Présentation
English
Auteur(s)
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Michel PLUVIOSE : Professeur honoraire du Conservatoire national des arts et métiers (CNAM)
-
Christelle PÉRILHON : Maître de conférences - Chaire de turbomachines du CNAM
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Lire l’articleINTRODUCTION
La thermodynamique permet l’extension des principes de la mécanique aux milieux continus et déformables que sont les fluides compressibles. Elle aura donc à être utilisée pour les compresseurs et les turbines lorsque les rapports de pression seront suffisamment importants pour que les effets de la compressibilité se manifestent, ce qui sera généralement le cas. Les notions fondamentales présentées dans cet article pourront servir de base à l’étude particulière de chaque type d’appareil développée dans la rubrique Machines hydrauliques et thermiques.
Cet article constitue le troisième volet d’une série consacrée aux turbomachines :
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- Turbomachines. Description. Principes de base ;
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Turbomachines. Mécanisme de la conversion d’énergie ;
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BM 4 282 - Turbomachines. Thermodynamique de la conversion d’énergie ;
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- Turbomachines. Bilan énergétique et applications ;
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- Turbomachines. Pour en savoir plus.
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Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques
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Travail réversible d’un gaz
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2. Utilisation du Second Principe
2.1 Égalité de Jouguet limitée aux irréversibilités internes
Considérons une évolution réelle d’un fluide ne comportant que des irréversibilités internes, ce qui en principe se rencontre lorsque le système considéré n’échange pas de chaleur avec le milieu extérieur.
Comparons la transformation réelle avec une transformation réversible, repérée par l’indice rev, qui fait passer le fluide par les mêmes états physiques et cinétiques. Le Premier Principe permet d’écrire entre deux états successifs infiniment voisins :
La différence δW – δW rev est toujours positive. En effet, si le système reçoit du travail, celui-ci devra être majoré, pour obtenir un même effet utile, de l’énergie dissipée en pertes internes. Inversement, si le système fournit du travail, les termes δW sont négatifs mais │δW │ est inférieur à │δW rev │ de la quantité encore absorbée par les pertes. On reconnaît donc, dans cette différence, l’énergie δf i dégradée par les pertes internes d’où :
De plus, pour que l’apport δQ rev soit opéré de façon réversible, il faut que la source de chaleur soit à la température T du système, ce que l’on peut toujours imaginer dans le cas présent où l’on exclut la source thermique du phénomène analysé. On sait alors, par définition de la fonction entropie massique S, que :
En définitive, l’expression [5] donne :
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