De la Thermodynamique de l’Equilibre à la Thermodynamique en Dimensions Physiques Finies : une synthèse sélective et de nouveaux résultats

Le présent article propose tout d’abord une revue sélective dédiée aux travaux internationaux, puis ceux publiés dans International Journal of Thermal Services (ancienne Revue Générale de Thermique). Cette revue est la preuve du grand intérêt pour l’optimisation des moteurs thermomécaniques, mais pas seulement. Ainsi, de nombreux articles sont concernés par d’autres systèmes et procédés, dont les machines à cycle inverse (cryogénie, machines frigorifiques, climatisation, pompes à chaleur), mais aussi les systèmes et procédés thermochimiques (piles à combustible). Nous nous concentrons uniquement sur les moteurs thermomécaniques dont celui de Carnot. Nous proposons ici de revisiter les modèles de moteurs thermomécaniques complétés d’extension du modèle de Carnot, vers le modèle de Chambadal, en insistant sur le rôle fondamental de l’entropie de transfert thermique, conjointement à la production d’entropie rendant compte des irréversibilités internes ou externes au convertisseur. Cette partie reste originale à notre connaissance et génère de nouveaux résultats concernant l’efficacité au sens du premier principe correspondant à la puissance maximale du moteur, ainsi que des aspects plus fondamentaux (équipartition, minimum de production d’entropie).

Present paper reports on a selective review of international works, and specifically those that have been published in International Journal of Thermal Sciences (previously Revue Générale de Thermique ). This review is the proof of the continuous interest for optimizations of thermomechanical engines but not only. We observe that numerous papers are concerned by other systems and processes, among them the ones devoted to reverse cycles machines (refrigerating machines, air conditioning, heat pump, cryogenics), but also thermochemical processes, fuel cells for example. Here we consider exclusively thermomechanical engines, and particularly Carnot engine. We revisit the modeling of thermomechanical engines, completed by extensions of the Carnot model in direction of the Chambadal modeling that focuses on the fundamental influence of heat transfer entropy, and entropy production through internal and external irreversibilities of the thermomechanical converter. This part remains original to our knowledge and gives up new results concerning first law efficiencies at maximum power, but also some more fundamental aspects: equipartition; minimum of entropy production; new concepts (action of entropy production related to time, or better said durations).

optimisation énergie puissance efficacité moteur de Carnot moteur de Chambadal TODF (Thermodynamique Optimale en Dimensions physiques Finies)

Energy power efficiency Carnot Chambadal optimization FDOT (Finite physicals Dimensions Optimal thermodynamics)