Chapitre 9 • Les machines thermiques
9.1 GÉNÉRALITÉS SUR LES MACHINES THERMIQUES
9.1.1 Caractéristiques d’une machine thermique
Une machine thermique constitue un convertisseur d’énergie mettant en jeu des
transferts thermiques avec une ou plusieurs sources de chaleur.
Cf. chapitre 8,
§ 8.24
Une machine thermique est un dispositif dans lequel un fluide décrit un cycle de
transformations permettant des échanges d’énergie entre la machine et le milieu
extérieur.
Suivant les applications, le fluide, appelé fluide moteur ou fluide frigorigène, peut
être de l’air, de l’eau, du fréon...
9.1.2 Classification des machines thermiques
a) Les machines motrices
Une machine thermique est un moteur si elle fournit effectivement du travail au
cours du cycle de fonctionnement : le travail total échangé par la machine avec le
milieu extérieur au cours de ce cycle est négatif.
Parmi les machines thermiques motrices, on distingue :
• les machines à vapeur à combustion externe : l’énergie thermique dégagée par la
combustion d’un combustible, par exemple, sert à produire de la vapeur d’eau qui
actionne un organe mécanique (un piston dans une machine à vapeur à piston ou une
turbine dans une turbine à vapeur) ;
• les moteurs à combustion interne : l’énergie thermique produite par une réaction de
combustion permet l’entraînement direct d’un organe mécanique. Deux technologies
très différentes ont été développées : les cycles à fonctionnement séquentiel (moteurs
à pistons) et les cycles à fonctionnement continu (turbines à gaz). Dans ce dernier
cas, la puissance mécanique délivrée par une turbine à gaz peut être disponible sur
un arbre tournant accouplé à un alternateur (production d’électricité) ou à une hélice
(turbopropulseurs), ou sous la forme de gaz d’échappement de quantité de mouvement
élevée (turboréacteur).
b) Les machines réceptrices
Une machine thermique est un récepteur si elle reçoit effectivement du travail au
cours du cycle de fonctionnement : le travail total échangé par la machine avec le
milieu extérieur au cours de ce cycle est positif.
Ces machines sont représentées par les machines frigorifiques et les pompes à chaleur
dont l’objet est de réaliser un transfert thermique d’un milieu à basse température vers
un milieu à température plus élevée.
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 184 — #194
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9.1 GÉNÉRALITÉS SUR LES MACHINES THERMIQUES
9.1.1 Caractéristiques d’une machine thermique
Une machine thermique constitue un convertisseur d’énergie mettant en jeu des
transferts thermiques avec une ou plusieurs sources de chaleur.
Cf. chapitre 8,
§ 8.24
Une machine thermique est un dispositif dans lequel un fluide décrit un cycle de
transformations permettant des échanges d’énergie entre la machine et le milieu
extérieur.
Suivant les applications, le fluide, appelé fluide moteur ou fluide frigorigène, peut
être de l’air, de l’eau, du fréon...
9.1.2 Classification des machines thermiques
a) Les machines motrices
Une machine thermique est un moteur si elle fournit effectivement du travail au
cours du cycle de fonctionnement : le travail total échangé par la machine avec le
milieu extérieur au cours de ce cycle est négatif.
Parmi les machines thermiques motrices, on distingue :
• les machines à vapeur à combustion externe : l’énergie thermique dégagée par la
combustion d’un combustible, par exemple, sert à produire de la vapeur d’eau qui
actionne un organe mécanique (un piston dans une machine à vapeur à piston ou une
turbine dans une turbine à vapeur) ;
• les moteurs à combustion interne : l’énergie thermique produite par une réaction de
combustion permet l’entraînement direct d’un organe mécanique. Deux technologies
très différentes ont été développées : les cycles à fonctionnement séquentiel (moteurs
à pistons) et les cycles à fonctionnement continu (turbines à gaz). Dans ce dernier
cas, la puissance mécanique délivrée par une turbine à gaz peut être disponible sur
un arbre tournant accouplé à un alternateur (production d’électricité) ou à une hélice
(turbopropulseurs), ou sous la forme de gaz d’échappement de quantité de mouvement
élevée (turboréacteur).
b) Les machines réceptrices
Une machine thermique est un récepteur si elle reçoit effectivement du travail au
cours du cycle de fonctionnement : le travail total échangé par la machine avec le
milieu extérieur au cours de ce cycle est positif.
Ces machines sont représentées par les machines frigorifiques et les pompes à chaleur
dont l’objet est de réaliser un transfert thermique d’un milieu à basse température vers
un milieu à température plus élevée.
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