5 • Cycles
thermodynamiques
168
5.2 Les cycles moteurs à vapeur
Le rendement exergétique du cycle de Rankine endoréversible est donc très
élevé. Le rendement d’un tel cycle est néanmoins limité par la température
critique de l’eau qui impose d’utiliser une température de source chaude
inférieure à 370 °C.
Le rendement de Carnot du cycle est égal à :
On remarque que dans l’équation [5.12], dans le cas où la température
de référence est prise égale à celle de la source froide, η ex peut également
s’écrire :
car lorsque la température ambiante de référence est prise égale à la température de la source froide, le facteur de Carnot est tout simplement
égal au rendement de Carnot du cycle de Carnot fonctionnant entre les
températures de la source froide et de la source chaude. De ce fait, le
rendement exergétique correspond également au rapport entre le rendement du cycle et le rendement de Carnot du cycle fonctionnant entre les
mêmes niveaux de températures.
I Cycle de Carnot équivalent au cycle de Rankine
Le cycle de Rankine diffère du cycle de Carnot au niveau de la phase de
chauffage qui n’est pas à température constante. Pendant cette phase de
chauffage isobare, l’enthalpie passe de h 2 à h 4 alors que l’entropie passe
de s 2 à s 4 . Le cycle étant endoréversible, les transformations internes au
cycle sont réversibles, à pression constante dh = Tds. Si la température
était constante, on aurait h 2 − h 4 = T(s 2 − s 4 ) mais comme la température
varie, cette égalité est inexacte, on définit une température entropique de
source chaude,
.
ex
2 748,62 176,12 1 775 167,46
0,375
0,826
313
0,453 8
1
(2 748,62 176,12)
573
-
-
+
h =
=
=
Ê
ˆ
-
-
Á
˜
Ë
¯
313
1
0 , 4 5
573
C
h = -
=
ex
s.c.
C
h
h
h =
=
q
h
s.c.
T