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RÉSUMÉ
L'article est consacré aux nouveaux développements de la thermodynamique phénoménologique irréversible et tout particulièrement de ses applications en sciences de l'ingénieur .Après un court historique, on reconsidère les transferts thermiques ,puis la conversion d'énergie. Des résultats améliorés en résultent en particulier en termes d'efficacité. L'originalité de cet article est dans la proposition étayée d'une thermodynamique optimale en dimensions finies TDPF.
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Michel FEIDT : Professeur - Université de Lorraine, Nancy, France
INTRODUCTION
La thermodynamique phénoménologique a connu un essor important à l’apparition des machines thermomécaniques : tout le monde a en mémoire le nom de Sadi CARNOT. Mais il s’est agi longtemps de développements en thermodynamique de l’équilibre, avec quelques variantes thermodynamiques longues à murir.
Depuis les années 1980 est apparu un foisonnement de nouvelles tendances en thermodynamique, portant sur l’énergie, sur l’environnement et sur l’économie, bien intégrées dans le monde de l’ingénieur. On note aussi des concepts plus exotiques, voire fondamentaux reliés a l’exergie, l’entropie ou l’efficacité, mais aussi à l’émergie, l’entransie ou la constructalité.
Cet article a pour but de faire le point sur ces concepts plus ou moins récents en proposant au lecteur des pistes d’applications, mais aussi en indiquant les conséquences plus fondamentales en termes d’évolutions à venir. L’objectif principal reste toutefois centré sur le concept d’efficacité et la thermodynamique en dimensions physiques finies TODF (FDOT en anglais)
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Présentation
De la thermodynamique de l’équilibre à la TODF
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7. Conclusions et perspectives
Le présent article a permis, après un bref historique de l’émergence de la TDF (thermodynamique en dimensions physiques finies) de présenter au paragraphe 2 la méthodologie de l’approche en Dimensions physiques Finies sur l’exemple simple des transferts thermiques conductifs à travers un mur. Il apparaît alors simplement et clairement l’importance et l’influence :
-
du modèle ;
-
de la configuration du système ;
-
des conditions aux limites (qui sont étendues aux conditions initiales et finales) ;
-
de la fonction objectif et des contraintes associées.
Dans le paragraphe 3, on a montré comment transfert et conversion d’énergie se combinent dans l’approche de la thermodynamique en dimensions physiques finies. L’étude de la machine de CARNOT a introduit successivement :
-
les températures finies ;
-
les conductances de transfert finies.
On pourrait ajouter, en régime dynamique stationnaire, les sources et puits finis sous forme de débit calorifique.
On a vu alors que la prise en compte des irréversibilités du convertisseur peut être globalisée sous forme :
-
soit de ratio entropique ;
-
soit de flux de production d’entropie.
Cette seconde forme semble préférable, parce que directement accessible par la méthode des pertes séparées.
Un lien fort a été...
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Conclusions et perspectives
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANDRESEN (B.) - Finite Time Thermodynamics. - Physics Laboratory II. University of Copenhague (1983).
-
(2) - VAUDREY (A.) et al - H.B. REITLINGER and the origins of the efficiency at maximum power formula for heat engines. - Journal of Non Equilibrium Thermodynamics, vol.39 p 199-203 (2014).
-
(3) - CHISACOV (A.) et al - The history of nice radical and its importance in the optimization of mechanical work or power output of reversible and irreversible cycles. - 8e Colloque Francophone en Energie-Environnement-Economie-Thermodynamique, COFRET’16, UPB, Bucarest, Roumanie (ref. S1-24), 29-30 juin 2016.
-
(4) - JOU (D.), CASAS, VASQUEZ (S.), LEBON (G.) - Extended Irreversible Thermodynamics. - Spinger Verlag Berlin (1993).
-
(5) - FEIDT (M.) - Génie Énergétique. - Dunod, Paris, chapitre 11 (2014).
-
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