mini projet

1. Mini projet de la
thermodynamique
Réalisé par : Ahmed Belmabrouk & Wael Mehrez
Classe: 1AGI3
Enseignante : Yosr Boukhris

2. Sommaire
1. Généralités sur les 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 thermique est 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 caloporteur subit 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 interne Combustion 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’un moteur
Vilebrequin
Bielle
Piston
Soupape
d’échap-
pement
Soupape
d’admission
Bougie d’allumage

9. Moteur à essence/Moteur diesel
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.