Thermodynamique 2A

0041-2ACh3. Dimensionnement simplifié d’une Centrale Thermique

Note culturelle : Une étude de faisabilité intervient en général en amont de la construction d’une Centrale (ici Thermique). Cette étude s’appuie sur des aspects à la fois techniques et financiers, parmi lesquels : Évaluation des conditions d’approvisionnement pour la CentraleDesign et ingénierie : dimensionnement de la Centrale, recommandation sur le choix des éléments (Turbine,…

0042-2ACh3. Cycle de Carnot

Note culturelle : Le cycle de Carnot est un cycle thermodynamique théorique pour un moteur ditherme, constitué de quatre processus réversibles : une détente isothermes réversible, une détente adiabatique réversible (donc isentropique), une compression isotherme réversible, et une compression adiabatique réversible. Il s’agit du cycle le plus efficace pour obtenir du travail à partir de deux…

0043-2ACh3. Cycle Monotherme

On dispose d’une seule source de chaleur à la température TA =300 K. On considère l’hélium (supposé parfait, γ =5/3) dans l’état initial A: volume VA =10 L, pression PA = 1 atm, température TA =300 K. L’objectif de cet exercice est de montrer qu’il est impossible d’après le second principe, de fournir du travail…

0044-2ACh3. Moteur thermique réversible

Un moteur thermique réversible prend par cycle de chaleur Q1 = 2000 J à un Thermostat à la température T1 = 400 K. Il abandonne une chaleur Q’2 à un Thermostat à T2 = 300 K et Q’3 à un Thermostat à T3= 200 K en accomplissant un travail de 750 J (voir figure ci-dessous).…

0045-2ACh3. Moteur thermique: cycle de Lenoir

Le premier moteur interne à 2 temps a fonctionné suivant un cycle de Lenoir : Premier temps : entrée du mélange  air / combustible et allumage avec explosion au point 1 (P1,V1)Deuxième temps : combustion isochore fournissant de la chaleur jusqu’au point 2 (P2,V1), suivie d’une détente adiabatique réversible jusqu’au point 3 (P1,V3) et échappement…

0046-2ACh3. Machine thermique: cycle de Brayton

Note culturelle : Le cycle de Brayton est utilisé pour les turbines à gaz lorsque la compression et la détente sont réalisées avec des machines tournantes. Les turbines à gaz fonctionnent en général en cycle ouvert. Dans sa forme la plus simple et la plus répandue, une turbine à gaz (aussi appelée turbine à combustion)…

0047-2ACh3. Cycles Moteurs

On considère un gaz parfait subissant les 4 cycles suivants, représentés dans le diagramme de Clapeyron (P,V). On supposera que tous les cycles sont réversibles : 1-) Dans quel sens doivent-ils être parcourus pour être moteurs ? 2-) Dans chaque cas, indiquer le temps moteur (nature de la transformation subie par le gaz). 3-) Tracer…

0048-2ACh3. Rendements comparés de cycles

Considérons les cycles (ABC(D)A) et (ABC(D’)A) réalisés réversiblement par une mole de gaz parfait. (C(D)A) est une adiabatique et (C(D’)A) est un segment de droite. 1- Déterminer dans chaque cas le rendement du cycle en fonction du taux de compression a =VC/VA et de γ = Cpm/Cvm. 2- Quel est le meilleur rendement ? Vérification…

0049-2ACh3. Moteur de Stirling

Note culturelle : Le moteur de Stirling a la caractéristique principale de contenir le fluide dans une enceinte fermée, chauffée par une source thermique. La combustion est donc externe, ce qui est en fait un des avantages de ce moteur : la diversité des combustibles utilisables pour son fonctionnement. Son deuxième avantage est son rendement,…

0050-2ACh3. Cylindre aux parois diathermanes

Note culturelle : Transformation Quasi-Statique Une transformation est dite quasi-statique, si elle est très lente, de manière que l’on puisse considérer qu’elle est constituée d’une succession d’états d’équilibre. C’est une transformation idéale vers laquelle peut tendre une transformation réelle. Par exemple, une compression est quasi-statique si le volume et la température du système changent avec…

0051-2ACh3. Moteur Diesel

Note culturelle : Le moteur diesel est un type de moteur à combustion interne développé entre 1893 et 1897 par l’ingénieur allemand Rudolf Diesel. Il peut être soit à deux temps (dans le cas des navires, avec suralimentation par compression et injection pneumatique), soit à quatre temps. Il fonctionne avec des carburants tels que :  le…

0148-2ACh3. Thermodynamique du cœur

Note culturelle : Le fonctionnement des valves cardiaques Le côté droit du cœur est chargé de renvoyer le sang pauvre en oxygène aux poumons pour éliminer le dioxyde de carbone et réoxygéner le sang. L’oreillette droite reçoit alors le sang veineux apporté par la veine cave. Le sang est ensuite propulsé dans le ventricule droit.…

0163-2ACh3. Cycle Diesel Amélioré – Double Combustion

Dans les moteurs Diesel à double combustion, le cycle décrit par le mélange air-carburant est modélisé par celui d’un système fermé représenté en coordonnées de Watt ci-dessous : Après la phase d’admission 1’ à 1 qui amène le mélange au point 1 du cycle, celui-ci subit une compression adiabatique supposée réversible jusqu’au point 2. Ensuite, après…

0166-2ACh3. Cycle Diesel d’un alcane supérieur

Note Culturelle – Un des problèmes technologiques majeurs du moteur à explosion est la propension des hydrocarbures à s’auto-enflammer lors d’une compression en présence d’oxygène : Dans un moteur à allumage commandé, la combustion est provoquée par l’étincelle qui jaillit entre les électrodes de la bougie après compression du mélange air/carburant (c’est le cas des moteurs…

0167-2ACh3. Efficacité d’une Pompe à Chaleur (machine réceptrice)

Une Pompe à Chaleur ou PAC (Machine thermique réceptrice – voir figure ci-dessous) est constituée du circuit fermé 1-2-3-4-1, dans lequel circule un fluide de travail appelé fluide frigorigène ou fluide caloporteur. Ce circuit est composé de quatre éléments principaux : un Compresseur, un Détendeur et de deux échangeurs thermiques (Évaporateur et Condenseur). -Pour des applications…

0176-2ACh3. Frigo-pompe (Cycle de Carnot inversé)

On considère une Frigo-pompe utilisée pour maintenir un congélateur à la température constante TF = 253K. La source chaude est l’atmosphère du local à la température TC = 295K. Le fonctionnement de la Frigo-pompe est modélisé par le Cycle de Carnot inversé (voir figure ci-dessous), décrit par un gaz parfait monoatomique : Données : ɣ est le…


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