Présentation
Auteur(s)
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Michel PLUVIOSE : Professeur au Conservatoire national des arts et métiers - Président du comité technique de l’Association technique pour les turbomachines et les turbines à gaz (ATTAG) - Ingénieur‐conseil au Centre technique des industries mécaniques (CETIM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Pendant longtemps, des quatre éléments de la nature, seuls l’air et l’eau furent mis à contribution comme sources d’énergie mécanique naturelle : ailes de moulins à vent, voiles des navires, roues hydrauliques furent les premiers appareils moteurs n’utilisant pas la force humaine ou animale.
Ce n’est qu’en 1690 que Denis Papin conçut et démontra la possibilité de réaliser un moteur capable de fournir sur place une énergie utilisable à des fins quelconques en mettant en jeu le feu et l’eau dans une machine à vapeur. Ainsi, après avoir découvert que le chauffage de l’eau, à haute température dans une enceinte, créait de la pression, il fut très vite évident qu’on pouvait réaliser une machine motrice en introduisant la vapeur d’eau d’un côté d’un piston.
La science de la thermodynamique a son origine dans les immortelles « Réflexions sur la puissance motrice du feu » de Carnot (1824) et dans les travaux de Clausius. Par suite, la théorie des moteurs thermiques qui en découle, et qui est à la fois le fruit de longs tâtonnements empiriques antérieurs et la source du développement raisonné de la technique ultérieure, est donc, par rapport à l’histoire de l’humanité, relativement récente. Les moteurs thermiques ont engendré le machinisme et l’industrie moderne, puis ont provoqué leur essor accéléré en même temps qu’ils amplifiaient prodigieusement la facilité et la rapidité des transports.
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Principales machines présentées dans ce volume4. Division de la rubrique
Les parties principales de la rubrique sont commentées brièvement ci‐après.
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La première partie traite des propriétés des différents corps (liquides ou fluides incompressibles, liquides condensables ou vapeurs, gaz ou fluides compressibles) mis en jeu usuellement dans le fonctionnement des diverses machines objets des développements ultérieurs.
Un article relativement important sera ainsi consacré aux diagrammes thermodynamiques de la vapeur d’eau et de l’air dont l’emploi industriel est le plus développé.
Le lecteur retrouvera, bien entendu, dans les traités de base les caractéristiques générales des autres fluides, mais il est apparu souhaitable de faire figurer en tête de ce volume les caractéristiques essentielles utilisées lors des manipulations de ces fluides usuels par le constructeur ou l’exploitant des machines.
Les aspects normatifs nationaux et internationaux spécifiques aux machines volumétriques et aux turbomachines ainsi que leurs imbrications font l’objet d’un chapitre spécifique.
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La seconde partie concerne les machines volumétriques proprement dites, leur analyse fonctionnelle, leurs courbes caractéristiques, les possibilités d’amélioration de leur rendement, leur domaine d’utilisation, etc.
Les machines hydrauliques utilisent des fluides incompressibles. Les fluides de travail des machines thermiques sont des fluides compressibles qui suivent lors de leur évolution, outre les principes de la mécanique, ceux de la thermodynamique.
La thermodynamique est une science dont les développements sont considérables et qui a des ramifications dans des domaines extrêmement variés ; la thermodynamique appliquée est traitée en génie énergétique. Les connaissances qui sont indispensables à l’étude des machines thermiques n’en sont qu’une partie ; celle‐ci est développée ci‐après lors de la théorie générale des turbomachines en particulier.
Cette seconde partie traite également des problèmes rencontrés lorsque les fluides véhiculés se trouvent dans des conditions extrêmes, telles que l’ultravide dans les gaz raréfiés (pression < 10 –5 Pa) ou, au contraire, les fortes pressions (plusieurs centaines de bars).
Les machines, qu’elles soient hydrauliques ou thermiques, se subdivisent en machines de compression et en machines de détente. Beaucoup de notions étant communes aux machines...
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