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RÉSUMÉ
La détermination du rendement exergétique de transfert de chaleur peut devenir un casse-tête lorsqu'il prend des valeurs négatives ou nulles selon les niveaux de température. Cet article va développer par des illustrations originales l’expression des irréversibilités et du rendement exergétique pour toutes les configurations possibles lors d’un transfert de chaleur. Il aboutit à une expression généralisée des irréversibilités et à une conclusion utile pour les projets d’optimisation.
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Determining the exergetic performance of heat transfer can become a puzzle when the exergetic efficiency takes negative or zero values depending on temperature levels. This article will develop with original illustrations the expression of irreversibilities and the exergy yield for all possible configurations during a heat transfer. It results in a generalized expression of irreversibilities and a useful conclusion for optimization projects.
Auteur(s)
-
Riad BENELMIR : PhD Mechanical engineering – Thermal sciences (Georgia Tech – Atlanta) - Professeur à l’Université de Lorraine Laboratoire LERMAB – Équipe efficacité énergétique
INTRODUCTION
Après l’article [BE 8 015], ce deuxième article sur l’analyse exergétique est consacré à l’application du concept de l’analyse exergétique au transfert de chaleur et aux machines dithermes. Autant la détermination de la production d’entropie et des irréversibilités associées au transfert de chaleur est une chose aisée, autant l’estimation du rendement exergétique lors d’un transfert de chaleur peut devenir complexe lorsque les niveaux de température chevauchent la température du milieu ambiant de référence, conduisant certains à appliquer des valeurs absolues pour éviter les valeurs négatives et d’autres à fixer la température du milieu ambiant de manière très arbitraire, ce qui efface totalement l’utilité de l’analyse exergétique. Des expressions généralisées des irréversibilités et du rendement exergétique sont développées permettant leur intégration dans des codes de calcul pour des fins d’optimisation. La même difficulté est rencontrée dans l’analyse exergétique des machines motrices et réceptrices. Longtemps méconnue, l’efficacité énergétique, et non le rendement ou coefficient de performance COP, retrouve son importance vu qu’on démontre qu’elle correspond au rendement exergétique selon des conditions propres au type de machine. Grâce à des illustrations simples et concrètes cet article permet d’appréhender et de maîtriser le calcul des irréversibilités et du rendement exergétique. Le rôle de la température du milieu ambiant de référence est mis en avant car c’est le nœud de l’analyse exergétique.
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KEYWORDS
heat transfer | exergy | irreversibilities | dissipation factor | exergy efficiency
DOI (Digital Object Identifier)
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SZARGUT (J.) - Grenzen fur die Anwendungsmoeglichkeiten des Exergiebegriffs. - Brennstoff-Warme-Kraft, vol. 19, n° 6, p. 309-313 (1967).
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(2) - MORAN (M.J.) - Availability analysis : a guide to efficient energy use. - Prentice Hall, Inc., WARK (K.), Thermodynamics, Mc Graw-Hill Book Company (1983).
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(3) - BENELMIR (R.) - Second law analysis of a cogeneration cycle. - PhD thesis, Georgia Tech, Atlanta, États-Unis (1989).
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(4) - RIOLLET (G.) - Thermodynamique appliquée – L’exergie. - Techniques de l’Ingénieur, vol. B, n° 1212 (1992).
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(5) - BRODYANSKI (V.M.), SORIN (M.V.), LE GOFF (P.) - The efficiency of industrial processes : exergy analysis and optimization. - Elsevier Science BV, The Netherlands (1994).
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