Bibliographie & annexes
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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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Diagramme de Mollier7. Transition de phase
7.1 Changements d’état
Les conséquences analytiques du premier et du second principe de la thermodynamique permettent de calculer l’énergie interne, l’enthalpie, l’entropie, etc., d’un corps pur à l’état de fluide homogène à partir de grandeurs mesurées expérimentalement telles que la pression et la température. Dans le cas d’un changement d’état, il faut tenir compte d’autres grandeurs.
Les changements d’état sont la fusion et la solidification, la vaporisation et la liquéfaction, la sublimation et la condensation en se limitant à une seule variété solide (cristallin).
La schématisation des diverses transitions entre ces phases est représentée sur la figure 4. Notons qu’on utilise souvent le terme de vapeur pour désigner l’état gazeux d’un corps que l’on connaît habituellement sous forme de liquide ou de solide dans les conditions normales de pression et de température (comme l’eau par exemple).
on rappelle que l’on désigne sous le nom de vapeurs des fluides qui se liquéfient ou se vaporisent au cours des cycles ou des transformations qu’on est amené à considérer.
7.2 Vapeur saturante
Lorsqu’on fait subir à un gaz une compression isotherme, l’expérience montre qu’il y a un début de condensation à partir d’une certaine pression, qui est toujours reproductible, dans les mêmes conditions, pour un fluide donné. Il faut toutefois que la température de cette évolution isotherme (figure 5) soit inférieure à celle dite « critique » 7.3.
Si nous poursuivons l’expérience, la masse de fluide sous forme de liquide augmente alors que la pression reste constante. La vapeur est alors en équilibre avec le liquide et elle est dite saturante. La pression correspondante pv est appelée pression...
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Transition de phase
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.
-
(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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