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Analyse énergétique et éxergétique: la centrale thermique

  1. La centrale thermique: déf., types, avantages et principe
  2. Yahia Kriter
  3. La centrale thermique Achouat et la production électrique
  4. Poste d’eau : Condenseur, dégazeur, réchauffeurs, pompe
  5. Cycles de production d’énergie à vapeur
  6. Analyse énergétique et éxergétique: la centrale thermique

Analyse énergétique et éxergétique: la centrale thermique

Chapitre II : Approche énergétique et éxergétique

II.1    Analyse énergétique :

II.1.1    Introduction:

Les machines fonctionnent par cycle. En appliquant le premier et le deuxième principe de la thermodynamique, on peut calculer le rendement de ce cycle.

Premier principe – principe d’équivalence : énergie-travail ↔ énergie-chaleur.

DU = W (cycle) + Q (cycle) = 0

Principe établi par joule/Helmholtz vers 1850 qui énonce que :

« Travail et chaleur sont les deux seules façons possibles d’échanger de l’énergie entre systèmes fermés, et lorsqu’un système thermodynamique fermé quelconque subit un cycle de transformations qui le ramène à son état initial, la somme du travail W et de la chaleur Q échangés est nulle » [4]

Deuxième principe – principe de hiérarchie : Sens d’évolution des transformations

DS (système) =S (échangée aves l’extérieur) + S (créée) = 0

Principe dû aux travaux de Carnot (1824) et Clausius (1854) qui énonce que :

« Le moteur à vapeur doit et ne peut fonctionner qu’entre deux réservoirs de chaleur dont les niveaux sont déterminés par leurs température ».

Enoncé de Clausius : « Le passage de la chaleur d’un corps froid vers un corps chaud n’a jamais lieu spontanément et sans modification simultanée

Installation du Cycle de Rankine à deux soutirag

Cycles de production d’énergie à vapeur

  1. La centrale thermique: déf., types, avantages et principe
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Cycles de production d’énergie à vapeur

V. Cycles de production d’énergie à vapeur:[2]

V.1 Cycle de Carnot :

Le cycle de CARNOT (Figure 1.9) est le cycle idéal suivant lequel une machine thermique motrice fonctionne en assurant le rendement thermique maximum possible.

Il est composé de deux transformations adiabatiques 1-2 et 3-4 (avec échange de travaux : une détente et une compression) et de deux transformations isothermes et isobares 4-1 et 2-3 (avec échange de chaleur Q1 et Q2)

Cycle de Carnot

Figure I.12 Cycle de Carnot

Les quatre transformations composant le cycle de Carnot sont donc:

1-2 : Détente adiabatique de la vapeur (Q1-2 = 0) avec production de travail, Wd = Wt = W1-2 = H2 – H1

2-3 : Condensation isobare et isotherme de la vapeur humide (sans production de travail W2-3 = 0) avec rejet, par le fluide moteur, de la quantité de chateur Q2 au milieu extérieur, Q2 = Q2-3 = H3 – H2

3-4 : Compression adiabatique du fluide moteur (Q3-4 = 0) avec apport de travail W3-4. Wc = Wp = W3-4 = H4 – H3

4-1 : Apport, au fluide moteur, de la quantité de chateur Q1 à température et pression constantes (sans production de travail), Q1 = Q4-1 =H1 –

Poste d'eau : Condenseur, dégazeur, réchauffeurs, pompe

Poste d’eau : Condenseur, dégazeur, réchauffeurs, pompe

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Poste d’eau : Condenseur, dégazeur, réchauffeurs et pompe

IV.3 Poste d’eau :

IV.3.1 Condenseur :

Le condenseur est destiné à fonctionner avec l’eau de mer, et constitué en deux demi- condenseurs isolable : l’un est indépendante de l’autre.

La vapeur qui arrive dans le condenseur depuis la turbine se met en contact avec les surfaces froides des tubes de condensation, à l’intérieur duquel circule l’eau de refroidissement et se condense en transférant à l’eau de mer la chaleur d’évaporation.

Le vide est maintenu par le système des éjecteurs de vapeurs, qui évacue l’air et les gaz incondensables.

Débit nominal de la vapeur 421 t/h
Débit maximal 432 t/h
Pression dans le condenseur 52gr à T=20°C
Perte de charge hydraulique 0.54 bars à Q=27500m3/h
Vitesse de circulation dans les le faisceau tubulaire 1.82 m/s
Pression maximale d’eau de circulation dans les boites à eau 2 bars
Nombre des tubes 16880
Diamètre des tubes 25/23.8mm
Langueur des tubes 9000mm

Tableau I.4 caractéristiques nominales du condenseur

IV.3.2 Le dégazeur :

C’est un dispositif qui est caractérisé par : Un débit de 50 t/h.

Une capacité de 100 m3. Une pression de 1.18 bars.

Son but principal est d’extraire les gaz dissocier dans l’eau : le dégazeur reçoit l’eau

Les trois turboalternateurs de la centrale de Jijel

La centrale thermique Achouat et la production électrique

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Centrale thermique Achouat: chaudière, équipement, turbine

III. La production d’énergie électrique en Algérie :

III.1 Capacité nationale de production d’énergie électrique en Algérie :

Les centrales de production nationale :

Le parc de production national de l’énergie électrique est dominé par cinq (5) centrales à cycle combiné d’une puissance totale de 5007 MW représentant un pourcentage de 35.87%, elles sont suivies par seize (16) centrales à gaz d’un totale de 4701 MW, un pourcentage de 33.67%, et puis neuf(9) centrales à vapeur qui produisent un total de 3833 MW (27.46%), viendront ensuite treize(13) centrales hydrauliques avec un total de 269.208 MW soit 1.93%, et enfin 150 MW de la puissance totale nette est produite par la nouvelle centrale hybride de Hassi R’Mel qui représente 1.07% de la production totale.

On les résume dans le tableau I.1 suivant :

Type de la Centrale cycles de prod uction d’énergi e à vapeur Site
Nom de la central Puissance nette nominale (MW) Energie primaire (Combustible)
Turbine à gaz (TG) Adrar 100 Gaz Adrar
Bab Ezzouar 108 Gaz Alger
Annaba 80 Gaz Annaba
Boufarik 96 Gaz Blida
Larbaa 500 Gaz Blida
Tilghemt 200 Gaz Laghouat
SKB 500 Gaz Alger
M’Sila 730 Gaz M’Sila
Kahrama 318 Gaz Oran
Hassi Messaoud I
Les centrales thermiques: définition, types, avantages et principe

La centrale thermique: déf., types, avantages et principe

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Les centrales thermiques: définition, types, avantages et principe

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Ecole supérieure de technologies industrielles

– Annaba –

Département du second cycle

Filière Génie industriel

Mémoire Présenté en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur d’État

Les centrales thermiques: définition, types, avantages et principe

Bilan énergétique et éxergetique d’une centrale thermique

Spécialité

Énergétique et Développement Durable

Par

Kriter Yahia (CV) et Hemara Toufik

Sous la direction de : Grade Établissement d’affiliation
Mallem Nassima MCB ESTI Annaba
Devant le jury
Président :
AZZOUZ Salah Eddine Pr. ESTI Annaba
Examinateurs :
NIOU Slimane MCB ESTI Annaba
BOUDINAR Nouam MCB ESTI Annaba

Année / 2020

Remerciement

Résumé :

Le projet que nous avons réalisé consiste à évaluer les performances thermodynamiques de la centrale thermique d’Achouat située dans la wilaya de Jijel dont les capacités de production est de 210 MW. Nous avons à travers cette étude fait un bilan énergétique global qui nous a permis de déterminer les rendements des équipements suivants : la chaudière et la turbine avec ses trois corps ainsi que le rendement global du cycle.

La deuxième partie que nous avons traitée, concerne une étude éxergétique de la chaudière et de la turbine dans le but d’évaluer les pertes au niveau de ces deux équipements

Ruashi Mining: Opérations et circuits métallurgiques

  1. Les floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit
  2. La lixiviation : Techniques de séparation et Types
  3. La décantation : types, coagulation et floculation
  4. Les courbes de décantation : Tests et équipements
  5. Le décanteur : la surface, le volume et la hauteur
  6. Ruashi Mining: Opérations et circuits métallurgiques

Chapitre III. Description des opérations métallurgiques de Ruashi Mining

III.1 Introduction

Les mines de Ruashi Mining ont plus ou moins 3,3 millions de tonnes de réserves, avec une teneur en moyenne de 3% cuivre et 0,43% cobalt, la durée de vie pour ces gisements est estimée à plus ou moins 20 ans uniquement pour les minerais oxydés, le programme relatif à la récupération des minerais sulfurés n’étant pas encore bien élaboré.

Les minerais de Ruashi Mining sont formés des silices, dolomites et des shales (talcs), la première profondeur de 50 m du sol contient les minerais oxydés constitués pratiquement de la malachite, la chrysocole et l’hétérogénite.

Dans la zone intermédiaire entre les oxydés et les sulfurés on trouve des minerais mixtes le long de 10 à 20 m de profondeur ensuite viennent les minerais uniquement sulfurés.

L’alimentation de l’usine se fait suivant une teneur requise d’environ 3.5% Cu total et 0.5% Co total, les différents types des minerais sont mélangés pour obtenir la teneur requise à l’alimentation

III.2. Circuit hydrométallurgique de Ruashi Mining

III.2.1. Concassage et broyage

C’est une opération trop indispensable pour les opérations métallurgiques en aval dont la plus importante est la lixiviation.

Méthode de Talmage et fitch et Méthode d’OLTMANN : détermination du temps de soutirage

Le décanteur : la surface, le volume et la hauteur

  1. Les floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit
  2. La lixiviation : Techniques de séparation et Types
  3. La décantation : types, coagulation et floculation
  4. Les courbes de décantation : Tests et équipements
  5. Le décanteur : la surface, le volume et la hauteur
  6. Ruashi Mining: Opérations et circuits métallurgiques

Le décanteur : la surface, le volume et la hauteur

II.2. Théories sur le dimensionnement du décanteur

Les méthodes de construction des courbes de décantation permettent de dimensionner les décanteurs, c’est-à-dire déterminer le temps de séjour de la pulpe et le volume (hauteur et surface) de décantation.

En régime continu il est difficile de dimensionner un décanteur. En partant des relations existantes entre le régime continu et le régime discontinu, plusieurs chercheurs ont proposé des calculs sur des essais simples d’interprétation aisée.

A partir d’une courbe de sédimentation obtenue par décantation statique d’une suspension dans une éprouvette d’au moins un litre de capacité, la surface d’un décanteur continu et sa profondeur peuvent être déterminées par les procédures empiriques proposées par des chercheurs (CORNEIL & MASSON, 1973).

II.2.1. Détermination de la surface de décantation

Les théories de détermination de la surface de décantation sont nombreuses. Parmi les principales méthodes nous pouvons citer (BLAZY, El-Aid, & BERSILLON, 1999):

  • La méthode d’Oltmann ;
  • La méthode de Talmage et Fitch
  • La méthode de Coe et Clevenger ;
  • La méthode de Kynch ;
  • La méthode de Wilhelm et Naide.

Les différentes méthodes énumérées ci-dessus proposent toutes les procédures empiriques de la

décanteur cylindro-conique

Les courbes de décantation : Tests et équipements

  1. Les floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit
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  5. Le décanteur : la surface, le volume et la hauteur
  6. Ruashi Mining: Opérations et circuits métallurgiques

Chapitre II. Notions sur la vitesse de sédimentation

II.1. Les courbes de décantation

Les courbes de décantation sont obtenues sur base des essais effectués au laboratoire par opération discontinue, d’une suspension laissée au repos dans une éprouvette.

Au bout d’un moment apparaissent dans cette éprouvette, différentes couches de hauteur variable avec le temps.

a. Généralités sur les tests de décantation

Lors des essais au laboratoire, la pulpe est déversée dans une éprouvette graduée, on observe une décantation rapide des grosses particules qui se déposent au fond de l’éprouvette; ainsi la hauteur de cette zone augmente rapidement et se stabilise après un certain temps.

Il apparaît, à la fin de l’opération, une interface entre un liquide clair et une phase boueuse, qui peut être elle-même divisée en deux parties, l’une supérieure conservant l’aspect de la suspension de départ et l’autre inférieure d’aspect intermédiaire.

évolution de l’aspect d’une suspension en décantation dans une éprouvette

Figure II-0 : évolution de l’aspect d’une suspension en décantation dans une éprouvette

Le comportement de la suspension est étudié en traçant la variation de la hauteur ℎ (ou du volume) de l’interface séparant le liquide claire de la suspension en fonction du temps écoulé depuis le début de la décantation (BLAZY, El-Aid, &

Coagulation et Floculation (MOTTOT, 2000)

La décantation : types, coagulation et floculation

  1. Les floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit
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La décantation : types, coagulation et floculation

I.2. Generalites sur la décantation

I.2.1. Introduction

La décantation est une technique de séparation entre les phases solides-liquides, utilisée soit dans les procédés industriels, soit dans les méthodes analytiques, c’est donc un procédé permettant de séparer soit une phase solide des matières en suspension dans un liquide de masse volumique moindre, soit deux phases liquides non miscibles des densités différentes.

Dans les deux cas, l’action consiste à laisser reposer les phases en contact et à attendre un temps suffisant pour qu’elles puissent se séparer sous l’action de la pesanteur, c’est une opération simple mais longue ne nécessitant que peu de matériels donc peu couteuse, toute fois elle est peu sélective, elle ne met en jeu qu’une force extérieure constante, la pesanteur ne nécessite que d’éviter toute agitation ou toute action de mélanger une fois que la séparation est faite.

La décantation est effectuée dans les appareils appelés décanteurs. Ils peuvent jouer trois rôles: la clarification, l’épaississement, le classement dimensionnel; si c’est la phase liquide ou homogène qui nous intéresse, on parle de la clarification, et par l’épaississement on s’intéresse à la phase solide sous une forme plus concentrée.

Et

La lixiviation

La lixiviation : Techniques de séparation et Types

  1. Les floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit
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La lixiviation : Techniques de séparation et Types

Partie I : Partie bibliographique

Chapitre I. Aperçu général sur la lixiviation et la décantation

I.1. Généralités sur la lixiviation

I.1.1.Introduction

La lixiviation est une opération qui consiste en une mise en solution sélective des minéraux valorisables contenus dans un minerai à l’aide d’un solvant bien approprié.

Elle est une opération la plus importante de l’hydrométallurgie ayant pour but de dissoudre au moyen d’un solvant adéquat afin de récupérer les métaux valorisables de la manière la plus sélective possible.

La lixiviation est un procédé chimique destructif. (Brierley J, 2001)

I.1.2. Techniques de lixiviation (Blazy P, 1979)

La lixiviation peut être réalisée des différentes manières en fonction des critères tels que les conditions opératoires ou encore les coûts d’investissements.

a) Lixiviation en réacteur agité

Cette technique est la plus employée dans le cadre du traitement des minerais riches ou des déchets. Elle peut être réalisée en continue ou en discontinue, un contre-courant à plusieurs étages peut aussi être mis en place. Le solide, sous forme pulvérulente, est mis en suspension dans la solution de lixiviation.

La densité de la pulpe est fonction du solide traité, du type de solution

Approche d’un paramétrage des conditions optimales des floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit de décantation

Les floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit

  1. Les floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit
  2. La lixiviation : Techniques de séparation et Types
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  6. Ruashi Mining: Opérations et circuits métallurgiques

Les floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit

Université de LUBUMBASHI

Ecole supérieure des ingénieurs industriels

Département de génie des procédés chimiques et matériaux©

B.P : 1825

Travail de recherche présenté et défendu en vue de l’obtention du grade d’ingénieur bachelier

Approche d’un paramétrage des conditions optimales des floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit de décantation

Approche d’un paramétrage des conditions optimales des floculants Rheomax et Superfloc n100 dans un circuit de décantation : cas de Ruashi Mining

Présenté par: NYEMBWE MUKOTA Landry

NTAMBWE DIUR Ginola

Dirigé par :

Professeur ordinaire ILUNGA NDALA Augustin

Encadré par :

Assistant Mathieu KAYEMBE MUSALA

OCTOBRE 2019

Résumé

Ce travail présente les résultats d’une étude menée sur l’amélioration de la séparation solution-résidus des pulpes de lixiviation par décantation dans le circuit hydrométallurgique de l’entreprise Ruashi Mining en vue de réduire l’entrainement des particules solides dans la solution utile destinée à alimenter le circuit d’extraction par solvant du cuivre.

L’étude de la décantation a été menée comme suite : par l’influence de la dose des floculants Rheomax et Superfloc N100, la concentration des solides dans la pulpe ainsi qu’une étude de dimensionnement qui consistait à déterminer la hauteur, la surface, le volume et le diamètre du décanteur nécessaire.

Pour aboutir à cela, nous avons eu

Le diagramme enthalpique de MOLLIER

Le diagramme enthalpique de Mollier et l’installation frigorifique

  1. L’installation frigorifique à compression mécanique
  2. L’installation frigorifique : fluides, évaporateur, …
  3. Le diagramme enthalpique de Mollier et l’installation frigorifique

Le diagramme enthalpique de MOLLIER

I. 3. Le diagramme enthalpique de MOLLIER (Cf. annexe)

Le diagramme de Mollier permet de connaître l’état du réfrigérant en fonction de la pression et de l’enthalpie. Il a été déduit de la relation pression – température existant dans les gaz liquéfiables.

Ce diagramme porte en abscisses, l’enthalpie h en kJ/kg (contenu en énergie du fluide) et en ordonnées, la pression absolue P sur une échelle logarithmique en bars (10³ Pa).

Chaque fluide frigorigène possèdera donc un diagramme (log P, h) qui lui est propre.

D’une manière générale le diagramme enthalpique fait apparaître une zone de changement d’état où le fluide est à l’état diphasique. (Mélange liquide + vapeur)

A gauche, La courbe de liquide saturé où chaque point correspond à un état 100 % liquide et donc 0 % de vapeur. A droite, une courbe dite de vapeur saturée (100% vapeur et 0 % liquide).

L’intersection de ces deux courbes se réalise en un point sommet appelé point critique au-dessus duquel un changement d’état n’est plus possible.

La zone située dans l’enveloppe représente la zone hétérogène de

L’installation frigorifique : fluides, évaporateur, …

  1. L’installation frigorifique à compression mécanique
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  3. Le diagramme enthalpique de Mollier et l’installation frigorifique

L’installation frigorifique

I. 2. Fonctionnement d’une installation frigorifique

La majorité des installations frigorifiques opèrent selon le principe de la compression mécanique des vapeurs : les vapeurs surchauffées produites au cours d’un processus isobare dans l’évaporateur A, sont aspirées à basse pression et température basse par le compresseur B.

Après une compression, elles sont refoulées à haute pression et naturellement à température haute vers le condenseur C où au cours d’un processus isobare elles se transformeront en liquide.

Ce liquide sous refroidi dans le condenseur traverse ensuite le détendeur D dans lequel il subit une dépression de la haute pression du condenseur à la basse pression de l’évaporateur et le cycle recommence.

L'installation frigorifique : Principe de fonctionnement

Figure 1: Principe de fonctionnement d’une installation frigorifique.

I. 2.1. L’installation frigorifique : Les fluides frigorigènes

a. Définition :

Les fluides frigorigènes, plus couramment appelés fréons, sont des dérivées chlorés et fluorés du méthane ou de l’éthane, facilement liquéfiables et vaporisables.

Ils permettent les échanges de chaleur dans un circuit frigorifique par leurs changements d’état à travers l’évaporateur et le condenseur.

Le tableau ci-dessous donne les températures d’évaporation de certains fluides frigorigènes à la pression atmosphérique. Ces changements d’état s’effectuent à température et pression constantes.

Optimisation d’une installation frigorifique à compression mécanique des vapeurs par la méthode de la thermodynamique entemps fini

L’installation frigorifique à compression mécanique

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L’installation frigorifique à compression mécanique

Université Marien Ngouabi

L’Ecole Nationale Supérieure Polytechnique

L’ENSP-UMNG

Mémoire d’ingénieur présenté pour l’obtention du diplôme d’ingénieur électromécanicien

Spécialité: Maintenance
Optimisation d’une installation frigorifique à compression mécanique des vapeurs par la méthode de la thermodynamique entemps finiOptimisation d’une installation frigorifique à compression mécanique des vapeurs par la méthode de la thermodynamique en temps fini

Par :
MOMBEKI PEA Hamir Johan

Encadreurs :
MISSETETE Alfred Raoul, MA OKOTAKA EBALE Louis

Date de soutenance :

Novembre 2015

Jury:
Président : BOSSOTO Guy Richard, Pr
Examinateurs : EDOURA GAENA Boris, MA MOUKANDI Guy

2014-2015

Résumé:

Le travail présenté dans ce mémoire concerne l’étude des installations frigorifiques à compression mécanique des vapeurs.

Cette étude porte sur l’optimisation des installations frigorifiques lors du transfert de chaleur.

Elle consiste à améliorer les performances de l’installation en maximisant son coefficient de performance, tout

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