Conversion chaleur-énergie mécanique
Principes et applications industrielles

Auteur :

Une synthèse unique, au carrefour de la thermique, de la thermodynamique et de la mécanique des fluides

Langue : Français

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Date de parution :
Ouvrage 336 p. · 16.4x24 cm · Broché · 
ISBN : 9782746248236 EAN : 9782746248236
Hermes Science

L’ouvrage aborde sous l’angle théorique et pratique la question de la transformation de la chaleur en mouvement mécanique avec l’objectif affiché d’évaluer quels sont les meilleurs rendements de conversion que l’on peut attendre des technologies utilisées aujourd’hui, et de comprendre les raisons de leurs limites. Il intègre dans cette démarche l’apport récent de l’énergie solaire thermique et montre comment cette source de chaleur inépuisable peut faire progresser cette recherche d’efficacité.

Ouvrage de synthèse, il accompagne le lecteur depuis les règles de base de la thermique, de la thermodynamique et de la mécanique des fluides jusqu’à l’explication du fonctionnement pratique des machines – turbines et moteurs – qui permettent la production d’énergie mécanique et électrique. Riche de nombreuses figures et illustrations qui rendent son abord aisé et didactique, ce livre s’adresse aux étudiants comme introduction aux problèmes de l’énergétique thermique ainsi qu’aux professionnels de l’ingénierie des centrales de production d’électricité désireux d’optimiser la conception et le fonctionnement de leurs installations.

Préface

Avant-propos

Sigles et abréviations

Chapitre 1

Notions de base

1. Premier principe de la thermodynamique

2. Principaux fluides rencontres dans les systèmes de conversion chaleur-travail

3. Deuxième principe de la thermodynamique

4. Principales transformations thermodynamiques

5. Cycles thermodynamiques

6. Principales équations du mouvement des fluides

7. Fonctionnement des machines axiales

Chapitre 2

Sources de chaleur

1. Combustion

2. Chaleur solaire

3. Autres sources de chaleur

Chapitre 3

Échangeurs de chaleur

1. Tranferts de chaleur

2. Calcul d’un

3. Agencement des réseaux d’échangeurs : méthode du pincement thermique 145

Chapitre 4

Turbines à combustion

1. Fonctionnement général

2. Efficacité énergétique des turbines a gaz

3. Éléments technologiques

4. Conclusion sur les turbines à gaz

Chapitre 5

Turbines à vapeur

1. Fonctionnement général

2. Efficacité énergétique des turbines à vapeur

3. Élements technologiques

4. Turbines à fluides organiques

Chapitre 6

Moteurs à combustion

1. Moteurs à combustion interne

2. Moteurs de Stirling

Chapitre 7

Systèmes et cycles combinés

1. Principe général

2. Cycle combiné gaz-gaz

3. Cycle combiné gaz-vapeur

4. Cycles combinés moteur/TAV ou moteur/

5. Cycles intégrés solaire/gaz

Conclusion

Références bibliographiques

Index

Ingénieur des techniques avancées et titulaire d’un DEA de mécanique des fluides, Jacques Woillez a une très longue expérience de la R&D dans l’industrie et de l’ingénierie des procédés fluides et thermiques.

Son ouvrage précédent, Systèmes diphasiques-Eléments fondamentaux et applications industrielles (Éditions Lavoisier), a reçu le prix Roberval 2015 dans la catégorie « Enseignement supérieur », concours international francophone qui récompense des oeuvres littéraires, audiovisuelles ou multimédia consacrées à l’explication de la technologie.

C’est dire si Jacques Woillez réunit bien l’ensemble des compétences qui sont requises pour écrire un nouveau livre destiné à rendre accessible aux ingénieurs des bureaux d’étude la conception de systèmes énergétiques de conversion de la chaleur en énergie mécanique.

Rappelons que plus de 90 % de l’énergie primaire consommée dans le monde, notamment pour la génération d’électricité, provient encore de la combustion des énergies fossiles, et que, si on fait abstraction du train, les transports reposent quasiuniquement sur les machines thermiques.

Les systèmes énergétiques qui sont étudiés dans ce livre ont donc un impact direct sur notre vie quotidienne à tous. Même si certains de ces systèmes existent depuis de nombreuses décennies, de nouveaux développements sont aujourd’hui nécessaires pour faire face aux défis du monde actuel, en particulier pour limiter les émissions de gaz à effet de serre et combattre le changement climatique.

La difficulté à laquelle sont confrontés les ingénieurs qui travaillent sur ces technologies est que leur champ d’intervention relève à la fois de la mécanique des fluides, de la thermique et de la thermodynamique, qui sont considérées sur le plan scientifique et technologique comme trois disciplines distinctes. Il en résulte qu’ils n’ont à leur disposition que très peu d’ouvrages abordant de manière homogène l’ensemble des questions qui les intéressent.

Ils peuvent souvent consulter d’excellentes références dans chacune de ces disciplines, mais c’est à eux de faire le lien entre elles et de jongler entre des finesses d’approches variées et des notations spécifiques, ce qui leur complique fortement la tâche et peut induire des erreurs.

Dans cet ouvrage, Jacques Woillez aborde les différentes questions soulevées par la conversion de la chaleur en énergie mécanique de manière cohérente et équilibrée, tout en prenant en compte les contraintes économiques et environnementales. Partant d’une description détaillée des principales technologies mises en œuvre, il montre comment elles peuvent être calculées et dimensionnées sous les trois aspects mécanique des fluides, thermique et thermodynamique, et oriente ses lecteurs vers des logiciels mettant en œuvre les principes d’ingénierie qu’il expose.

Comprendre comment les technologies peuvent être modélisées et dimensionnées est la première étape de la mise au point de solutions innovantes adaptées aux défis du monde moderne. C’est le mérite de l’auteur de cet ouvrage d’y contribuer avec pragmatisme, modestie et compétence. Nul doute que les praticiens et les étudiants, ainsi que beaucoup d’autres également, pourront grâce à lui alimenter en connaissance de cause leurs réflexions sur ces sujets passionnants.

Je formule le vœu que ce nouvel ouvrage rencontre un aussi grand succès que le précédent et qu’il accompagne de nombreux professionnels dans leur démarche d’ingénierie quotidienne.

Renaud Gicquel

Professeur Mines ParisTech

Étudiants en énergétique thermique, professionnels de l’ingénierie des centrales de production d’électricité.

Jacques Woillez est Ingénieur Civil du Génie Maritime, diplômé de l’École Nationale Supérieure des Techniques Avancées en 1978, et titulaire d’un Diplôme d’Études Approfondies en Mécanique des Fluides. Il a obtenu une qualification aux fonctions de maître de conférences dans les collèges mécanique et génie des procédés en 2000.
Après avoir exercé de nombreuses responsabilités dans le domaine de la conception et la mise en œuvre des systèmes et procédés pour fluides chez des constructeurs ou dans des cabinets d’ingénierie, il est actuellement directeur de projet à la division Énergies Thermiques et Nouvelles de Setec Énergie Environnement.
Il est l’auteur de plusieurs brevets et publications dans des revues universitaires ou actes de congrès sur des thématiques liées à la mécanique des fluides, à l’énergétique et au génie des procédés. Il est l’auteur de « Systèmes diphasiques, éléments fondamentaux et applications industrielles » (Lavoisier, 2014), prix Roberval 2015 dans la catégorie enseignement supérieur.