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RÉSUMÉ
L'article est consacré aux nouveaux développements de la thermodynamique phénoménologique irréversible et tout particulièrement de ses applications en sciences de l'ingénieur .Après un court historique, on reconsidère les transferts thermiques ,puis la conversion d'énergie. Des résultats améliorés en résultent en particulier en termes d'efficacité. L'originalité de cet article est dans la proposition étayée d'une thermodynamique optimale en dimensions finies TDPF.
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Michel FEIDT : Professeur - Université de Lorraine, Nancy, France
INTRODUCTION
La thermodynamique phénoménologique a connu un essor important à l’apparition des machines thermomécaniques : tout le monde a en mémoire le nom de Sadi CARNOT. Mais il s’est agi longtemps de développements en thermodynamique de l’équilibre, avec quelques variantes thermodynamiques longues à murir.
Depuis les années 1980 est apparu un foisonnement de nouvelles tendances en thermodynamique, portant sur l’énergie, sur l’environnement et sur l’économie, bien intégrées dans le monde de l’ingénieur. On note aussi des concepts plus exotiques, voire fondamentaux reliés a l’exergie, l’entropie ou l’efficacité, mais aussi à l’émergie, l’entransie ou la constructalité.
Cet article a pour but de faire le point sur ces concepts plus ou moins récents en proposant au lecteur des pistes d’applications, mais aussi en indiquant les conséquences plus fondamentales en termes d’évolutions à venir. L’objectif principal reste toutefois centré sur le concept d’efficacité et la thermodynamique en dimensions physiques finies TODF (FDOT en anglais)
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4. Extension à des systèmes complexes
4.1 Cascades de machines motrices de CARNOT
La cascade de base étudiée est représentée dans le diagramme (T, S) de la figure 6. Elle correspond à une mise en série de deux moteurs entre source chaude (HS) et puits froid (CS).
Les cycles successifs font intervenir des fluides différents. II est donc possible de choisir des fluides adaptés pour chaque cycle en fonction au moins des niveaux de température.
HAUT DE PAGE4.2 Modèle thermodynamique en dimensions physiques finies
La figure 6 reste conforme aux hypothèses utilisées tout au long de l’article et fait apparaître deux machines de Carnot en régime stationnaire, d’irréversibilité
pour la machine haute température HT et
pour la machine basse température CT.
Le modèle (simplifié ici) suppose la machine HT en contact avec un thermostat chaud à
et la machine CT en contact avec le puits froid à
, tel que le flux d’irréversibilité interne total généré par la cascade de moteurs vaut :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANDRESEN (B.) - Finite Time Thermodynamics. - Physics Laboratory II. University of Copenhague (1983).
-
(2) - VAUDREY (A.) et al - H.B. REITLINGER and the origins of the efficiency at maximum power formula for heat engines. - Journal of Non Equilibrium Thermodynamics, vol.39 p 199-203 (2014).
-
(3) - CHISACOV (A.) et al - The history of nice radical and its importance in the optimization of mechanical work or power output of reversible and irreversible cycles. - 8e Colloque Francophone en Energie-Environnement-Economie-Thermodynamique, COFRET’16, UPB, Bucarest, Roumanie (ref. S1-24), 29-30 juin 2016.
-
(4) - JOU (D.), CASAS, VASQUEZ (S.), LEBON (G.) - Extended Irreversible Thermodynamics. - Spinger Verlag Berlin (1993).
-
(5) - FEIDT (M.) - Génie Énergétique. - Dunod, Paris, chapitre 11 (2014).
-
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