Thermodynamique appliquée à l'énergétique : cours et exercices corrigés ; Licence et Master de physique

Sommaire

Partie I - Energétique.
1 L'enjeu énergétique.
1.1 Concepts de base.
Energie carbonée, intermittente, renouvelable, pilotable, fatale.
Gestion de la demande électrique.
Analyse en exploitation et en cycle de vie.
1.2 Le bouquet électrique.
Le bouquet électrique mondial, français, allemand, pays en développement.
1.3 La transition électrique.
Cas de la France, de l'Allemagne, des pays en développement.
Critères pour le choix du bouquet électrique.
Exercices de ce chapitre.
2 Panorama des centrales thermiques électrogènes.
2.1 Principes thermodynamiques et rendement.
2.2 Eléments de base d'une centrale thermique électrogène.
Fluide thermodynamique, Cycles direct et indirect, échangeurs thermiques, Turbine et Compresseur.
2.3 Centrale nucléaire.
Principe de fonctionnement, caractéristiques, filières, le nucléaire dans le Monde.
2.4 Centrale thermique à flamme.
Principe de fonctionnement, caractéristiques, filières, le thermique à flamme dans le Monde.
2.5 Centrale solaire thermodynamique.
Principe de fonctionnement, stockage d'énergie et mode hybride, filières, le solaire thermodynamique dans le Monde.
2.6 Centrale géothermique.
Principe de fonctionnement, caractéristiques, filières, la géothermie dans le Monde.
Exercices de ce chapitre.
Partie II Thermodynamique appliquée....
3 Le système thermodynamique et ses transformations.
3.1 Le système thermodynamique.
3.2 Gaz parfait.
3.3 Au-delà du gaz parfait.
Approche appliquée en thermodynamique.
3.4 Transformations thermodynamiques.
Exercices de ce chapitre.
4 Le premier principe de la thermodynamique.
4.1 Échange d'énergie sous forme de travail.
Travail des forces de pression, Travail d'écoulement, Travail technique.
4.2 Echange d'énergie sous forme de chaleur.
4.3 Premier principe pour un système fermé.
4.4 Premier principe pour un fluide en écoulement.
Premier principe en régime permanent, Premier principe généralisé.
4.5 Application du premier principe aux éléments des machines thermiques.
Cas des échangeurs thermiques, des turbines et pompes/compresseurs.
Exercices de ce chapitre.
5 Le second principe de la thermodynamique.
5.1 Énoncé du second principe.
5.2 Evolution du système.
Diagramme entropique.
5.3 Inégalité de Clausius.
5.4 Enoncés historiques du second principe.
5.5 Application du second principe aux éléments des machines thermiques.
Exercices de ce chapitre.
6 Les transitions de phase.
6.1 Etats et phases de la matière.
6.2 Les diagrammes de phases.
6.3 Le titre en vapeur.
6.4 Chaleurs de transition de phase.
Exercices de ce chapitre.
Partie III Cycles électrogènes.
7 Les machines thermiques motrices.
7.1 Enoncé de Carnot.
Aspects historiques et version moderne.
7.2 Diagramme de Raveau.
7.3 Moteur de Carnot.
Rendement relatif, réaliser un moteur de Carnot, le cycle de Carnot.
7.4 Améliorer le rendement.
Cogénération & cycle combiné.
Exercices de ce chapitre.
8 La Centrale Turbine à Vapeur.
8.1 Un moteur de Carnot en régime diphasique.
8.2 Cycle de Rankine.
8.3 Cycle de Hirn.
8.4 Resurchauffe et détente fractionnée.
8.5 Soutirage de vapeur.
Exercices de ce chapitre.
Partie IV Transferts thermiques.
9 Bases du transfert thermique.
9.1 Les modes de transfert thermique.
9.2 Equation de la chaleur.
9.3 Résistances thermiques.
10 Transfert thermique au caloporteur.
10.1 Ecoulements laminaire et turbulent.
10.2 Calcul du coefficient conducto-convectif.
10.3 L'eau comme caloporteur dans un REP.
Propriétés de l'eau en REP, asymétrie haut-bas, dénoyage du coeur.
10.4 Le sodium liquide comme caloporteur en RNR.
Propriétés des métaux liquides, cas d'un réacteur à neutrons rapides.
11 Les échangeurs thermiques.
11.1 Bilan énergétique.
11.2 Echangeur co-courant.
11.3 Echangeur contre-courant.
11.4 Méthode NUT.
Exercices de ce chapitre.
Correction des exercices.