5 • Cycles
thermodynamiques
204
5.3 Les cycles moteurs à gaz
par une tuyère) qui produit le travail moteur dans le cas de la turbine (ou
qui produit la propulsion dans le cas de la tuyère) et enfin d’un refoulement de l’air. Dans ce chapitre, la combustion n’est pas abordée, une
analyse incluant la combustion sera présentée au chapitre 6. Le premier
principe, en régime permanent, pour le système ouvert entre les points 1
et 4 pour les trois composants présentés sur la figure 5.24 donne :
[5.26]
où
représente la totalité de la puissance mécanique échangée par le
système ouvert avec l’extérieur, soit :
. Pour 1 kg de
fluide, on obtient :
[5.27]
Comme pour le circuit ouvert, l’échange de chaleur avec la source
chaude s’effectue à pression constante si bien que :
Les états 1 et 4 étant également à la même pression, on en déduit :
d’où l’on tire :
[5.28]
La suite des calculs est identique à ce qui a été effectué pour le cycle
fermé.
Ces cycles de Joule (ouverts ou fermés) sont très largement utilisés, dans
des turbines à gaz (TAG) ou dans des turbines à combustion (TAC),
pour la production d’énergie motrice afin d’entraîner un alternateur de
production d’électricité.
I Circuit ouvert à réaction
Parmi les applications du cycle de Joule, il faut citer les moteurs à réaction pour la propulsion, pour lesquels le cycle est identique à celui décrit
s.c.
1
4
(
) 0
Q
W m h h
+
+
-
=
W
comp
t
W W W
=
+
s.c.
1
4
(
) 0
q
w h h
+ +
-
=
s.c.
3
2
3
2
(
)
(
)
P
q
h
h
c T T
=
-
=
-
4
1
4
1
(
)
P
h
h
c T T
- =
-
4
1
2
3
[(
) (
)]
P
w c T T
T T
=
-
+
-