Cycles thermodynamiques des machines thermiques

Table des matières

I - INTRODUCTION
I.1 - CADRE DU COURS
I.2 - CLASSIFICATION THEORIQUE
I.3 - CLASSIFICATION PRATIQUE

    I.3.1 - Moteur à capsulime
    I.3.2 - Turbine à gaz
    I.3.3 - Machine statique à combustion interne
    I.3.4 - Machine mixte à combustion interne

II - UN PEU D’HISTOIRE
II.1 - CHALEUR ET TEMPERATURE
    II.1.1 - La chaleur
    II.1.2 - Substance ou mouvement ? 

II.2 - LES LOIS DES GAZ
    II.2.1 - La pression atmosphérique
    II.2.2 - Pression, volume et température
II.3 - LA MACHINE A VAPEUR
II.4 - LA THERMODYNAMIQUE
    II.4.1 - Energie et entropie
    II.4.2 - Théorie cinétique des gaz - interprétation statistique 

III - RAPPELS DE THERMODYNAMIQUE
III.1 - GENERALITES
    III.1.1 - Notion de système
    III.1.2 - Lois d’état
III.2 - LES DEUX PRINCIPES DE LA THERMODYNAMIQUE
    III.2.1 - Premier principe - Principe d’équivalence
    III.2.2 - Deuxième principe - Principe de hiérarchie
III.3 - LES FONCTIONS D’ETAT
III.4 - BILAN DES MACHINES THERMIQUES DITHERMES
    III.4.1 - Machine motrice
    III.4.2 - Machine réceptrice
III.5 - ETUDE DE TRANSFORMATIONS REVERSIBLES
    III.5.1 - Compression ou détente isentropique
    III.5.1.1 - Compression avec transvasement
    III.5.1.2 - Compression en vase-clos
    III.5.2 - Compression isotherme avec transvasement
    III.5.3 - Cycle de Carnot
III.6 - ETUDE DE TRANSFORMATIONS IRREVERSIBLES
    III.6.1 - Compression adiabatique avec transvasement
    III.6.2 - Détente adiabatique
    III.6.3 - Transformations polytropiques
III.7 - ECOULEMENTS ET SYSTEMES OUVERTS
    III.7.1 - Ecoulement dans un organe avec échange d’énergie
    III.7.2 - Ecoulement dans une conduite sans échange d’énergie
    III.7.3 - Ecoulement avec pompe ou compresseur
    III.7.4 - Ecoulement avec turbine

IV - LES TURBINES A GAZ
IV.1 - GENERALITES - CYCLE REVERSIBLE DE BRAYTON
    IV.1.1 - Le cycle réversible de Brayton
IV.2 - LES TURBOMOTEURS / TURBOPROPULSEURS
    IV.2.1 - Le cycle ouvert irréversible de Brayton
    IV.2.2 - Amélioration du cycle - Valorisation de l’énergie
    IV.2.2.1 - Fractionnement de la compression et de la détente
    IV.2.2.2 - Régénération
    IV.2.2.3 - Valorisation de l’énergie : co-génération - cycles combinés
IV.3 - LES TURBOREACTEURS
    IV.3.1 - Généralités
    IV.3.2 - Bilan propulsif
    IV.3.3 - Cycle du turboréacteur simple au point fixe
    IV.3.4 - Cycle du turboréacteur simple en vol
    IV.3.5 - Cycle du turboréacteur double débit ou double flux
    IV.3.5.1 - Turboréacteur double flux, double corps
    IV.3.5.2 - Turboréacteur double flux, simple corps
IV.4 - LES PERSPECTIVES D’AVENIR 

V - LES MACHINES A CAPSULISME
V.1 - GENERALITES
    V.1.1 - Classification
    V.1.1.1 - Selon le type d’allumage
    V.1.1.2 - Selon le nombre de temps (nbre de tours pour faire un cycle complet)
    V.1.2 - Description d’un moteur
V.2 - ETUDE DE CYCLES THEORIQUES
    V.2.1 - Cycle de Beau de Rochas
    V.2.1.1 - Les différentes étapes du cycle
    V.2.1.2 - Bilan du cycle
    V.2.2 - Cycle de Diésel
    V.2.2.1 - Les différentes étapes du cycle
    V.2.2.2 - Bilan du cycle
    V.2.3 - Cycle mixte de Sabathé
    V.2.3.1 - Les différentes étapes du cycle
    V.2.3.2 - Bilan du cycle
    V.2.4 - Cycle de Stirling
    V.2.4.1 - Cycle à régénérateur parfait
    V.2.4.2 - Cycle à régénérateur réel
V.3 - ETUDE DES CYCLES REELS
    V.3.1 - Les différents temps du cycle
    V.3.2 - Grandeurs caractéristiques
V.4 - ETUDE DE LA COMBUSTION
    V.4.1 - Propriétés des combustibles commerciaux
    V.4.1.1 - L’essence
    V.4.1.2 - Le gasoil
    V.4.2 - Le comburant
    V.4.3 - Les différents types de combustion
    V.4.3.1 Combustion complète ou neutre
    V.4.3.2 - Combustion oxydo-réductrice
    V.4.4 - Rendement de combustion
    V.4.5 - Propagation de la combustion
    V.4.6 - Application au cas de la combustion dans un moteur
V.5 - PREPARATION DU MELANGE ET INJECTION
    V.5.1 - Moteur essence
    V.5.1.1 - La carburation
    V.5.1.2 - L’injection
    V.5.1.3 - L’allumage
    V.5.2 - Moteur Diésel

V.6 - PARAMETRES ET REGLAGES DES MOTEURS AC 

V.7 - ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX
    V.7.1 - Moteur essence
    V.7.1.1 - Les principaux polluants
    V.7.1.2 - Les solutions pour réduire les émissions de polluants
    V.7.2 - Moteur Diésel
    V.7.2.1 - Les principaux polluants
    V.7.2.2 - Les solutions pour réduire les émissions de polluants 

VI - LES TURBINES A VAPEUR
VI.1 - GENERALITES - PRINCIPE D’UNE CENTRALE
VI.2 - LE CYCLE DE RANKINE
VI.3 - LE CYCLE DE HIRN
VI.4 - CYCLE A RESURCHAUFFE
VI.5 - CYCLE A SOUTIRAGE
VI.6 - BILAN ENERGETIQUE D’INSTALLATIONS A VAPEUR
VI.7 - EXEMPLES DE CYCLES COMPLEXES A VAPEUR
VI.8 - CYCLES COMBINES TURBOMOTEUR/CYCLE VAPEUR
VI.9 - LES CENTRALES THERMIQUES
VI.10 - LES CENTRALES NUCLEAIRES
    VI.10.1 - Les différentes filières
    VI.10.2 - La réaction de fission
    VI.10.3 - Principes de conception d’un réacteur REP : le N4
    VI.10.3.1 - Les trois barrières
    VI.10.3.2 - La partie conventionnelle
    VI.10.3.3 - Le fonctionnement normal
    VI.10.3.4 - Les situations accidentelles
    VI.10.4 - Quelques mots sur les centrales RNR francaises
    VI.10.4.1 - Fonctionnement des RNR type Phénix
    VI.10.5 - Les perspectives d’avenir
    VI.10.6 - Les déchets nucléaires 

VII - ENERGIE
VII.1 - ENERGIE - CHAINE ET SYSTEME ENERGETIQUE
    VII.1.1 - Energie et convertisseur
    VII.1.2 - Chaîne énergétique
    VII.1.3 - Système énergétique
VII.2 - LA CONSOMMATION D’ENERGIE PRIMAIRE
VII.3 - LES UTILISATIONS DE L’ENERGIE PRIMAIRE
VII.4 - LE NUCLEAIRE
VII.5 - LES ENERGIES RENOUVELABLES
    VII.5.1 - Les coûts
    VII.5.2 - Politique de développement des énergies renouvelables
    VII.5.3 - Cas de la France
VII.6 - L’EMPREINTE ECOLOGIQUE
    VII.6.1 - Cas de la France
VII.7 - LA POLLUTION DE L’AIR