THERMODYNAMIQUE : PRINCIPES FONDAMENTAUX - MOTEURS THERMIQUES

« Turbine è vapeur 250 MW, en une 1eule ligne d'arbre, de la centrale thermique de Blénod-les-Ponts-è-Mousson (Photo Beranger).

Ce deuxième principe comme le premier est tout à fait général ct il n'est pas démontrable de façon rigoureuse.

Mais l'on peut facilement observer que le travail produit par une turbine installée sur une chute d'eau dépend en partie et nécessaire­ ment de la hauteur de chute, c'est-à-dire d'une différence d'altitude.

Le travail produit par un moteur électrique est fonction du voltage ou différence de po­ tentiel sous lequel il tourne.

De même le travail produit par une machine thermique est proportionnel à la différence de température entre la source chaude et la source froide qui est en général l'air extérieur.

Le rendement théorique entre deux tempéra­ tures données reste to.tjours le même quelle que soit la machine puisqu'il ne dépend que de ces deux températures et s'exprime par : T2- T, R T.

T2 Température de la source chaude.

T, Température de la source froide.

L'existence de ce deuxième principe exclut alors le mouvement perpétuel de deuxième espèce, qui permettrait d'épuiser la totalité de l'énergie contenue dans un milieu pour la transformer intégralement en travail.

Il exclut ainsi la possibilité d'utiliser dans une machine technique, le fluide calorifique; vapeur ou gaz de combustion en lui soutirant l'inté­ gralité de ses calories, ce qui le ferait parvenir au zéro absolu.

Dans ces conditions purement hypothétiques la formule précédente nous montre que le ren­ dement serait maximum et égal à l'unité.

Qu'est-ce qu'un moteur thermique ? On peut à l 'aide du principe de Carnot, le définir comme une machine capable de retirer un certain travail de l'écoulement des calories d'un point chaud vers un point froid.

Nous verrons plus loin les applications industrielles qui en ont été faites.

L'unité d'énergie calorifique est naturellement la calorie symbo lisée par Q, mais en vertu Schéma de principe d'une turbine è vapeur : 1.

Stator; 2.

Admls1lon de la vapeur; 3.

Rotor è aube ; 4.

Distributeur .

du principe d'équivalence des énergies on sait qu'elle équivaut à 4,18 joules et l'on pourrait aussi l'exprimer en électronvolt.

Dan s l'industrie du froid on utilise souvent une unité appelée frigorie, celle-ci n'est qu'une calorie négative.

LES MOTEURS THERMIQUES Les machines à vapeur Elles se caractérisent par un volume impor­ tant, un faible rendement un entretien perma­ nent, mais une grande robustesse.

Pour toutes ces raisons les machines à vapeur sont en diminution constante, par contre elles peuvent utiliser des combustibles de qualité très moyenne, qui n'ont subi qu'un nombre res­ treint de transformations préalables (charbon, fuel oil, etc.) aussi sont-elles intéressantes pour les très fortes puissances installées, néces­ saires aux centrales thermiques.

Les machines à piston telles que les loco­ motives sont en voie de disparition, car leur rendement est très faible, et l'on ne cons­ truit plus à présent que des groupes moteurs munis de turbine qui utilisent directement l'énergie cinétique de la vapeur au lieu de sa pression.

Principe de la turbine à vapeur La vapeur surchauffée est envoyée directe­ ment sur les aubes de la turbine, à la manière de l'eau sur celles d'une roue de moulin.

Le mouvement rotatif est ainsi produit de façon directe sans qu'il y ait passage inter­ médiaire par le mouvement alternatif de la bielle.

La seule pièce mobile est le rotor, et le mouvement est très régulier et sans vibra­ tion.

La turbine à vapeur n'est utilisable que sur de grosses unités, car plus la puissance est faible plus la rotation doit être rapide, si l'on ne veut pas que le rendement s'effondre, et l'on sait qu'aux faibles puissances le moteur à combustion interne remplace de façon avan­ tageuse la machine à vapeur.. »