Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Les convertisseurs thermomécaniques , tels que l’ensemble des moteurs thermiques, les machines frigorifiques ou les pompes à chaleur, convertissent l’énergie thermique en énergie mécanique et vice et versa. Leur fonctionnement est régi par les deux principes de la thermodynamique qui sont la conservation de l’énergie et les transferts d’énergie des hautes vers les basses intensités. Cet article reprend ces notions générales en rappelant le principe du cycle de Carnot. Sont ensuite présentés et analysés les deux types de cycles des générateurs thermomécaniques, celui adapté aux machines à compression de gaz, et celui adapté aux machines à compression de vapeur.
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André LALLEMAND : Ingénieur, Docteur-ès-Sciences - Professeur des Universités en retraite - Ancien directeur du département de génie énergétique de l’INSA de Lyon
INTRODUCTION
Les convertisseurs thermomécaniques ont pour rôle de convertir l’énergie thermique en énergie mécanique et vice versa. Ce sont, d’une part, les différents moteurs thermiques : moteurs à essence et moteurs Diesel, turbines à gaz ou à combustion et turboréacteurs, installations motrices à vapeur, etc., d’autre part, les machines frigorifiques et pompes à chaleur à compression mécanique de gaz ou de vapeur. On les trouve dans tous les secteurs économiques : transport, industrie, agriculture et résidentiel.
L’ensemble des quatre articles [BE 8 050] [BE 8 051] [BE 8 052] et [BE 8 053] consacrés à ces machines ne donne que leur principe de fonctionnement à travers l’étude des cycles thermodynamiques d’évolution du fluide de travail conduisant à la conversion d’énergie. Le fonctionnement pratique de ces machines fait l’objet de nombreux autres articles notamment dans les pack « Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques » et « Froid industriel » et dans la base documentaire « Le chauffage, la climatisation et l’eau chaude sanitaire ».
Ce premier article [BE 8 050] est consacré d’une façon générale à la conversion de l’énergie et plus spécifiquement aux cycles des générateurs thermiques qui sont strictement les mêmes pour les machines frigorifiques et pour les pompes à chaleur.
Fondamentalement, il en existe deux, l’un adapté aux machines à compression de gaz, l’autre aux machines à compression de vapeur qui sont, de loin, les plus nombreuses.
Les articles [BE 8 051] [BE 8 052] et [BE 8 053] sont réservés à une présentation analogue pour les convertisseurs strictement thermomécaniques que sont les divers moteurs thermiques à gaz, à flux continu ou alternatif et à vapeur.
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- Version archivée 1 de juil. 2006 par André LALLEMAND
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Cycles des générateurs thermiques
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1. Conversion de l’énergie
La conversion de l’énergie, mise en jeu dans les machines thermiques, soit dans les moteurs thermiques (moteurs alternatifs, installations motrices à vapeur, turbines à gaz, turboréacteurs) ou les générateurs thermiques (machines frigorifiques, pompes à chaleur), a pour base les deux principes de la thermodynamique : celui de la conservation de l’énergie d’une part [BE 8 005], celui de l’évolution naturelle des systèmes ou de la non-conservation de l’entropie d’autre part [BE 8 007].
1.1 Conservation de l’énergie
En se limitant aux énergies de types mécanique et thermique, le principe de la conservation de l’énergie stipule que, au cours d’une transformation fermée, qui permet à un système après une évolution (ou transformation) de retrouver son état initial, la somme des énergies mécanique et thermique échangées avec le milieu extérieur est nulle :
avec :
- W :
- énergie mécanique échangée entre le système Σ et son milieu extérieur ME (figure 1),
- Q :
- quantité de chaleur échangée.
Rapporté à l’unité de masse du système, on écrit :
avec w et q les énergies massiques correspondantes et la convention de signe suivante :
-
les énergies sont comptées positivement...
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Conversion de l’énergie
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOREL (L.) - Thermodynamique et énergétique. - Presses polytechniques romandes, Ecublens (1987).
-
(2) - GICQUEL (R.) - Systèmes énergétiques. Tome I, Méthodologie d’analyse. Bases thermodynamiques. - École des Mines de Paris (2001).
-
(3) - BEJAN (A.), KRAUS (A.D.) - Heat transfer handbook. - Wiley, New York (2003).
-
(4) - FEIDT (M.) - Énergétique. Concepts et applications. - Dunod, Paris (2006).
-
(5) - LALLEMAND (A.) - Exercices et problèmes de thermodynamique. - Ellipses, Paris (2011).
-
(6) - LALLEMAND (A.) - Phénomènes de transferts. - Ellipses, Paris (2012).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Thermodynamique appliquée – Premier principe. Énergie. Enthalpie.
-
Thermodynamique appliquée – Bilans entropiques et exergétiques.
-
Propriétés thermodynamiques des fluides.
-
...
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