Géni li e cli que et énergétique

Transcription

1 Génie climatique et énergétique 1

2 Interaction Conception / Energétique

3 Mécanique des fluides La mécanique des fluides est la branche de la physique qui étudie les écoulements de fluides c'est-à-dire des liquides et des gaz lorsque ceux-ci subissent des forces ou des contraintes.

4 Fluides : principales caractéristiques physiques agitation thermique PLASMA = gaz ionisé Peu dense, facilement compressible : P V = N R T GAZ Prend toute la place disponible ; molécules en mouvement permanent. S'écoule des hautes vers les basses pressions LIQUIDE Dense, quasiment incompressible : ρ = constante Prend la forme du récipient ; molécules en mouvement permanent. Sauf obstacle, s écoule vers l'aval SOLIDE Dense, quasiment incompressible : ρ = constante Ne se déforme pas spontanément. Les molécules s'écartent peu de leur position interactions, d'équilibre. cohésion moléculaire

5 La thermodynamique Thermos: chaud Dynamique: mouvement

6 Thermodynamique La thermodynamique est la science qui étudie et décrit le comportement de la matière ou des systèmes, en fonction des notions de température T, d'énergie (chaleur Q, travail W...) et d'entropie S.

7 le premier principe Enoncé: L énergie ne peut ni se créer ni se perdre, elle ne fait que se transformer = principe de conservation de l énergie. Un système thermodynamique a une énergie interne noté U.

8 si notre système thermique passe de U 1(initial) à U 2(finale) : U2-U1= U1 U=W+Q W Q De l état initial à l état final, le système a échangé de l énergie avec l univers cette énergie peut avoir deux formes uniquement : -W= travail d une force agissant sur le système -W= travail d une force agissant sur le système -Q= transfert thermique = quantité de chaleur.

9 Les transformations d un système thermodynamique peuvent avoir certaines caractéristiques: ti -être Isotherme : T = cst -être isobare : P = cst -être isochore : V = cst -être adiabatique : Q = 0 Ces conditions vont nous permettre de simplifier nos calculs.

10 L enthalpie H est appelé l enthalpie L enthalpie correspond aux échanges de chaleur qui ont lieu au sein de notre système lors d une transformation isobare. Il s agit d une énergie donc son unité est en: J.mol -1

11 Entropie: définition Rudolf CLAUSIUS 1865: Définition de l entropie: δ S = δ Q/T 2ème Principe cpe de la Thermodynamique: L entropie ne peut que croître au cours du temps

12 2ème Pi Principe i de la Thermodynamique Au cours du temps, p, l entropie ne peut que croître En conséquence, l équilibre n est atteint t que lorsque l entropie est maximum

13 L'objet de la thermodynamique est d'étudier le fonctionnement et le bilan d'énergie des machines thermiques et aussi les échanges ou transferts de chaleur dans un système ou entre deux systèmes. dans les machines thermiques on assiste à une conversion d'énergie d'une forme en une autre (chaleur -> >travail ou inversement) dans les échanges de chaleur, il y a transfert de chaleur par suite d'une différence de température dans le système ou entre deux systèmes

14 Moteurs Thermiques Tout moteur thermique a une source chaude (brûleur) et une source froide (l atmosphère).

15 partout des moteurs thermiques - centrales électriques, usines, - voitures, avion, bateaux, - réfrigérateurs, air conditionné,

16

17 Les turbomachines sont des machines thermiques utilisant des turbines et conçues pour transformer l énergie thermique due à un fluide en mouvement en énergie mécanique (solide en mouvement).

18 Turbine Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d'un fluide (eau, vapeur, air, gaz de combustion), dont le couple est transmis au moyen d'un arbre. L'énergie du fluide, caractérisée par sa vitesse et son enthalpie, est partiellement convertie en énergie mécanique pour entraîner un alternateur, une pompe.

19 Turbine à hélice Exemples

20 Turbine Pelton

21 Turbine Francis

22 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 dun arbre) à partir de l'énergie contenue dans un hydrocarbure (fuel, gaz...). Le turboréacteur est une turbine à gaz particulière qui utilise le principe de la réaction pour propulser certains types d'avions rapides.

23

24

25 Animation..\Energétique et Génie Climatique\GazTurbineFunction.AVI..\VRML\Turbine layers\layers.wrl..\energétique et Génie Climatique\MotorEngineFunction.AVI..\Energétique et Génie Climatique\moteur\Deutz Engine.002