
Cela permet d'avoir un meilleur rendement périphérique des roues on peut profiter de ce dispositif pour avoir, par exemple, un des arbres comme arbre moteur principal, l'autre arbre comme moteur conduisant les services auxi- liaires : turbo-compresseur et turbo-ventilateur. On peut avoir, ainsi, des vitesses particulièrement favorables aux organes accouplés aux roues. Les deux arbres peuvent être reliés entre eux par engrenages pour transférer de la puissance de l'un à l'autre.
Pour des installations de faible puissance on peut substituer au turbo-compresseur et au turbo-aspira- teur des compresseurs ou aspirateurs à palettes.
L'emploi conjugué d'un turbo-compresseur et d' un turbo-aspirateur a l'avantage de permettre un très grand rapport entre les pressions d'entrée et de sortie et, par suite, une grande chute de température, celà tout en maintenant les roues à température raisonnable,
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L'emploi du turbo-aspirateurpermet d'avoir des frottements de roue très réduits, celles-ci tournant dans du gaz chaud à faible pression.
On obtient ainsi facilement d'excellents ren- dements avec des vitesses, des pressions et des tempéra- tures très industriellement réalisables et donnant toute sécurité de marche.
Dans le cas d'importantes stations centrales électriques ou de propulsion de navires, on peut avanta- geusement employer des turbines motrices à des vitesses bien appropriées à la production du courant ou à l'action-
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nement des hélices et avoir des groupes auxiliaires à très grande vitesse actionnant les turbo-compresseurs et les turbo-aspirateurs; les moteurs de ces groupes au- xiliaires pouvant être eux-mêmes des turbines à combus- tion.
Lorsque la pression d'un des étages de détente est voisine de la pression atmosphérique, la combustion peut être faite dans un foyer indépendant dont les pro- duits de combustion arrivent dans la chambre de distribu- tion.
L'installation peut être prévue pour utiliser des gaz chauds résiduels d'opérations diverses tels que : fumées de fours, de chaudières, gaz de hauts-fourneaux et de fours à coke, échappement de acteurs à explosion ou à combustion, etc...
Dans des installations où les circonstances lo- cales amènent à désirer l'emploi d'un échangeur de tempéra- ture de dimensions réduites, ou même, sa suppression to- tale, on peut avantageusement employer comme turbo-compres- seur un appareil sans refroidissement, donnant à sa sortie de l'air comprimé à une température au moins égale à cel- le d'une compression adiabatique.
Voici quelques exemples de types d'installations a) Installation à une chambre de combustion à 8 kgs. de pression, avec détente unique et deux étages de vitesse. L'installation comportant un turbo-compresseur et un turbo-aspirateur, chacun dans le rapport par exem- ple, de 1 à 8, la détente se fera dans le rapport de 8. x 8 = 64. b) Installation avec combustion à 8 kgs. de
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pression, détente unique un ou deux étages de vitesse;
l'installation comportant seulement un turbo-compresseur. c) Installation avec combustion à la pression atmosphérique dans un foyer quelconque, détente unique, l'installation comportant seulement un turbo-aspirateur et un ou deux étages de vitesse. d) Installation comme c) utilisant comme com- bustible, les gaz disponibles d'un haut-fourneau de 200 tonnes par 24 heures, après prélèvement du gaz nécessaire au réchauffage de l'air du haut-fourneau, permettant de disposer d'une puissance d'environ 5000 chevaux.
e) Installation utilisant des gaz chauds pro- venant d'autres appareils et comportant seulement un turbo- aspirateur, détente unique, un ou deux étages de vitesse,
Une telle installation appliquée à un gros mo- teur Diesel à alimentation normale permet un supplément gratuit de force pouvant atteindre de 30 à 50 % de la puis- sance du moteur suivant les pressions et la température de l'échappement.
S'il s'agit d'un moteur Diesel avec surpresseur d'alimentation, on peut obtenir gratuitement la même aug- mentation de puissance, Moût en actionnant le surpresseur par la turbine. f) Installation comportant un foyer dont on peut soustraire une portion des calories à une température suffisamment élevée pour actionner dans de bonnes condi- tions une turbine à gaz chaud, tel par exemple, installa- tion conjuguée à ungénérateur de vapeur et combinée comme suit : suit :
Une chaudière avec foyer type usuel comporte,
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sur le parcours des gaz sortant du foyer : les tubes ou la surface de tôles dites de "coups de feu", le sur- chauffeur de vapeur, l'entrée à la turbine, les tuyères de détente, la ou les roues motrices, un échangeur de température réchauffant l'eau d'alimentation ou l'air alimentant le foyer, une chambre de refroidissement à injection d'eau, le turbo-aspirateur, la cheminée d'é- vacuation à l'air libre.
Une telle installation diminue de peu;,la production de vapeur d'une chaudière usuelle quiutilise- rait la même combustion et permet de produire, en surplus, avec la turbine à gaz chaud., environ 1 cheval-heure par kg.de charbon brûlé.
Lorsqu'on emploi des pressions ou températures initiales élevées, on peut pour éviter d'avoir des vites- ses ou des températures excessives à l'entrée des aubes employer un des moyens suivants :
Injecter de l'eau atomisée dans les gaz déten- dus avant leur entrée dans la roue.
Mélanger les gaz détendus avec une certaine quantité de gaz à pression sensiblement équivalente et à température notablementplus basse que celle des gaz dé- tendus.
On peut employer l'un ou l'autre ou l'un et l'autre de ces deux moyens.
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