Généralités sur les cycles

Cette séance introduit la notion de cycle et la terminologie associée, qui sera utilisée par la suite lors des études de systèmes.

Le lien ci-dessous vous donne accès à un extrait long du manuel présentant les généralités sur les cycles, auquel nous vous conseillons de vous référer.

Référence cours :

chapitre 1 du tome 2

Pour suivre la présentation, passez à l’étape suivante.

• manuel : généralités sur les cycles (pdf 220 Ko)

Généralités sur les cycles

• Cycles fermés
• Moteurs à combustion externe
• Cycles de réfrigeration
• Cycles ouverts
• Moteurs à combustion interne

Généralités sur les cycles

• Cycles moteurs
• moteurs à fluide compressible
• moteurs à fluide condensable
• moteurs à combustion interne
• moteurs à combustion externe

Généralités sur les cycles

• Cycles récepteurs
• cycles de réfrigération (frigopompes)
• cycles de pompes à chaleur (thermopompes)
• cycles à compression mécanique de vapeur

Rendement (ou efficacité)

• Cycle moteur

  $\eta =\frac{\tau }{Q}$

Chaleur fournie

• Énergie calorifique libérée : Q₀
• Pertes par convection, conduction et rayonnement de la chaudière ou de la chambre de combustion
• Pertes par les fumées
• Chaleur fournie au fluide : Q₁

Puissance produite

• Puissance produite par la machine τ
• Rendement thermodynamique, ou rendement interne η_i, le rapport de la puissance produite τ à Q₁
• Auxiliaires, frottements…

Définition du rendement

• Rapport de l’effet énergétique utile à l’énergie payante mise en jeu

$\eta =\frac{\text{énergie utile}}{\mathrm{énergie\; payante}}$

Efficacité de Carnot

• Cycle parfaitement réversible :
• sans frottements
• échanges de chaleur entre le fluide et les sources extérieures réversibles (sans écart de température)
• phases intermédiaires : adiabatiques réversibles, ou isentropiques

Efficacité de Carnot

• Cycle moteur

  $\eta =\frac{T_1-T_2}{T_1}$

• Cycle récepteur

  $\eta =\frac{T_2}{T_1-T_2}$

  $\eta =\frac{T_1}{T_1-T_2}$

Différences avec cycle Carnot

• écarts de température entre la machine et les sources chaude et froide
• sources chaude et froide non isothermes
• irréversibilités mécaniques
• températures de fin de compression ou détente différentes de celles des sources chaude ou froide

Cycles avec régénération

Cycles théoriques et réels

• Difficultés technologiques
• Cycles théoriques :
• référence thermodynamique
• déterminent les limites en terme de rendement
• guides pour l’ingénieur dans sa démarche d’amélioration

Généralités sur les cycles

Cette séance a permis de préciser la notion de rendement ou d’efficacité d’un cycle et de faire quelques rappels sur le cycle théorique de Carnot.