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Mini projet thermo
- 1. Mini projet dela thermodynamique Réalisé par : Ahmed Belmabrouk & Wael Mehrez Classe: 1AGI3 Enseignante : Yosr Boukhris
- 2. Sommaire 1. Généralités surles machines Thermiques 2. Moteur à essence / Moteur diesel 3. Turbine à Gaz / Turbine à vapeur 4. Machine frigorifique / Pompe à chaleur
- 3. Généralités Une machine thermiqueest un système thermodynamique qui permet la transformation l’énergie thermique en énergie Mécanique ( un travail) . Machine thermique = convertisseur Energie Thermique Energie Mécanique
- 4. Généralités Machines Thermiques Machines motrices (moteur thermique) Machines réceptrices Source chaude T2 >T1 Source froide T1 Q2 Q1 W Source chaude T2 >T1 Source froide T1 Q2 Q1 Rendement: • Des machine à vapeur • Des moteurs à combustion (essence ou diesel) • Des centrales thermiques ou nucléaires(production d’électricité) Efficacité (e) ou Coefficient de performance (C.O.P): Pour une machine frigorifique, Pour une pompe à chaleur, W
- 5. Généralités • machines monothermes(une seule source) : Le moteur monotherme n'existe pas! Demonstration: 1 er principe : W + Q = 0 (car transformation cyclique) 2ème principe : dS ≥ δQ / T ΔS ≥ Q / T Or la transformation est cyclique, donc ΔS = 0 Q ≤ 0 Et W=-Q ≥ 0 Une telle machine reçoit un travail et dégage de la chaleur. Alors ,Il faut au moins deux sources de chaleur pour réaliser un moteur thermique. source Moteur W Q • machines dithermes (deux sources de chaleur) : le plus courant • machines trithermes (trois sources de chaleur) : rare Q2 Q1 W Q2 Q1 Q2 Q1 Q2 Q1 W W Q’1 Q’2 Q2 W T chaud Froid Environ- ement Moteur thermique Pompe à chaleur Machine frigorifique Machine tritherme
- 6. Généralités Le fluide caloporteursubit plusieurs transformations : chauffage isobare, détente isentropique, compression adiabatique, … La succession des transformations forme un cycle qui peut être : • fermé pour une machine à combustion externe. Dans ce cas, l’état final est strictement le même que l’état initial. Exemple : eau du circuit primaire d’une centrale nucléaire. • ouvert pour une machine à combustion interne. Dans ce cas, on feinte en assimilant le fluide à l’air +combustible. Exemple : turbine d’avion chaudière Pompe Turbine condenseur Air compresseur Chambre de combustion turbine Air (+brulés)
- 7. Généralités Moteurs thermiques Combustion interneCombustion externe -Turbine à gaz -Moteur à essence (à allumage commandé) -Moteur diesel (à allumage par compression ) -Moteur rotatif Wankel -Turbine à vapeur -Moteur à air chaud
- 8. Cycle Théorique d’unmoteur Vilebrequin Bielle Piston Soupape d’échap- pement Soupape d’admission Bougie d’allumage
- 9. Moteur à essence/Moteurdiesel L’essence et le diesel sont deux types de carburants différents, tous deux produits à partir du pétrole. L’essence est composée d’hydrocarbures plus légers que le diesel. Mais la différence entre essence et diesel réside aussi dans le fonctionnement du moteur. Dans un moteur essence, le carburant est mélangé à l’air dans les cylindres, comprimé par les pistons, puis enflammé à l’aide de bougies d’allumage. Ensuite, les pistons remontent pour chasser les gaz brûlés vers la soupape d’échappement. Dans un moteur diesel, l’air entre dans les cylindres, puis les pistons montent et compriment l’air. Le carburant est alors injecté dans l’air comprimé, ce qui entraîne la combustion du carburant et repousse les pistons. Les gaz brûlés sont chassés par la remontée des pistons vers la soupape d’échappement.
- 10. Turbine à vapeur/ Turbine à Gaz La turbine à vapeur est un moteur à combustion externe, fonctionnant selon le cycle thermodynamique dit de Clausius-Rankine. Ce cycle se distingue par le changement d’état affectant le fluide moteur qui est en général de la vapeur d'eau. Le cycle, parcouru dans le sens moteur, est composé des quatre transformations suivantes: 1→2 : Compression adiabatique et réversible (isentropique). 2→3 : Vaporisation isobare et irréversible. 3→4 : Détente adiabatique et réversible (isentropique). 4→1 : Liquéfaction isobare et irréversible.
- 11. Turbine à vapeur/ Turbine à Gaz Une turbine à gaz, appelée aussi turbine à combustion, est une machine tournante thermodynamique appartenant à la famille des moteurs à combustion interne dont le rôle est de produire de l’énergie mécanique (rotation d’un arbre) à partir de l’énergie contenue dans un hydrocarbure (fuel, gaz…)
- 13. Machine frigorifique /Pompe à chaleur Une machine thermique est dite réceptrice est une machine thermique qui prend de la chaleur à la source froide pour en fournir à la source chaude. Puisqu'un tel transfert ne peut se faire spontanément, on doit fournir du travail à la machine thermique 1)compression: La compression est opérée par le compresseur. Celui-ci est un élément du système chargé d’amener le fluide de la basse pression à la haute pression. Il va compresser le fluide afin d’y augmenter la pression. 2) condensation: le fluide à haute pression, passe dans un condenseur où elle va céder de la chaleur, ce qui va lui permettre de se liquéfier. 3) détente: Au niveau de la détente, le fluide frigorigène déchargé de ses calories est ramené de haute pression à basse pression. Cette diminution de pression est nécessaire afin d’amener le fluide dans des conditions où il pourra à nouveau capter de la chaleur de manière optimale. 4) évaporation: L’évaporateur se situe au niveau de la source froide. Le fluide frigorigène y capte la chaleur de l’ambiance afin de passer de l’état liquide à l’état gazeux. Il est alors à basse pression et sa température d’évaporation est faible.