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En anglais
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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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)
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KEYWORDS
energy conversion | Carnot engine | thermal insulation
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Transfert et conversion d’énergie
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2. Phénomènes de transfert
L’exemple développé ci-après considère les transferts de chaleur en régime stationnaire dans un mur. C’est le problème classique de l’isolation thermique d’une paroi.
2.1 Modèle série d’isolation
La configuration générale du mur est représentée sur la figure 1.
Le mur comporte N résistances thermiques Ri en série qui se différencient par leur géométrie (Ai , surface transverse ; ei , épaisseur du matériau) puis par leurs caractéristiques physiques (
, conductivité thermique du matériau, paramètre supposé constant non fonction de la température). En régime stationnaire et dans le cas du chauffage TSi la température intérieure, est supérieure à TSe la température extérieure.
La modélisation du mur isolé est donc ramenée à un problème monodimensionnel dont les effets de bord sont supposés négligeables
. La loi de Fourier linéarisée selon l’analogie électrique conduit alors à :
( 2 )
On note enfin, pour le modèle série d’isolation, la conservation du flux thermique transmis le long de la chaîne de résistances thermiques :
avec :
- ...
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Phénomènes de transfert
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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