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Niveau école ingénieur
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Géothermie - capacité calorifique

Posté par
Amandine971
02-02-19 à 11:08

Bonjour,

J'ai une question en relation à un problème de géothermie. Il s'agit d'une station géothermique, on connait la capacité calorifique, la température et la vitesse d'entrée du liquide géothermique. On connait également toutes les températures, pressions et enthalpie à travers le cycle de Rankine, ainsi que la vitesse du fluide qui est ici de l'isopentane.

Mon problème est que je ne sais pas bien comment calculer la capacité calorifique de cet isopenthane. En essayant quelque chose comme Cp(iso) = Cp(geo)*Tiso/Tgeo je m'approche du résultat mais je n'ai toujours pas exactement la même chose que la correction. J'avais d'habors pensé à utiliser le fait que h1 = h2 + CpDT mais c'est encore pire ..

Posté par
vanoise
re : Géothermie - capacité calorifique 02-02-19 à 11:54

Bonjour
N'ayant pas l'énoncé complet, il est difficile de t'aider efficacement. Juste une remarque : apparemment tu connais les enthalpies massiques des entrées et sorties des différentes "machines" intervenant dans ton cycle de Rankine. Dans ces conditions, les différentes grandeurs utiles : quantités massiques de chaleur, travaux techniques massiques essentiellement, peuvent se déduire des variations d'enthalpies massiques.
Si la capacité thermique massique isobare de l'isobutane est explicitement demandée, un problème se pose : elle n'est pas tout à fait indépendante de la température et n'est pas la même pour un liquide et une vapeur.
Cependant : il est possible d'obtenir une valeur moyenne sur un intervalle [T1,T2] en imaginant une évolution isobare entre ces deux températures en absence de changement d'état par la relation :
h2 - h1 = cp.(T2-T1)
Sous toutes réserves en absence d'énoncé précis et complet.

Posté par
Amandine971
re : Géothermie - capacité calorifique 02-02-19 à 14:46

L'énoncé est en anglais mais le voici pour plus de précision :

Consider a liquid water geothermal brine that provides a flow rate of 1000 t/h at a temperature of 160°C to a binary cogenerative geothermal plant. The geothermal plant works with a saturated iso-pentane Rankine cycle described by the thermodynamic points in the table and relative graph below. Point 2 corresponds to the outlet of the feed pump, Point 5 corresponds to the outlet of the turbine in real conditions and Point 6 is saturated vapor.
Point    T, °C    P, bar    h, kJ/kg
1               40     1.511    233.18
2               40     7.551    233.91
3             100    7.214    384.90
4             100    7.214    661.90
5            64.8    1.511    613.03
6               40     1.511    567.54
The following data are given:
 Geothermal water average heat capacity 4.4 kJ/kgK
 Sub-cooling T at the economizer outlet 2°C
 Mass flow rate of iso-pentane 230.5 kg/s
 Organic-electric efficiency of the generator 95.5%
 Auxiliary power consumption (including feed pump) 750 kW
 Minimum temp. fluid re-injection 60°C
The thermal power is recovered by cooling down the geothermal fluid from the economizer outlet tempera-ture to the minimum reinjection temperature.


La capacité thermique n'est pas explicitement demandée mais est calculée afin de déduire des énergies par la suite. J'ai donc utilisée la relation conseillée entre les points  5 et 6 (pression constante), obtenant 1.83 mais la correction donne 2.52

Posté par
vanoise
re : Géothermie - capacité calorifique 02-02-19 à 15:01

Dans mon message précédent, j'ai crû utile d'écrire en caractère gras : en absence de changement d'état ; peine perdue... Trace ton cycle de Rankine dans un diagramme (T,s) ou (h,s) ou (P,s) pour t'en convaincre.
Il faut s'intéresser à l'étape 2 - 3 qui correspond à un échauffement isobare du liquide. Je te laisse vérifier que l'on obtient bien la valeur fournie par ton corrigé.

Posté par
Amandine971
re : Géothermie - capacité calorifique 02-02-19 à 19:20

Effectivement, cela semble correspondre, merci !



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