La pression est une force / surface, si la surface offerte par la roue de la pompe est plus petite que la zone contre laquelle la vapeur doit sortir de la chaudière et que la turbine et la pompe sont liées, alors, la même pression entraînera une force plus faible sur la pompe que sur la turbine.
Exemple :
Supposons que la pompe soit une pompe à piston, et du côté vapeur il y a un moteur à piston (pour plus de simplicité). Dans une certaine partie du cycle, le piston de la pompe et les soupapes du piston du moteur sont ouverts vers la chaudière (la pompe alimente en eau la chaudière et le moteur extrait la vapeur de la chaudière).
La "face" du piston de la pompe a, disons, une surface de 10 cm², tandis que le piston de la machine à vapeur a une surface de 100 cm². Supposons que la pression sur la chaudière soit de 200 kPascal. Cela signifie que le piston de la pompe devra forcer son chemin contre 200000N / M² * 0,001M² = 200N de force. Alors que cette pression sur la machine à vapeur produit 200000N / M² * 0,1M² = 20kN. Il est clair que dans une liaison directe entre la pompe et le moteur, la machine à vapeur produira beaucoup plus de force que la pompe n'a besoin pour alimenter l'eau à l'intérieur de la chaudière contre le gradient de pression.
À titre de comparaison, supposons qu'au lieu de pomper de l'eau dans la chaudière, la pompe prend de la vapeur et la pompe dans la chaudière. Si le piston de la pompe est plus petit (ce qui signifie une course ou un alésage plus petits), la quantité de masse d'eau qui sort de la chaudière via le moteur serait plus grande que la quantité de masse qui revient dans la chaudière via la pompe. Si les deux étaient égaux, le moteur ne produirait aucune puissance. Alors que si la pompe était capable de mettre plus de vapeur dans la chaudière que d'en sortir, vous auriez une source d'alimentation supérieure à l'unité - c'est-à-dire défiant les lois de la thermodynamique. Bientôt, la chaudière manquerait de masse pour chauffer.
Mais, comme ce qui est pompé à l'intérieur de la chaudière est de l'eau liquide, et l'eau en tant que liquide a une densité beaucoup plus élevée que la vapeur (ce qui signifie que le même volume contient plus de masse liquide que gazeuse - outre le fait que les liquides ont un volume fixe tandis que le le gaz peut se dilater), lorsque ce petit volume est pompé dans la chaudière sous forme d'eau, l'énergie thermique ajoutée au système augmentera cette masse en une vapeur qui a beaucoup de pression et beaucoup moins de densité, afin d'obtenir la même masse d'eau (sous forme de vapeur) hors de la chaudière via le moteur, vous aurez besoin d'un volume de balayage beaucoup plus important que celui que vous avez utilisé pour mettre cette eau à l'intérieur, ce qui entraîne une différence de forces exercées par ce gaz sur le piston de la pompe (via le colonne d'eau entrante) par rapport au piston du moteur, en décidant de la direction vers laquelle le système se déplacera.
Vous avez l'idée?
En d'autres termes, la capacité de l'eau à changer de phase et à occuper un volume plus important que le liquide à volume fixe entraîne un gain de puissance net dans ce système. D'où vient l'énergie pour provoquer le changement de phase, qui provoque alors cette augmentation de pression? C'est de la source de chaleur. Où va l'énergie rejetée? Il sort du condenseur, où la vapeur devient liquide, perd du volume, pour être réinjectée dans la chaudière sous forme de liquide à volume plus petit et fixe, etc.
L'idée clé ici est que la pression est égale à la force divisée par la surface.
