Les turbines, versions à vapeur et à gaz (combustion interne), génèrent de grandes quantités de puissance de l’arbre dans un boîtier compact, en particulier par rapport aux moteurs à pistons. Les turbines à vapeur sont de loin le moyen le plus courant d’entraîner des générateurs d’énergie 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 pour la production d’énergie électrique. Calculer l'efficacité d'une turbine est possible avec la connaissance de la quantité d'énergie produite par la turbine et de la quantité d'énergie nécessaire pour la produire.
Étape 1
Définir le calcul de la turbine à vapeur. Dans cet exemple, une génératrice de 1,2 mégawattheure dans une sucrerie est entraînée par une turbine à vapeur qui reçoit 52 462 livres par heure de vapeur surchauffée à une pression absolue de 450 livres par pouce carré (psia) à une température de 556,28 degrés Fahrenheit. La vapeur sort de la turbine saturée à 30 psia (environ 15 psi / jauge) et utilisée ailleurs dans la centrale. Si le générateur électrique a un rendement de conversion de 82%, vous pouvez calculer le rendement de la turbine.
Étape 2
Calculez la puissance réelle utilisée par le générateur pour produire les 1,2 mégawattheures d'électricité: 1,2 mégawattheures divisé par 0,82 (82%) de rendement du générateur = 1,4634 mégawattheures.
Étape 3
Convertissez la puissance en arbre de la turbine: 1,4634 mégawattheures / (0,746 kilowattheures / puissance x 1 000 kilowattheures / mégawattheures) = 1 962 chevaux.
Étape 4
Convertissez les 1 962 chevaux produits par la turbine en BTU / heure. En multipliant 1 962,45 par 2 545 BTU / heure, on obtient une consommation totale de 4 993 323 BTU / heure par la turbine.
Étape 5
Recherchez les valeurs d'enthalpie de la vapeur entrante et sortante. La vapeur surchauffée a une enthalpie de 1275,42 BTU / livre. La vapeur en sortie 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.
Étape 6
Calculez les livres théoriques de vapeur surchauffée dans les 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 = 44 855,58 livres / heure de vapeur.
Étape 7
Calculez l'efficacité de la turbine à vapeur en divisant les livres théoriques par heure de vapeur par la vapeur réellement consommée. Cela correspond à 44 855,58 livres (théorique) / 52 462 livres réelles = 0,855 ou 85,5% d'efficacité d'exploitation.
