Séance de cours

Cycles thermodynamiques : puissance et réfrigération

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Dans cours

ME-251: Thermodynamics and energetics I

The course introduces the basic concepts of thermodynamics and heat transfer, and thermodynamic properties of matter and their calculation. The students will master the concepts of heat, mass, and momentum conservation, and apply these concepts to thermody ...

Description

Cette séance de cours couvre les cycles thermodynamiques, en se concentrant sur les cycles de puissance comme les moteurs à combustion et les cycles de réfrigération. Il explique le bilan énergétique, les mesures de performance comme l'efficacité thermique et l'importance de la différence de température dans le transfert d'énergie. L'instructeur discute des concepts de conduction, de convection et de rayonnement dans le transfert de chaleur, ainsi que de leurs équations et applications respectives dans divers états de la matière. Des exemples et des calculs sont fournis pour illustrer les aspects pratiques du transfert de chaleur et de l'efficacité dans les dispositifs mécaniques, électriques et de combustion.

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Enseignant·e·s (2)

Daniel Favrat

Daniel Favrat a obtenu à l'EPFL son diplôme d'ingénieur mécanicien en 1972 et le titre de docteur ès sciences techniques en 1976. Il passe ensuite 12 ans dans des centres de recherche industriels au Canada et en Suisse.Depuis 1988, D. Favrat est professeur et directeur du Laboratoire d'énergétique industrielle à l'EPFL. Il est aussi successivement directeur de l'Institut des Sciences de l'énergie et, dès janvier 2007, de l'Institut de Génie Mécanique. Ses recherches portent sur les analyses systémiques prenant en compte l'énergétique, l'environnement et l'économie (optimisation environomique), et les systèmes avancés pour une utilisation plus rationnelle de l'énergie (pompes à chaleur, moteurs, piles à combustible,turbomachines etc.) Il est membre de l'Académie Suisse des Sciences Techniques et vice-président du comité énergie de la Fédération Mondiale des Organisations d'Ingénieurs. Il est éditeur associé du journal "Energy" et l'auteur de deux livres sur la thermodynamique et l'énergétique publiés aux Presses Polytechniques Universitaires Romandes.

Sophia Haussener

Sophia Haussener is an Associate Professor heading the Laboratory of Renewable Energy Science and Engineering at the Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Her current research is focused on providing design guidelines for thermal, thermochemical, and photoelectrochemical energy conversion reactors through multi-physics modeling. Her research interests include: thermal sciences, fluid dynamics, charge transfer, electro-magnetism, and thermo/electro/photochemistry in complex multi-phase media on multiple scales. She received her MSc (2007) and PhD (2010) in Mechanical Engineering from ETH Zurich. Between 2011 and 2012, she was a postdoctoral researcher at the Joint Center of Artificial Photosynthesis (JCAP) and the Energy Environmental Technology Division of the Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). She has published over 70 articles in peer-reviewed journals and conference proceedings. She has been awarded the ETH medal (2011), the Dimitris N. Chorafas Foundation award (2011), the ABB Forschungspreis (2012), the Prix Zonta (2015), the Global Change Award (2017), and the Raymond Viskanta Award (2019), and is a recipient of a Starting Grant of the Swiss National Science Foundation (2014). She is a deputy leader in the Swiss Competence Center for Energy Research (SCCER) on energy storage and acts as a Member of the Scientific Advisory Council of the Helmholtz Zentrum.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Thermodynamique: Statistical mechanics

Génie mécanique

Thermal engineering: Climatisation

Concepts associés (32)

Conduction thermique

La conduction thermique (ou diffusion thermique) est un mode de transfert thermique provoqué par une différence de température entre deux régions d'un même milieu, ou entre deux milieux en contact, et se réalisant sans déplacement global de matière (à l'échelle macroscopique) par opposition à la convection qui est un autre mode de transfert thermique. Elle peut s'interpréter comme la transmission de proche en proche de l'agitation thermique : un atome (ou une molécule) cède une partie de son énergie cinétique à l'atome voisin.

Convection thermique

La convection (thermique) désigne le transfert d'énergie thermique au sein d'un fluide en mouvement ou entre un fluide en mouvement et une paroi solide. Ce transfert d'énergie est réalisé par deux modes de transfert élémentaire combinés que sont l'advection et la diffusion. La convection constitue, avec la conduction et le rayonnement, l'un des trois modes d'échange de chaleur entre deux systèmes, et diffère de ces derniers par la méthode de transfert.

Cycle de Carnot

Le 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.

Processus thermodynamique

Un 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.

Équilibre thermodynamique

vignette|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.

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Séances de cours associées (64)

Thermodynamique: Cycles Otto et moteur diesel

Explique les principes thermodynamiques des cycles des moteurs Otto et Diesel, y compris leur efficacité et leurs applications dans l'ingénierie automobile.

Thermodynamique : Machines thermiques et cycle de Carnot

Discute des machines thermiques, en se concentrant sur le cycle de Carnot et son efficacité en thermodynamique.

Cycles de puissance et pompes à chaleur

Explore les aspects pratiques des cycles électriques et des pompes à chaleur pour améliorer les performances.

Transfert thermique et efficacité dans les cycles

Discute du transfert thermique, de l'efficacité dans les cycles, du cycle Carnot, des pompes à chaleur, du moteur Stirling et des gaz idéaux.

Échangeurs de chaleur: principes fondamentaux et applications

Explore les fondamentaux des échangeurs de chaleur, y compris les profils de conduction, de convection et de température, avec des exemples pratiques.

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Concepts associés (32)

Conduction thermique

Convection thermique

Cycle de Carnot

Processus thermodynamique

Équilibre thermodynamique

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