7/23/2019 Cycles Dithermes Moteurs

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Caracteristiques de cycles moteurs les plus courants.

Caracteristiques de cycles dithermes a gaz (suppose parfait pour les calculs).

cycle de    constitution diagramme P(v) diagramme T(s)

CARNOT

1→ 2  compression isentropique de T f   aT c

2→ 3   detente isotherme a  T c

3→ 4   detente isentropique de  T c   a T f 

4→ 1   compression isotherme a  T f 

η = 1− T f /T c

DIESEL

1→ 2  compression isentropique de T f   aT 2  (sous la pression  P 2)

2→ 3  combustion isobare a  P 2  de  T 2   aT c

3→ 4   detente isentropique de  T c   a  T 4

4→ 1  refroidissement isochore de  T 4   aT f 

a =   V  1V  2

et b  =   V  4V  3

η = 1−   1

γ b−γ

−a−γ

b−1−a−1

OTTO

1→ 2  compression isentropique de T f   aT 2

2→ 3  combustion isochore a  V  2  de T 2   aT c

3→

4  detente isentropique de  T 

c  a  T 4

4→ 1  refroidissement isochore de  T 4   aT f 

a =   V  1V  2

η = 1− a1−γ 

BRAYTON

1→ 2  compression isentropique de T f   aT 2

2→ 3   combustion isobare de  T 2   a T c

3→ 4   detente isentropique de  T c   a T 4

4→ 1   refroidissement isobare de T 4   a T f 

On note  a  =   P 2P 1   η = 1− a

1−γγ

STIRLING

1→ 2 compression isotherme a  T f   deV  1   a  V  2

2→ 3 echauffement isochore de  T f   a Tc

3→ 4 detente isotherme a  T c  de  V  2   aV  1

4→ 1 refroidissement isochore de  T c   aT f 

η = 1− T f /T c

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Cycles avec changement d’etat (machines a vapeur).

cycle de    constitution les diagrammes  

RANKINE

1 → 2  compression isentropique du liquide

saturant de  P 1(T f ) a P 2(T c).

2 → 3 → 4  echauffement isobare du liquide

 jusqu’a vaporisation totale.

4 → 5

detente isentropique de  T c   a  T f conduisant a un melange liquide -vapeur de taux de vapeur saturante xv.

5 → 1   liquefaction totale du melange a  T f .

Cycle propose par William RANKINE vers 1850 pourameliorer les performances des machines a vapeur : lacompression d’un liquide necessite moins de travail que celled’un gaz, d’ou l’idee de condenser totalement la vapeur avant

de la comprimer. En contrepartie, l’eau liquide doit etrechauffee davantage en debut de cycle. Le rendement s’ecrit

ici :   η = 1−   h4−h1h3−h2

.

HIRN

1 → 2

compression isentropique du liquidesaturant de  P 1(T f ) a P 2(T c) dans lapompe.

2 → 3 → 4

echauffement isobare du liquide jusqu’avaporisation complete dans le generateur

de vapeur.

4 → 5

echauffement isobare dans le surchauffeurpar echange thermique avec un fluideauxiliaire

5 → 6

detente isentropique dans la turbinevapeur jusqu’a obtention d’une vapeurseche a  P 1.

6 → 1

condensation isobare avec liquefactiontotale du melange a  T f  dans lecondenseur.

Cycle introduit par Gustave HIRN vers 1855, pour ameliorerles performances des machines a vapeur : la compression d’unliquide necessite moins de travail que celle d’un gaz, d’oul’idee de condenser totalement la vapeur avant de lacomprimer. En contrepartie, l’eau liquide doit etre chauffeedavantage en debut de cycle. Le cycle de Hirn est unevariante du cycle de Rankine, avec surchauffe de la vapeur

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