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.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
The proposed paper gives an overview of new appraisal regarding irreversible engineering thermodynamics. After a short historical section, we propose to reexamine the heat transfer through a medium, and the thermo-mechanical conversion of energy. Augmented results are examined particularly from the efficiency point of view.
Originality of the article appears with the justified proposal of the Finite physical Dimensions Optimal Thermodynamics (FDOT).
Auteur(s)
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)
Cet article est réservé aux abonnés. Il vous reste 92% à découvrir.
La cascade de base étudiée est représentée dans le diagramme (T, S) de la figure 6. Elle correspond à une mise en série de deux moteurs entre source chaude (HS) et puits froid (CS).
Les cycles successifs font intervenir des fluides différents. II est donc possible de choisir des fluides adaptés pour chaque cycle en fonction au moins des niveaux de température.
4.2 Modèle thermodynamique en dimensions physiques finies
La figure 6 reste conforme aux hypothèses utilisées tout au long de l’article et fait apparaître deux machines de Carnot en régime stationnaire, d’irréversibilité
pour la machine haute température HT et
pour la machine basse température CT.
Le modèle (simplifié ici) suppose la machine HT en contact avec un thermostat chaud à
et la machine CT en contact avec le puits froid à
, tel que le flux d’irréversibilité interne total généré par la cascade de moteurs vaut :
( 33 )
Les équations du modèle sont les suivantes, avec la convention thermodynamique que toute quantité entrante dans le volume de contrôle est positive :
Bilans énergétiques
Machine HT :
...
Cet article est réservé aux abonnés. Il vous reste 94% à découvrir.
(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.
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
L'expertise technique et scientifique de référence
La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.
Bibliographie & annexes
Quiz & test
En anglais
Comportement en transitoire (influence du temps)
pour la machine haute température HT et
pour la machine basse température CT.
et la machine CT en contact avec le puits froid à
, tel que le flux d’irréversibilité interne total généré par la cascade de moteurs vaut :
( 33 )
QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
