Thermomécanique des milieux fluides : application aux machines hydrauliques et thermiques

Auteur(s) :

Lallemand, André (1942-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Manuel sur les principes de mécanique des fluides et de thermodynamique et leurs applications aux machines hydrauliques et thermiques. Pour les étudiants en génie énergétique. ©Electre 2018

Éditeur(s)
- Ellipses
Date
- DL 2018
Notes
- Index. Lexique
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (XVIII-362 p.) : ill. ; 26 cm
Collections
- Technosup (Paris)
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-340-02346-8
Indice
- 621(07) Génie énergétique. Manuels
Quatrième de couverture
- L'ouvrage : niveau C (Master - Écoles d'ingénieurs - Recherche)
  Alors que de nombreux domaines du génie énergétique relèvent à la fois de la mécanique des fluides et de la thermodynamique, ces deux matières sont généralement enseignées séparément et de manière tout à fait déconnectée. A contrario, dans un souci d'efficacité, cet ouvrage pédagogique propose une présentation mêlant intimement les deux disciplines.
  Une partie importante du livre est consacrée à la connaissance des milieux fluides, à leur nature, à leurs états (liquide ou gazeux) et à leurs évolutions lors des écoulements ou de leurs transformations thermodynamiques. Ces aspects faisant naturellement appel aux diverses lois de bilans, ainsi qu'aux principes de la thermodynamique, des chapitres spécifiques leur sont consacrés.
  En complément et bien qu'apparaissant quelque peu en marge de ces analyses, mais nécessaire à la compréhension de certaines machines thermiques, un chapitre est dédié à l'étude pratique de la combustion.
  Enfin, dans le dernier tiers de l'ouvrage consacré aux applications sont analysés, d'une part le fonctionnement des machines hydrauliques et de compression ou détente des gaz, et d'autre part celui des moteurs thermiques et des machines frigorifiques.
Tables des matières
- - Énergétique
  - Thermomécanique des milieux fluides
  - André Lallemand
  - ellipses
  - Nomenclature XI
  - Chapitre I. Concepts et définitions1
  - 1. Milieu continu et système - Mouvement d'un fluide1
  - 1.1. Particule de fluide1
  - 1.2. Systèmes fermés - Systèmes ouverts - Conventions1
  - 1.3. Mouvement d'un élément de volume de fluide - Vitesse de déformation4
  - 2. Paramètres ou variables d'état des fluides8
  - 2.1. État d'équilibre et transformation d'un système - Réversibilité - Irréversibilité8
  - 2.2. Constituants et phases9
  - 2.3. Paramètres - Variance - Équation d'état9
  - 3. Variables intensives et variables extensives - Réservoir d'énergie10
  - 3.1. Définitions10
  - 3.2. Propriétés - Équilibre local10
  - 3.3. Relations entre les variables d'état et l'énergie11
  - Chapitre II. Caractéristiques générales des fluides et transferts à l'échelle nanoscopique12
  - 1. Les différents états des fluides12
  - 1.1. Liquides et gaz - Compressibilité - Vitesse du son12
  - 1.2. Fluide diphasique - Vapeurs et condensats13
  - 1.3. Mélanges13
  - 2. Considérations nanoscopiques13
  - 2.1. Agitation thermique - Mouvement brownien14
  - 2.2. Température et énergie cinétique d'agitation thermique des molécules14
  - 2.3. Pression - Équation d'état d'un gaz parfait16
  - 2.4. Libre parcours moyen des molécules d'un gaz parfait17
  - 3. Modélisation des effets nanoscopiques à l'échelle macroscopique19
  - 3.1. Équilibre liquide-vapeur19
  - 3.2. Diffusivité de quantité de mouvement - Viscosité22
  - 3.3. Diffusivité de masses ou d'espèces - Diffusion28
  - 3.4. Diffusivité d'énergie thermique - Conduction32
  - Chapitre III. Principes de conservation ou d'évolution - Bilans37
  - 1. Bilan local d'une grandeur quelconque - Équation de bilan37
  - 2. Bilan de la masse39
  - 2.1. Équation locale de la conservation de la masse39
  - 2.2. Équation intégrale de la conservation de la masse40
  - 3. Bilans de la quantité de mouvement et de l'énergie cinétique41
  - 3.1. Forces appliquées au fluide41
  - 3.2. Équation de Navier-Stokes43
  - 3.3. Équation intégrale du bilan de la quantité de mouvement en régime permanent45
  - 3.4. Bilan de l'énergie cinétique46
  - 4. Bilan de l'énergie - Bilan enthalpique53
  - 4.1. Premier principe de la thermodynamique - Bilan enthalpique53
  - 4.2. Analyse locale du bilan de l'énergie63
  - 5. Bilan entropique65
  - 5.1. Deuxième principe de la thermodynamique - Entropie65
  - 5.2. Analyse locale du bilan d'entropie75
  - 6. Bilan exergétique76
  - Chapitre IV. Applications des premier et deuxième principes77
  - 1. Convertisseurs d'énergie77
  - 1.1. Définitions77
  - 1.2. Analyse du fonctionnement d'un convertisseur d'énergies autres que thermique77
  - 1.3. Convertisseur d'énergie thermique81
  - 1.4. Dégradation de l'énergie84
  - 2. Convertisseurs thermomécaniques à cycles réversibles ou irréversibles85
  - 2.1. Cycles et rendements des convertisseurs thermomécaniques85
  - 2.2. Convertisseurs de Carnot88
  - 2.3. Moteur à cycle réversible quelconque90
  - 2.4. Moteur thermique quelconque (irréversible) à deux sources91
  - 3. Expressions des échanges d'énergie thermique et des coefficients calorimétriques92
  - 3.1. Diverses expressions de l'échange de chaleur92
  - 3.2. Relations entre les coefficients calorimétriques93
  - 3.3. Expressions des coefficients calorimétriques en fonction des coefficients de dilatation et d'accroissement de pression96
  - 3.4. Diverses expressions des différentielles de u, h et s97
  - 4. Exergie - Anergie - Bilan exergétique97
  - 4.1. Définition de l'exergie97
  - 4.2. Exergie et irréversibilités100
  - 4.3. Transferts thermiques et flux exergétiques101
  - 4.4. Bilans exergétiques et anergétiques102
  - 4.5. Application à un convertisseur thermomécanique en régime permanent104
  - 4.6. Exergie des systèmes fermés106
  - Chapitre V. Les divers fluides et leurs évolutions108
  - 1. Caractéristiques des divers fluides - Diagrammes108
  - 1.1. Gaz parfait108
  - 1.2. Gaz réels et vapeurs112
  - 1.3. Liquides118
  - 1.4. Fluides diphasiques120
  - 1.5. Évolutions des caractéristiques d'un état à l'autre126
  - 1.6. Cas des mélanges128
  - 2. Équation locale de la thermique des fluides en écoulement133
  - 2.1. Cas général133
  - 2.2. Cas particuliers134
  - 3. Compression et détente des gaz ou des vapeurs136
  - 3.1. Rendement des compressions et détentes136
  - 3.2. Transformations réversibles associées à une transformation réelle136
  - 3.3. Comparaison entre les divers types de compressions et de détentes polytropiques d'un gaz parfait141
  - 3.4. Compressions refroidies142
  - 3.5. Détente particulière : le laminage146
  - 3.6. Analyse exergétique des compressions et détentes147
  - Chapitre VI. Écoulement des fluides en canalisations151
  - 1. Analyse dimensionnelle - Similitude151
  - 1.1. Analyse dimensionnelle151
  - 1.2. Similitude - Maquettes et prototypes155
  - 2. Écoulement des fluides parfaits161
  - 2.1. Bilan de la masse161
  - 2.2. Bilan de la quantité de mouvement162
  - 2.3. Équation de Bernoulli163
  - 3. Écoulement des fluides réels163
  - 3.1. Différents régimes d'écoulement163
  - 3.2. Écoulements laminaires164
  - 3.3. Écoulements turbulents pseudo permanents169
  - 4. Écoulement monodimensionnel permanent d'un fluide compressible183
  - 4.1. Étude générale de l'écoulement184
  - 4.2. Écoulement isentropique d'un gaz parfait187
  - 4.3. Écoulement isentropique d'un gaz parfait dans une tuyère194
  - 4.4. Rendement des tuyères - Réalisation pratique200
  - Chapitre VII. Énergétique des combustions202
  - 1. Définitions202
  - 2. Notions de base202
  - 2.1. Équations de combustion202
  - 2.2. Aspects énergétiques204
  - 2.3. Conditions de l'inflammation206
  - 3. Combustibles industriels - Composition et nomenclature207
  - 3.1. Différents types de combustibles207
  - 3.2. Nomenclature208
  - 4. Aspects pratiques de la combustion209
  - 4.1. Pouvoirs calorifiques209
  - 4.2. Chaleur dégagée par une combustion quelconque et température des fumées211
  - 4.3. Pouvoir comburivore et pouvoir fumigène212
  - 4.4. Analyse des fumées214
  - 4.5. Flammes215
  - 5. Analyse exergétique d'une combustion216
  - 5.1. Exergie d'un combustible216
  - 5.2. Mise en évidence de l'irréversibilité d'une combustion adiabatique216
  - 5.3. Irréversibilité d'une combustion quelconque218
  - Chapitre VIII. Turbomachines hydrauliques219
  - 1. Classification et constitution des turbomachines hydrauliques219
  - 1.1. Moteurs et générateurs219
  - 1.2. Description219
  - 2. Relations cinématiques, dynamiques et énergétiques220
  - 2.1. Relations cinématiques220
  - 2.2. Relations dynamiques222
  - 2.3. Relations énergétiques223
  - 2.4. Roues à action ou à réaction - degré de réaction225
  - 3. Caractéristique d'une turbomachine - Rendements226
  - 3.1. Équation de la caractéristique d'une pompe ou d'une turbine226
  - 3.2. Puissances et rendements228
  - 4. Fonctionnement d'une installation229
  - 4.1. Caractéristique d'un réseau229
  - 4.2. Point de fonctionnement de l'installation229
  - 4.3. Évolution du point de fonctionnement d'une installation hydraulique230
  - 4.4. Rendement d'une installation231
  - 5. Similitude dans les turbomachines hydrauliques232
  - 5.1. Présentation adimensionnelle des caractéristiques232
  - 5.2. Fonctionnements semblables233
  - 5.3. Nombre de tours spécifiques234
  - 6. Turbopompes235
  - 6.1. Différents types de pompes235
  - 6.2. Cavitation - NPSH237
  - 7. Turbines239
  - 7.1. Turbines à action - Turbines Pelton239
  - 7.2. Turbines à réaction240
  - Chapitre IX. Machines de compression et de détente des gaz ou vapeurs242
  - 1. Compresseurs volumétriques242
  - 1.1. Compresseurs alternatifs à pistons242
  - 1.2. Compresseurs volumétriques rotatifs248
  - 1.3. Compression d'air humide249
  - 2. Machines de compression ou de détente dynamiques250
  - 2.1. Relations cinématiques, dynamiques et énergétiques250
  - 2.2. Machines génératrices - Ventilateurs et compresseurs252
  - 2.3. Machines motrices - Turbines259
  - Chapitre X. Moteurs thermiques267
  - 1. Moteurs alternatifs à combustion interne (MACI)267
  - 1.1. Moteurs à fluide standard267
  - 1.2. Moteur diesel et moteur à allumage commandé271
  - 1.3. Détermination des performances des MACI276
  - 1.4. Paramètres particuliers d'un moteur280
  - 1.5. Moteur suralimenté280
  - 2. Moteurs alternatifs à apport externe de chaleur282
  - 2.1. Cycles à rendement maximum282
  - 2.2. Conditions nécessaires pour les transformations283
  - 2.3. Cas particuliers des transformations polytropiques283
  - 2.4. Ecarts aux cycles théoriques284
  - 3. Turbines à gaz - Turboréacteurs285
  - 3.1. Turbines à gaz (TAG)285
  - 3.2. Turboréacteurs (TR)289
  - 4. Installations motrices à vapeur (IMV)291
  - 4.1. Cycles des IMV291
  - 4.2. Exemples d'applications - Énergies échangées - Rendements293
  - 4.3. Particularité des turbines296
  - 5. Couplage TAG/IMV - Cycles combinés297
  - 6. Cogénération298
  - 6.1. Cogénération avec des moteurs à combustion interne298
  - 6.2. IMV à contre-pression298
  - 6.3. IMV à condensation et soutirages pour procédés industriels298
  - Chapitre XI. Générateurs thermiques300
  - 1. Générateurs thermiques à gaz300
  - 1.1. Générateurs à cycles de Stirling ou d'Ericsson300
  - 1.2. Générateurs à cycle de Joule301
  - 1.3. Applications des cycles à gaz306
  - 2. Générateurs thermiques à compression de vapeur307
  - 2.1. Machines monoétagées307
  - 2.2. Machines multiétagées314
  - 3. Générateurs trithermes321
  - 3.1. Analyse théorique322
  - 3.2. Réalisations325
  - 4. Liquéfaction des gaz327
  - 4.1. Méthode thermique328
  - 4.2. Méthode thermomécanique328
  - Chapitre XII. Annexes333
  - 1. Équations333
  - 2. Tableaux334
  - 3. Figures345
  - Index 357
Origine de la notice:
- FR-751131015 ;
- Electre