5 • Cycles
thermodynamiques
220
5.6 Les cycles inverses
à compression de gaz
prend : un cylindre avec un piston à déplacement alternatif plus un régénérateur (milieu poreux à capacité thermique élevée) annulaire et un
déplaceur. Le rôle du piston est de permettre la compression ou la
détente du gaz pendant les phases de variation de volume, respectivement 1-2 et 3-4 alors que le rôle du déplaceur est de permettre le
déplacement du gaz pendant les phases isochores (à volume constant),
respectivement 2-3 et 4-1. C’est au cours du déplacement que le phénomène de régénération a lieu : le gaz échange, avec le régénérateur, la chaleur qui avait été stockée par ce même gaz dans la phase isochore
précédente (les courbes 4-1 et 2-3 sont parallèles dans le diagramme (T, s),
ce qui signifie que les chaleurs mises en jeu sont égales). Dans la mesure
où la chaleur échangée, à température variable, dans les deux phases isochores l’est au sein du cycle via le régénérateur, le résultat est que la
chaleur échangée avec les sources extérieures de chaleur l’est à deux
températures constantes. Nous sommes donc en présence d’un véritable
cycle ditherme, de plus réversible. Son efficacité est donc nécessairement égale à celle du cycle de Carnot correspondant à ces deux niveaux
de température. La difficulté à réaliser ce cycle réside dans la difficulté à
concevoir un régénérateur performant. Dans la pratique, le régénérateur
n’est jamais parfait si bien que le COP réel est toujours inférieur au
COP de Carnot.
Figure 5.34 – Représentation d’un cycle de Stirling inverse
(a) dans un diagramme (T, s) et (b) dans un diagramme (P, v).
T e
T s
1
2
3
4
T
s
(a)
2
(b)
T s
T e
P
3
1
4
v