Cycle thermodynamiqueUn cycle thermodynamique est une suite de transformations successives qui part d'un système thermodynamique dans un état donné, le transforme et le ramène finalement à son état initial, de manière à pouvoir recommencer le cycle. Au cours du cycle, le système voit sa température, sa pression ou d'autres paramètres d'état varier, tandis qu'il échange du travail et réalise un transfert thermique avec l'extérieur. Il existe de nombreux cycles thermodynamiques, dont voici quelques-uns.
Pompe à chaleurUne pompe à chaleur (PAC), aussi appelée thermopompe en français canadien, est un dispositif permettant de transférer de l'énergie thermique (anciennement « calories ») d'un milieu à basse température (source froide) vers un milieu à haute température (source chaude). Ce dispositif permet donc d'inverser le sens naturel du transfert spontané de l'énergie thermique. Selon le sens de fonctionnement du dispositif de pompage, une pompe à chaleur peut être considérée comme un système de chauffage, si l'on souhaite augmenter la température de la source chaude, ou de réfrigération, si l'on souhaite abaisser la température de la source froide.
Ground source heat pumpA ground source heat pump (also geothermal heat pump) is a heating/cooling system for buildings that uses a type of heat pump to transfer heat to or from the ground, taking advantage of the relative constancy of temperatures of the earth through the seasons. Ground source heat pumps (GSHPs) – or geothermal heat pumps (GHP) as they are commonly termed in North America – are among the most energy-efficient technologies for providing HVAC and water heating, using far less energy than can be achieved by burning a fuel in a boiler/furnace or by use of resistive electric heaters.
Énergie aérothermiqueAn air source heat pump (ASHP) is a type of heat pump that can absorb heat from outside a structure and release it inside using the same vapor-compression refrigeration process and much the same equipment as air conditioners but used in the opposite direction. Unlike an air conditioning unit, most ASHPs are reversible and are able to either warm or cool buildings and in some cases also provide domestic hot water. In a typical setting, an ASHP can gain 4 kWh thermal energy from 1 kWh electric energy.
Cycle combinéUn cycle combiné (CC), expression déclinée en CCPP (de l'anglais combined cycle power plant) ou CCGT (de l'anglais combined cycle gas turbine), est un mode combiné de production d'énergie ou, par métonymie, une centrale électrique utilisant plus d'un cycle thermodynamique. Une turbine à combustion transforme une partie de l’énergie fournie par le combustible en énergie mécanique pouvant ensuite être convertie en électricité au moyen d'un générateur électrique.
Compresseur mécaniqueUn compresseur mécanique est un organe mécanique destiné à augmenter la pression d'un gaz, et donc son énergie. Il existe également des compresseurs sans aucun organe mécanique, ce sont les thermocompresseurs, plus communément appelés éjecteurs. Pour exercer la même fonction sur un liquide, quasi incompressible, on utilise une pompe. vignette|upright=1.5|Schéma de principe d'un compresseur à turbine. vignette|upright=0.5|Symbole du compresseur sur un schéma TI.
Machine thermiqueUne machine thermique est un mécanisme qui fait subir à un fluide des transformations cycliques au cours desquelles le fluide échange avec l'extérieur de l'énergie sous forme de travail et de chaleur. La théorie des machines thermiques s'attache à la description et à l'étude physique de certains systèmes thermodynamiques qui permettent de transformer l'énergie thermique en énergie mécanique, et vice versa. Fondée au milieu du siècle, elle s'appuie sur la thermodynamique, et en particulier sur ses deux premiers principes.
Échangeur de chaleurUn échangeur de chaleur est un dispositif permettant de transférer de l'énergie thermique d'un fluide vers un autre sans les mélanger. Le flux thermique y traverse la surface d'échange qui sépare les fluides. L'intérêt du dispositif réside dans la séparation des deux circuits et dans l'absence d'autres échanges que la chaleur, qui maintient les caractéristiques physico-chimiques (pression, concentration en éléments chimiques...) de chaque fluide inchangées hormis leur température ou leur état.
Cycle de CarnotLe cycle de Carnot est un cycle thermodynamique théorique pour un moteur ditherme, constitué de quatre processus réversibles : une détente isotherme réversible, une dilatation adiabatique réversible (donc isentropique), une compression isotherme réversible, et une compression adiabatique réversible. Quand il est moteur, il s'agit du cycle le plus efficace pour obtenir du travail à partir de deux sources de chaleur de températures constantes, considérées comme des thermostats.
Compresseur à spiralevignette|Illustration du fonctionnement d'un compresseur à spirale. Un compresseur à spirale, également appelé compresseur spiro-orbital, est un type de compresseur mécanique destiné à comprimer de l'air ou des fluides réfrigérants. Ces équipements se rencontrent notamment dans des climatisations, des réfrigérateurs, voire la construction automobile et les pompes à vide. Ce principe a été breveté par le français Léon Creux en 1905 comme moteur rotatif à vapeur avec deux spirales co-orbitales.
Récupérateur de chaleur sur air viciéalt=|vignette|Principe de fonctionnement. Un récupérateur de chaleur sur air vicié est un type d'échangeur de chaleur air/air utilisé dans les bâtiments équipés d'une ventilation double-flux pour prélever l'énergie thermique contenue dans l'air extrait et la transférer à l'air neuf insufflé dans le bâtiment. Le récupérateur sur air vicié peut atteindre de très bons rendements (> 85 %) et induire une réduction importante des besoins de chauffage du bâtiment (> 80 % pour des bâtiments très bien isolés, des bâtiments passifs ou des bâtiments à énergie positive).
Rotary-screw compressorA rotary-screw compressor is a type of gas compressor, such as an air compressor, that uses a rotary-type positive-displacement mechanism. These compressors are common in industrial applications and replace more traditional piston compressors where larger volumes of compressed gas are needed, e.g. for large refrigeration cycles such as chillers, or for compressed air systems to operate air-driven tools such as jackhammers and impact wrenches.
Compresseur centrifugeLe terme « compresseur centrifuge » (aussi appelé « compresseur radial ») désigne un type de turbomachines à circulation radiale et à absorption de travail qui comprend des ventilateurs (soufflantes et extracteurs), et des compresseurs. Les pompes centrifuges, qui sont aussi des turbomachines, désignent des machines faisant circuler des liquides, fluides quasi-incompressibles, et ne sont donc pas des compresseurs (qui eux compriment des gaz compressibles avec changement de volume du gaz).
Compresseur axialLe compresseur axial est un type de compresseur mécanique dont le flux gazeux, de plus en plus comprimé, suit l'axe de rotation, et dont le fluide de sortie a un mouvement axial. Le compresseur axial génère un flux continu de gaz comprimé . Il est nécessaire d'avoir plusieurs étages de d'aubes pour obtenir des pressions élevées et des taux de compression équivalents à ceux d'un compresseur centrifuge. Un compresseur axial est composé d'éléments en rotation et d'éléments statiques: l'arbre central, guidé par des paliers et une butée, est composé d'anneaux composés eux-mêmes d'aubes rotoriques et statoriques.
Cycle de Braytonvignette|upright=0.8|Diagramme Température-Entropie du cycle théorique et réel de Brayton. Le cycle de Brayton, ou cycle de Joule, est un cycle thermodynamique à caloporteur gazeux. Il a été inventé par l'ingénieur anglais en 1791 et développé par l'ingénieur américain George Brayton à partir de 1872. Le cycle de Joule inverse lui est similaire, mais utilise une source de chaleur externe et incorpore un régénérateur. Le cycle de Brayton théorique est le cycle idéal correspondant à celui de la turbine à gaz élémentaire.
Processus thermodynamiqueUn processus thermodynamique, ou une transformation thermodynamique, est une transformation (ou une série de transformations) chimique ou physique d’un système partant d’un état d’équilibre initial pour aboutir à un état d’équilibre final.
Système thermodynamiqueEn thermodynamique classique, un système thermodynamique est une portion de l'Univers que l'on isole par la pensée du reste de l'Univers, ce dernier constituant alors le milieu extérieur. Le système thermodynamique n'est pas forcément défini par une frontière matérielle, ni nécessairement connexe. Les gouttes de liquide dans un brouillard, par exemple, définissent un système thermodynamique. Le milieu extérieur considéré est constitué par la portion d'Univers en interaction avec le système étudié.
Équilibre thermodynamiquevignette|200px|Exemple d'équilibre thermodynamique de deux systèmes, en l'occurrence deux phases : l'équilibre liquide-vapeur du brome. En thermodynamique, un équilibre thermodynamique correspond à l'état d'un système ne subissant aucune évolution à l'échelle macroscopique. Les grandeurs intensives caractérisant ce système (notamment la pression, la température et les potentiels chimiques) sont alors homogènes dans l'espace et constantes dans le temps.
Cycle de Rankine400px|thumb|Diagramme entropique du cycle de Rankine avec l'eau comme fluide de travail Le cycle de Rankine est un cycle thermodynamique endoréversible qui comprend deux isobares et deux adiabatiques. C'est le cycle qui se rapproche le plus du cycle de Carnot. Il se distingue de ce dernier par la substitution de deux transformations isobares aux deux transformations isothermes, ce qui rend possible sa réalisation technique. Il fut inventé par William John Macquorn Rankine (1820-1872) qui lui donna son nom.
Intercoolerthumb|upright|Intercooler Un intercooler (échangeur air/air ou échangeur air/eau) est un dispositif de refroidissement de l'air sortant d'un compresseur et équipant les moteurs à combustion et explosion suralimentés. L'intercooler permet d’améliorer l'efficacité de la compression nécessaire à la génération d'air comprimé en refroidissant l'air chauffé pendant sa compression, ce qui a pour effet sa dilatation, ce qui contrecarre l'efficacité de la compression.
