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Auteur(s)
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Marcel FRELIN : Ingénieur CNAM - Docteur de l’Université - Sous-directeur de Laboratoire honoraire au Conservatoire National des Arts et Métiers
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les machines hydrauliques et thermiques occupent dans l’énergétique moderne un rôle essentiel. Dans la plupart des applications industrielles, on rencontre des turbomachines, des moteurs à combustion interne et souvent les deux en même temps.
Ces machines sont traversées par un fluide qui leur cède, ou communique, du travail, d’où la nécessité de maîtriser les principales propriétés des fluides pour comprendre le mécanisme physique des transferts d’énergie entre le fluide et les parties mobiles de ces machines.
Cet article a pour objet de rappeler à l’ingénieur les caractéristiques utiles des fluides incompressibles et compressibles indispensables à l’étude et à l’utilisation des machines hydrauliques et thermiques.
Les notions essentielles de thermodynamique technique, de mécanique des fluides, de thermique ont été évoquées ainsi que les gaz parfaits et réels, les changements de phases et les caractéristiques de la vapeur d’eau. Une place toute particulière a été faite au diagramme de Mollier. Ce système de coordonnées, enthalpie-entropie, est pratique pour évaluer les bilans énergétiques des centrales thermiques ou nucléaires et facilite l’étude des divers étages d’une turbine à vapeur.
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4. Coefficients de la thermodynamique
4.1 Coefficients de dilatation et de compressibilité
On caractérise les évolutions isobares, isochores, isothermes et isentropes d’un fluide par les coefficients représentés dans le tableau 2.
Un accroissement de pression entraîne une diminution du volume, et inversement, d’où la nécessité de mettre un signe moins devant le coefficient de compressibilité isotherme et le coefficient de compressibilité isentropique.
Trois de ces coefficients sont liés par une relation facile à établir :
On veut déterminer l’équation d’état d’un gaz, sachant que les coefficients de dilatation isobare α et de compressibilité isotherme χT sont représentés par les relations empiriques suivantes :
et
r étant la constante du gaz parfait considéré (§ 5.1).
Par définition de ces coefficents, (tableau 2), nous déduisons :
On a donc :
f1 (T ) = f2 (p ) = b = CteL’équation d’état de ce gaz hypothétique est :
p (v - b ) = r T4.2 Coefficient calorimétriques
L’énergie interne u et l’enthalpie h qui sont des fonctions d’état peuvent s’exprimer en fonction de p, v ou p, T ou v, T et, par suite, il...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COUSTEIX (J.) - Turbulence et couche limite. - Cépadues - Éditions. 1989.
-
(2) - COUTURE (L.), CHAHIME (Ch.), ZITOUN (R.) - Thermodynamique classique et propriétés de la matière. - Dunod Université. 1980.
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(3) - DOUCHEZ (M.) - Étude des transferts en mécanique des fluides monophasiques. - Masson et Cie Éditeurs. 1965.
-
(4) - FRIBERG (J.) - Gaz et vapeurs à pression moyenne. - Technique de l’ingénieur - B 4200. 1988.
-
(5) - GOSSE (J.) - Guide technique de thermique. - Bordas. 1981.
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(6) - CPCU - Guide technique de la vapeur. - Technique et documentation. 1980.
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