Diagrammes des vapeurs des corps purs
Cette séance présente les diagrammes des vapeurs des corps purs. Elle fait suite à la séance S04, qui présente les gaz idéaux, et à laquelle nous vous recommandons de vous référer.
Elle est structurée en trois parties :
- les diagrammes usuels (P, v), (T, s), (h, s) et (h, log P) sont d’abord présentés
- les diagrammes exergétiques, qui font appel à la notion d’exergie, plus complexe, sont ensuite abordés
- enfin, pour illustrer leur emploi, une brève présentation est faite du tracé dans ces différents diagrammes de deux cycles thermodynamiques correspondant à une centrale à vapeur et à une machine frigorifique
Le premier des liens ci-dessous vous donne accès à un extrait long du manuel présentant les diagrammes thermodynamiques, auquel nous vous conseillons de vous référer.
Vous pouvez aussi vous reporter à deux articles des Techniques de l’Ingénieur qui traitent de manière approfondie de ce sujet :
- Diagrammes thermodynamiques : généralités, article BE 8 040, par Renaud GICQUEL
- Diagrammes thermodynamiques : fluides purs, azéotropes et gaz idéaux, article BE 8 041, par Renaud GICQUEL
Référence cours :
- “Bases de Thermodynamique / Représentation des propriétés des corps”
(Séance réalisée le 22/02/05 par Renaud Gicquel)
Bref rappel sur l’exergie
La théorie de l’exergie a pour objet de développer une méthode d’analyse intégrée qui englobe les deux premiers principes de la thermodynamique, et permette ainsi de tenir compte à la fois des quantités d’énergie mises en jeu et de leur qualité, ce que le premier principe ne permet pas de faire. Son intérêt est qu’elle fournit un cadre tout à fait rigoureux pour quantifier la qualité thermodynamique d’un système quelconque, ouvert ou fermé, en régime dynamique ou non.
Soit un système ouvert fonctionnant en régime permanent échangeant de l’énergie avec son environnement supposé à température uniforme .
Pour un système ouvert, on appelle exergie la fonction , étant l’enthalpie du fluide, son entropie.
On peut montrer que le travail maximum que peut fournir le système est égal à la diminution de son exergie.
Les activités qui suivent présentent des diagrammes exergétiques, qui permettent de visualiser cette fonction et se révèlent très intéressants pour mener certaines analyses.
La séance S06 explique comment utiliser l’exergie pour quantifier les irréversibilités d’un système.
Tracé de cycles thermodynamiques simples
Afin d’illustrer l’utilisation des diagrammes que nous avons étudiés précédemment, nous présentons maintenant deux exemples de cycles thermodynamiques simples :
- une centrale de production d’électricité à vapeur d’eau,
- une installation de réfrigération à compression utilisant du R 134a
Les séances S26 et S31 expliquent comment modéliser ces cycles avec Thermoptim.
Diagrammes des vapeurs des corps purs
Dans cette séance, nous avons présenté les principaux diagrammes des vapeurs des corps purs, et et nous en avons illustré l’utilisation pour tracer les cycles de deux machines thermiques.
Si vous souhaitez des compléments, notamment sur les mélanges de vapeurs, nous vous conseillons de vous référer aux trois articles des Techniques de l’Ingénieur qui traitent de manière approfondie de ce sujet :
Diagrammes thermodynamiques : mélanges utilisés en réfrigération, article BE 8 042, par Renaud GICQUEL
Diagrammes thermodynamiques : mélanges humides et combustion, article BE 8 043, par Renaud GICQUEL
Progiciels de thermodynamique, article BE 8 044, par Renaud GICQUEL
