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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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8. Diagramme de Mollier
Lorsque les écoulements sont stationnaires, le premier principe de la thermodynamique montre que les variations d’enthalpies, des machines thermiques adiabatiques, mesurent les énergies échangées avec le milieu extérieur. De même la qualité, de ces évolutions adiabatiques, est mesurée par leurs variations d’entropies en vertu du second principe de la thermodynamique. Il s’ensuit qu’il est très pratique pour l’étude de machines, dont les évolutions sont adiabatiques, de travailler avec un diagramme sur lequel l’enthalpie est portée en ordonnée et l’entropie en abscisse. Ces raisons font l’importance de ce diagramme que l’on appelle aussi « diagramme de Mollier ».
8.1 Propriétés
Les évolutions isenthalpiques sont représentées par des parallèles à l’axe des s et les isentropes par des parallèles à l’axe des h.
De la relation [6] :
Tds = dh − vdpon déduit que les évolutions isobares sont des courbes ayant un coefficient angulaire égal à la température absolue du point considéré puisque :
Dans le cas particulier d’un gaz idéal parfait (capacité thermique massique constante), les isothermes sont, comme les isenthalpes, des parallèles à l’axe des entropies, puisque nous avons :
hf − hi = cp (Tf − Ti)Si le gaz est parfait, la capacité thermique massique devient une fonction de la température et les isothermes ne sont plus tout à fait des parallèles à l’axe des s.
HAUT DE PAGE8.2 Vapeur d’eau
Dans la phase liquide, les isobares sont pratiquement confondues avec la courbe d’ébullition.
Dans la zone...
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BIBLIOGRAPHIE
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(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.
-
(6) - CPCU - Guide technique de la vapeur. - Technique et documentation. 1980.
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