Les Turbo Expandeurs sont l'un des composants les moins connus mais les plus importants des systèmes de traitement des gaz et de pressurisation. Les turbo expanseurs fonctionnent selon l'une des lois les plus simples parmi toutes les lois naturelles pour convertir la pression d'un fluide (ou d'un gaz) en un mouvement mécanique. Ces dispositifs peuvent être trouvés dans de nombreuses applications telles que les turbocompresseurs, les moteurs à réaction, les centrales électriques, les réfrigérateurs commerciaux et au moins une forme intéressante de régénération de l'énergie.
Conservation de l'énergie
Autrement connu sous le nom de "Première loi de la thermodynamique", cette loi stipule que l'énergie ne peut jamais être créée ou détruite; cela ne peut que changer de forme. Par exemple, lorsqu'un moteur consomme de l'essence pour déplacer votre voiture, il convertit essentiellement l'énergie stockée sous la forme d'un liquide (essence) en énergie cinétique (mouvement). Un turbo-expandeur exploite la pression et la chaleur du gaz sous pression pour faire tourner un arbre.
Pièces et fonction
Un turbo-expandeur comporte deux parties: un boîtier externe contenant le gaz et une turbine. la roue à expansion "capte" le gaz au passage. Le gaz exerce une pression sur la roue d'expansion, la faisant tourner. Après avoir poussé sur la roue à expansion, le gaz sort par un trou dans le logement. Parce qu'il a dépensé une certaine quantité d'énergie stockée pour faire tourner l'arbre, le gaz sortant quitte le turbo-expandeur à une température beaucoup plus basse que celle dans laquelle il est entré.
Forme de la roue d'expansion - Si vous avez déjà vu le moulin d'un enfant, alors vous savez un peu comment fonctionne une roue à expansion. La découverte sur les ailettes de la roue d’extension emprisonne le gaz sous pression provenant du côté. Si ces ailettes étaient complètement verticales (comme une roue à aubes), la majeure partie de la pression passerait simplement par dessus. Pour augmenter le débit, les ingénieurs "torsadent" l'ensemble dans une forme hélicoïdale. Cela permet aux gaz de traverser rapidement tout en déployant le plus de force possible sur la roue de détente.
Applications de l'entraînement par compresseur
Les turbo-élargisseurs forment exactement la moitié du corps d'un turbocompresseur et une large part de tout moteur à réaction. . Bien qu'il puisse ne pas exercer beaucoup de couple (force) par tour, le gaz sous pression peut générer une puissance significative une fois que la roue d'expansion a atteint sa vitesse maximale. La roue d'expansion dans les applications d'entraînement de compresseur se connecte à un compresseur centrifuge correspondant (qui fonctionne exactement comme le turbo expandeur, mais en arrière) via un arbre. L'arbre fait tourner la roue du compresseur, qui injecte de l'air dans la chambre de combustion du moteur.
Refroidissement
Le gaz sortant de l'élargisseur est plus froid et sa pression est inférieure à celle qu'il était lorsqu'il était entré. La baisse de température rend le turbo expandeurs utiles dans les applications de réfrigération; Le gaz sous pression entre à une certaine température, sort du froid et transfère son froid retrouvé à l'air avec un échangeur de chaleur (radiateur).
La régénération d'énergie
Lorsque le gaz naturel quitte l'usine de traitement, il doit Faites-le avec une énorme pression pour parcourir des centaines, voire des milliers de kilomètres, où que vous soyez. Avant d'atteindre l'utilisateur final, le gaz doit passer par une série de vannes et de restricteurs afin de réduire la pression afin d'éviter toute explosion au moment de l'utilisation. Ces exigences en matière de chute de pression offrent une possibilité de récupération d'énergie à l'aide de turbo-détendeurs. le turbo expandeur entraîne un générateur qui renvoie l'électricité dans le réseau électrique.
