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Travail et puissance machine à vapeur (piston)



  1. #1
    fichter

    Travail et puissance machine à vapeur (piston)


    ------

    Bonjour,
    j'ai voulu calculer la puissance d'une machine à vapeur à piston (Wilesco D18): rayon piston r=1,3cm, qui se déplace dans le cylindre de L=1,6cm. Et la machine fonctionne sous 1,5bar
    Et donc simplement j'ai fait les calculs comme ça:
    - Variation du volume de la chambre qu'est le piston: ΔV=pi.(r^2).L = 4,2cm3=0,0000042m3
    - |W|=p.ΔV =150000pa x 0,0000042m3 =0,63 Joules
    - J'ai mesuré que sous 1,5b la machine fait 2200tr/mn soit 35tr/s , et comme c'est un cylindre double action si je ne me trompe faut x par 2 la valeur de la puissance, donc P=W.2.(tr/s)=0,63x2x35=45W
    Déjà, est ce que quelqu'un peut me confirmer que ma façon de procéder est bonne, et mes résultats conformes à la réalité.

    Et ma question c'est: on dit qu'une machine à vapeur suit un cycle idéal de Carnot, voir de Hirn avec surchauffe dans la réalité, mais si je ne me trompe ce cycle avec changement d'état du fluide (liquide & vapeur) n'est pertinent que pour les Turbines à vapeur où le cycle est fermé, car dans le cas des machines à piston (dont il n'y a aucun ex de calcul sur le net ) le fluide est définitivement perdu avec son énergie restante dans la source froide (atmosphère) après qu'il ait produit son travail, et donc toute la partie du cycle (détente adiabatique, compression isotherme, compression adiabatique) n'a pas de sens puisque le fluide n'est plus là ?
    Donc la seule chose qu'on peut calculer c'est le travail durant la détente isotherme: W=-PdV comme j'ai fait plus haut. De là peut on vraiment parler de cycle de Carnot pour les cycles ouverts (machine à vapeur à piston) ?

    -----
    Dernière modification par fichter ; 07/08/2018 à 19h26.

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  4. #2
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    pardon r=0,65cm , 1,3cm c'est le Ø

  5. #3
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Quoiqu'en fait, à bien y réfléchir, que le cycle soit ouvert en ce sens que le fluide s'échappe à l'extérieur, ou qu'il soit fermé avec le même fluide qui tourne en boucle, la différence principale c'est la notion de débit (et voir s'il y a pas apport d'enthalpie par la quantité de matière entrante et sortante), mais si on regarde le cycle lui-même que le fluide cède sa chaleur à une source froide dans un échangeur, ou qu'il soit perdu dans l'atmosphère...... à la rigueur ça change rien niveau des échanges de chaleur.

  6. #4
    petitmousse49

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Bonjour
    Attention à ne pas confondre système fermé et système ouvert comme ici. Pour un système ouvert, il faut tenir compte du travail de poussée du fluide amont et du travail résistant du fluide aval. Dans le cas limite idéal d'un fonctionnement réversible, le travail massique est donné par l'intégrale de (v.dP) entre l'entrée et la sortie avec v : volume massique, pas l'intégrale de (-P.dv) comme pour un système fermé. La puissance fournie à l'extérieur peut s'écrire sous la forme :
    Dm.(h2-h1)
    où Dm est le débit massique, h2 l'enthalpie massique de sortie, h1 l'enthalpie massique d'entrée.
    Autre remarque : le fonctionnement réel d'une turbine est beaucoup plus proche du fonctionnement idéal réversible que peut l'être celui d'un moteur à piston.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #5
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    ok, merci pour votre aide.
    Donc en fait si je ne me trompe pour ma machine ça se rapproche plus du cycle de Brayton comme pour les turbines à gaz, même ma machine garde un chgt de phase:
    https://www.youtube.com/watch?v=Ml_R...q0CSmlmfbvmmC7
    que du cycle de Carnot.

  9. #6
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    * même si ma machine garde un chgt de phase

    En plus vous venez de me faire réaliser que même dans un cycle de Carnot (et donc fermé) on peut jamais véritablement utiliser la formule W=-PdV car les travaux des forces de Pression celui de la source chaude et celui résistant de la source froide ont lieu durant une transfo isotherme, et même si dans une transfo isotherme c'est le volume qui varie beaucoup et la Pression assez peu à l'inverse de l'adiabatique, ce qui fait que dans un diag P-V c'est assez horizontale, ça l'est pas complètement et donc P varie, donc ma formule W=-PdV c'est une approximation. Ou alors on considère que la détente est isobare.
    Dernière modification par fichter ; 08/08/2018 à 18h51.

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  11. #7
    RomVi

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Bonjour

    Citation Envoyé par fichter;6195621- J'ai mesuré que sous 1,5b la machine fait 2200tr/mn soit 35tr/s , et comme c'est un cylindre double action si je ne me trompe faut x par 2 la valeur de la puissance, donc P=W.2.(tr/s)=0,63x2x35=[B
    45W[/B]
    Déjà, est ce que quelqu'un peut me confirmer que ma façon de procéder est bonne, et mes résultats conformes à la réalité.
    Non, ce calcul n'a aucun sens. Il n'y a pas besoin de puissance pour faire tourner un volant. Pour avoir une estimation il faudrait par exemple utiliser ta machine pour soulever une charge.

  12. #8
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    un peu comme en électricité où on peut parler de puissance P=UI uniquement s'il y existe un courant i relatif à une charge ?
    Mais alors comment obtient on la puissance d'une machine?
    En fait au tout début j'étais parti de ce site:
    http://www.marc-andre-dubout.org/cf/...indicateur.htm
    mais ça me semblait pas très orthodoxe.
    Ensuite j'ai vu que le sujet existait sur ce forum:
    https://forums.futura-sciences.com/t...-a-vapeur.html
    mais au final il n'y a pas de réponses claires, et ce qui les embête (et qui fut le cas aussi pour moi au début) c'est de pouvoir trouver un chiffre pour la Puissance de la machine au-delà du débit qu'on choisit.
    Et en fait je pense que le robinet d'arrivée de vapeur fixe juste la pression rentrant dans le cylindre entre 0 et la Pression manomètre de la chaudière. Et que c'est relativement à cette pression max (donc robinet grand ouvert) synonyme de nbre de tr maximum qu'on peut calculer la puissance. C'est pourquoi j'ai fait mes calculs avec 2200tr/min à 1,5bar qui est la pression nominale pour ma machine (d'après la notice^^).
    Mais bon je suis sûr de rien...

  13. #9
    RomVi

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Lorsque la machine tourne à vide elle produit bien une puissance pour vaincre les frottements des pièces en mouvement, mais cette notion est futile, d'ailleurs si tu poses légèrement ton doigt sur le volant celle ci ne ralenti pas significativement, pourtant on lui demande de fournir une puissance plus importante.
    Si tu veux caractériser ta machine le plus simple est de lui faire entrainer un axe, où s'enroule une ficelle qui fera monter une charge, mais ce ne sera pas très pratique ni précis.
    Si tu veux une caractérisation plus fine tu peux entrainer l'axe d'un petit moteur à courant continu (ce qui va donc le transformer en génératrice) et faire varier une charge à ses bornes.
    Ensuite tu peux comparer cette puissance utile à celle fournie par la vapeur, en s'arrangeant pour la condenser et en mesurant son débit.
    Dernière modification par RomVi ; 08/08/2018 à 21h55.

  14. #10
    petitmousse49

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Ton message sur la turbine à gaz montre une confusion. Quand on parle de turbine, on désigne uniquement le dispositif dans lequel le gaz ou la vapeur d'eau se détend pour fournir à l'extérieur de la puissance mécanique selon la formule que je t'ai fournie. Oublie -P.dv pour un système ouvert ! Ce dispositif est largement préférable à un système cylindre- piston pour au moins deux raisons :
    Il supporte des températures beaucoup plus élevées d'où un meilleur rendement du cycle ;
    son fonctionnement est beaucoup plus proche de la réversibilité.
    Quand on parle de turbine à gaz, il s'agit en général de l'ensemble compresseur- chambre de combustion- turbine. Les gaz sont rejetés dans l'air.

  15. #11
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    oui, pour la turbine je pensais à ce cycle fermé:
    https://www.youtube.com/watch?v=MFUg...vmmC7&index=10
    et pour les turbines à gaz en tant que cycle ouvert comme une locomotive à vapeur à :
    https://www.youtube.com/watch?v=Ml_R...vmmC7&index=13
    sauf que c'est sans chgt de phase, donc en fait je n'ai pas le cycle précis correspondant à celui d'une machine à vapeur à piston, même si niveau schéma ça ressemble plus à ce cycle de Carnot où l'auteur représente le piston pour chaque phase:
    https://www.youtube.com/watch?v=30pbUk7Zd94

    et justement, pour calculer sa puissance, plutôt que le faire qu'expérimentalement je pense que ça reste possible de le faire en dessinant le cycle sur un diag P-V, calculer le travail final produit W lors du cycle qui est représenté par l'aire délimitée, puis multiplier ce dernier par le nbre de cycle par secondes , plus ou moins comme j'ai fait.

  16. #12
    petitmousse49

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Je regarderai plus attentivement les vidéos citées plus tard.
    Pour une étude globale du cycle, le diagramme entropique T en fonction de s l'entropie massique est préférable. Les isenthalpes y sont tracées, ce qui permet une détermination aisée des variations d'enthalpies massiques pour chaque étape du cycle. Voir aussi peut-être les diagrammes de Mollier...

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  18. #13
    petitmousse49

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Je me demande si tu ne te disperses pas un peu trop ; cela dit, profiter de cette étude pour revoir les différentes machines thermodynamiques, c'est une bonne idée !
    Quitte à me répéter un peu, j'en reviens aux fondamentaux.
    1° : s'il s'agit de déterminer la puissance fourni par un moteur à vapeur où une turbine, tu dois isoler cette machine et la considérer comme un système OUVERT. Relis mon premier message à cet égard et oublie l'intégrale de -P.dV ! Si tu connais la nature du fluide, son état physique ainsi que les paramètres d'entrée et de sortie de ce fluide (température, pression), tu obtiens simplement la puissance mécanique en multipliant le débit massique par la variation d'enthalpie massique entre la sortie et l'entrée. Avantage de cette formule : sa validité ne suppose pas la réversibilité du fonctionnement. Cela tombe bien : aucune machine ne fonctionne réellement de façon réversible ! Les tables thermodynamiques ou les diagrammes dont je viens de parler permettent de calculer cette variation d'enthalpie massique.
    2° : si le fluide traversant l'élément moteur décrit un cycle, il est possible alors de choisir comme système tout le fluide présent et de considérer ce système comme fermé. Tu peux effectivement écrire alors que la puissance est le produit de l'aire du cycle dans le diagramme de Clapeyron par le nombre de cycle effectués par seconde. Cependant, il n'est pas facile de tracer avec précision de tels cycles. Les conditions réelles de fonctionnement sont souvent éloignées de la réversibilité ; ce qui ne facilite pas la modélisation !

  19. #14
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    d'accord, donc la puissance fournie par le fluide (vapeur) au piston (extérieur) c'est: Puissance=Dm.(h2-h1)
    Effectivement ça me semble plus en accord avec la réalité, surtout quand je régule avec la vanne d'admission de vapeur pour régler la vitesse c'est bien en fait le débit que je fais varier (et non pas la Pression que je diminue comme j'avais dit plus haut).
    Mais alors concrètement sur ma machine comment je peux connaître ce débit massique de vapeur en kg/s ? Idem pour l'enthalpie qui h2 qui sort et h1 qui rentre? et est ce que je dois prendre la formule de l'enthalpie H=U+PV à Pression constante c'est à dire considérer que : ΔH=ΔQ , ou le cas général: ΔH=ΔQ+VdP
    A priori les seules info à ma disposition c'est la Pression saturante de la vapeur qui sort de la chaudière et donc la t° saturante associée, cad de la vapeur à P=1,5bar /120°C , et en sortie P=Patm à T=20°C , et le volume engendré par le piston: ΔV=4,2cm3
    Donc j'avoue que je vois pas trop comment faire le calcul....

  20. #15
    RomVi

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Quand tu bride le passage de la vapeur tu diminue le débit et la pression, les 2 sont liés (pour une charge donnée), d'où l'impossibilité de déterminer une puissance à vide.
    Pour connaitre le débit de vapeur il faut la condenser en sortie, ou regarder à quelle vitesse le niveau diminue (si il y a un hublot).

  21. #16
    petitmousse49

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Ne te tracasse pas pour les valeurs des enthalpies massiques.Je pourrai te fournir les valeurs utiles. En revanche, les valeurs que tu fournis sont peu réalistes.
    En entrée : une pression de vapeur saturante de 1,5bar correspond à 112°C. À 120°C correspond une pression de vapeur saturante égale à 1,98bar. La vapeur d'eau se détend dans le moteur en se refroidissant mais la sortie du moteur ne correspond certainement pas à du liquide seul à 20°C. Tu confonds peut-être avec la sortie de l'installation.
    D'accord avec RomVi pour le débit. La mesure de la masse d'eau consommée pendant une durée déterminée en régime de fonctionnement permanent devrait être possible.

  22. #17
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Effectivement je me suis trompé sous 1,5bar la t° de la vapeur est 128°C, mais en fait je parlais de ma pression manomètre, soit 2,5bar absolu.
    Je me suis servi de ce site où je rentre la Pression en barGauge
    https://www.tlv.com/global/FR/calcul...-pressure.html

    Sinon je comprends bien que j'ai forcément besoin du débit de vapeur, et effectivement par le hublot de niveau je vais pouvoir mesurer le débit en kg de vapeur par seconde.
    Pour la t° de sortie j'ai pensé comme en circuit fermé avec la t° de la source froide qui ici est l'atmosphère à 20°, mais effectivement la t° de la vapeur en sortie du moteur doit être plus proche de la limite eau/vapeur donc vers 100°.
    Après j'imagine que je n'aurais plus qu'à appliquer le 1er principe de la thermodynamique, mais en circuit ouvert j'avoue que je ne sais pas trop à quoi ça ressemble... j'ai l'impression qu'on distingue le travail utile du travail de Transfert
    Là je potasse ce doc:
    https://docplayer.fr/14145268-Chapit...s-fluides.html

  23. #18
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Faut que je regarde ce doc dans le détail
    https://thermodynamique.fr/chapitre_3.pdf

    mais merci pour le coup de main, je connaissais qu'une face des systèmes thermodynamiques (ceux qui sont fermés), et là c'est plus qu'un peu différent, donc adieu les détentes isothermes productrices de travail, car si j'ai bien compris ici faut que je me place en adiabatique.
    Enfin quand j'aurais vu la théorie, je donnerais les formules que j'ai appliqué et je vous dirais si le résultat est différent de ce que j'ai trouvé avec mon modèle fermé de Carnot.

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  25. #19
    petitmousse49

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Le site dont tu parles dans ton avant dernier message indique l'enthalpie massique de la vapeur en entrée du moteur :
    h1=2717kJ/kg
    Pour l'enthalpie de sortie, il faudrait plus de renseignements sur l'état de sortie. En supposant la pression de sortie égale à 1atm et en supposant la détente isentropique (adiabatique et réversible), un rapide calcul conduit à une enthalpie massique de sortie :
    h2=2564kJ/kg
    ce qui correspond à une diminution d'enthalpie massique :
    Δh=153kJ/kg
    Le premier principe de la thermo appliqué au moteur considéré comme un système ouvert conduit à une puissance mécanique :
    Pm=Dm.Δh
    Le problème est que la modélisation polytropique est une grossière approximation. Il faut pour être crédible, multiplier le résultat précédent par le rendement isentropique de la transformation ηi. Pour une turbine moderne, ce rendement isentropique est de l'ordre de 0,95 mais pour un moteur à piston, il est certainement beaucoup plus faible : 0,6 peut-être ???
    Dernière modification par petitmousse49 ; 10/08/2018 à 18h32.

  26. #20
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    je suis pas sûr que ça apport beaucoup d'un pt de vue valeur numérique, mais pour avoir un ordre de grandeur en gros voilà la chose en action:
    https://www.youtube.com/watch?v=s-CdS7JcM54
    Dernière modification par fichter ; 11/08/2018 à 00h01.

  27. #21
    petitmousse49

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Le dispositif est très intéressant sur le plan démonstratif et didactique mais n'est sûrement pas optimisé pour avoir un bon rendement. Le rendement isentropique évoqué précédemment est sans doute inférieur à mon estimation. Evidemment, il est assez facile de mesurer la puissance électrique fournie mais j'imagine que tu ne connais pas le rendement de l'alternateur (ou de la dynamo ?). Je me souviens d'une maquette analogue où le générateur électrique était débranchée. Un fil très fin enroulé sur le volant d'inertie permettait de soulever une masse m connue sur une hauteur h pendant une durée t. Il était ainsi facile d'obtenir la puissance moyenne utile pendant la durée de la montée.

  28. #22
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    non effectivement je n'ai pas le rendement de la dynamo. Mais si j'essaye quelque chose comme ça, est ce que sera valable uniquement à une Pression particulière. Auquel cas la puissance de la machine est dépendante de la Pression à laquelle on la fait fonctionner, et là je rejoins la discussion de ce forum dont j'ai mis le lien plus haut, à savoir que la puissance semble dépendre de la "vitesse" choisie, ici par la Pression, un peu comme une voiture par rapport à l'accélérateur...... est ce que ça veut dire qu'il serait plus simple pour définir un moteur de voir une caractéristique fixe comme la cylindrée et donc juste le volume engendré par le piston?

    De plus si, mis à part une mesure expérimentale, j'essaye par la théorie avec la formule Pm=Dm.Δh (j'ai pas encore le débit mais je vais le mesurer) puis que je le multiplie par un rendement isentropique de 0,6, est ce que je vais réellement obtenir un résultat tellement différent de celui W=p.ΔV qui à priori m'est plus intuitif.
    Enfin ça m'aura permis en tout cas de bien voir la différence des raisonnements.
    Dernière modification par fichter ; 11/08/2018 à 19h02.

  29. #23
    yvon l

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Bonsoir
    Tu peux mesurer le couple en fabriquant un petit frein de prony

  30. #24
    petitmousse49

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    W=p.ΔV qui à priori m'est plus intuitif.
    Cette formule est fausse ! Déjà, pour un système fermé, il faudrait calculer l'intégrale de -P.dV, car P ne reste pas fixe dans ce cylindre quand le piston se déplace ! Surtout, et je ne sais vraiment pas dans quelle langue l'écrire pour que tu comprennes : ELLE NE S'APPLIQUE PAS À UN SYSTÈME OUVERT. En effet, comme dit dans mon premier message : dans le cas d'un système ouvert, il faut prendre en compte le travail moteur fourni par le fluide en amont et le travail résistant fourni par le fluide en aval du moteur. Un contre-exemple simple : imagine un compresseur de liquide (pompe). Le liquide peut, en bonne approximation être considéré comme incompressible, c'est à dire comme un fluide de volume fixe. Avec ta formule, un tel compresseur de liquide ne consommerait pas d'énergie !
    Dans ton moteur, l'enthalpie massique d'entrée h1 est fonction croissante de la pression d'entrée si la vapeur en entrée est de la vapeur saturante. De plus, la pression de sortie est toujours la pression atmosphérique si j'ai bien compris. Dans ces conditions, la formule que je t'ai indiquée (premier principe de la thermo appliqué à un système OUVERT) montre bien que la puissance du moteur est fonction croissante de la pression d'entrée.

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  32. #25
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    oui, je vois.
    Je viens à l'instant de faire marcher ma machine pour essayer de mesurer le débit, mais en fait c'est compliqué parce que dés que du débit passe et que le moteur tourne la pression manomètre descend assez vite.
    Je viens quand même d'estimer l'eau que j'ai récupéré dans ce condensateur:
    http://modell-dampfmaschinen.de/fr/w...haufferie.html
    qui fait 10cm3 donc env 10cm3 d'eau en 7minutes et à env 1bar de moyenne. Et en plus la cheminée fume ^^ donc il y a aussi une perte en vapeur que pour le coup j'ai pas mesurée
    Donc pour l'eau: masse volumique 1kg/L soit 1000gr/1000cm3 donc mes 10cm3 font 10gr/7minutes soit un débit Dm=0,024g/s

    Je vois ici que l'enthalpie de la vapeur saturée vaut, à 100°C, en sortie de mon piston H2=2675kJ/kg soit h2=2675J/g
    Idem, je lis qu'en entrée à 1barGauge la t°=120°C mais surtout l'enthalpie de ma vapeur saturée d'entrée H1=2706J/g
    donc ΔH=31J/g ....
    et vous vous aviez calculé h1=2717kJ/kg , h2=2564kJ/kg et donc Δh=153kJ/kg , donc ça fait quand même une différence. Bon là comme j'ai dit en moyenne j'étais plutôt sous 1bar manomètre cad 2bar absolu/120°C que sous 1,5b manomètre, mais ça reste quand même beaucoup moins... là je vous dis j'ai utilisé la table des valeurs en ligne, je ne sais comment vous avez fait le calcul?

    Et donc au final si je prends mes valeurs: W=Dm.Δh=0,024gr/s x 31J/gr soit W=0,75J , et si je compte une création d'entropie due aux frottements avec un rapport de 0,6, j'obtiens W=0,75*06=0,5J
    Comme c'est un cylindre double action ça fait un travail W=1J pour un cycle, si je tourne à une vitesse sous 1 bar d'environ 1500tr/min cad 25tr/s donc Puissance=25W
    Dernière modification par fichter ; 12/08/2018 à 11h16.

  33. #26
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    mais c'est quand même un peu ironique parce que le depuis le mois de Juin je regarde la thermodynamique avec en phare le cycle de Carnot théorique, et là je m'aperçois que c'est pas la bonne formule à utiliser ^^

    • Bon aucune connaissance n'est perdue, mais si je réfléchis j'ai l'impression que parler de travail dans un cycle où le même fluide conserve sa même énergie interne en fin de cycle n'est possible que si la détente se fait à une Pression supérieure à la compression. Or on dit que ce qui produit le travail ce sont toujours des détentes et compressions isothermes. Et si on regarde les 4 grandes transfo élémentaires:
    https://www2.ac-lyon.fr/enseigne/phy...cipe_cours.pdf
    le travail lors d'une transfo isotherme à T=To=cste est W=-n.R.To.ln(V2/V1) ou W=-nR.To.ln(P2/P1)
    Et donc cette formule que j'utilisais W=-Po.(V2-V1) elle ne s'applique jamais pour une machine puisqu'en fait c'est dans le cas d'un travail isobare ?

    • Maintenant, je comprends que pour le travail de mon piston je suis dans le cas d'un cycle ouvert, donc déjà est ce que vous pouvez me dire si la notion de transformation isotherme ou adiabatique, etc. a un sens dans un cycle ouvert ?
    Et si on prend le travail comme celui produit par un Ecoulement , est ce qu'on peut appliquer la formule du rendement comme pour un cycle de Carnot vu qu'il n'est plus question de Source chaude et de source froide?
    Dernière modification par fichter ; 12/08/2018 à 11h33.

  34. #27
    petitmousse49

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    La détermination théorique de l'enthalpie massique h2 n'est pas simple.Une lecture graphique est possible dans le diagramme enthalpique de Mollier en considérant que l'entropie massique de l'eau ne varie pas puisque une entropie massique fixe correspond à une évolution à la fois adiabatique et réversible. La valeur de Δh que j'obtiens est très supérieure à la valeur réelle. Il est effectivement possible, avec un moteur aussi "rudimentaire" d'avoir un rendement isentropique de seulement de 20% .

  35. #28
    petitmousse49

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Bonjour fichter
    J'interviens peut-être un peu tard mais je viens de réaliser que mon message #27 a été rédigé avant que je ne prenne connaissance de ton message #26.
    je regarde la thermodynamique avec en phare le cycle de Carnot théorique
    Le cycle de Carnot est impossible à réaliser industriellement, même de façon approchée. Avec un gaz, les isothermes supposent des évolutions lentes avec un cylindre très bon conducteur thermique alors que les évolutions adiabatiques supposent des évolutions rapides avec un cylindre bien isolé thermiquement. Tu t'imagines concevoir la machine ? Ce cycle est étudié sur le plan théorique car il s'agit du cycle ditherme ayant le meilleur rendement théorique.
    parler de travail dans un cycle
    Si tu raisonnes sur le cycle global, tu peux appliquer les lois valides pour un système fermé.Dans les machines industrielles, le travail fourni à l'extérieur est en général obtenu par détente adiabatique d'un gaz, alors que, pour "boucler le cycle", il faut bien ensuite remonter la pression grâce à un compresseur qui lui, consomme de l'énergie mécanique et provoque une compression adiabatique. Une détente ou une compression adiabatique est facile à obtenir industriellement : puisque les transfert thermique sont lents, il suffit que l'évolution soit rapide, même si la machine n'est pas très bien isolé thermiquement. Inversement, une compression ou détente isotherme d'un gaz n'est jamais recherchée dans une machine industrielle de forte puissance puisqu'elle nécessiterait une évolution très lente et une paroi très bonne conductrice thermique (je me répète un peu mais cela est très important à comprendre). Evidemment : une détente ou une compression n'est pas isobare, donc ta formule de départ est à oublier même si elle te semblait intuitivement intéressante....
    transformation isotherme ou adiabatique, etc. a un sens dans un cycle ouvert ?
    Bien sûr ! Un fluide peut très bien traverser une machine sans échanger de chaleur ou, éventuellement en gardant une température fixe.
    est ce qu'on peut appliquer la formule du rendement comme pour un cycle de Carnot vu qu'il n'est plus question de Source chaude et de source froide?
    Si le fluide décrit un cycle, pas de problème. Si le dispositif correspond à un circuit ouvert, tu peux définir un rendement (ou efficacité thermodynamique) comme le rapport (|Puissance utile|/Puissance coûteuse) ; chaque puissance se calculant comme le produit d'un débit massique par une variation d'enthalpie massique.

  36. #29
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Aie, moi aussi je remonte le sujet, j'avais pas vu votre dernière réponse, et surtout en revérifiant je viens de voir que je viens de dire une bêtise:
    Vous aviez raison en disant : Pm=Dm.Δh car effectivement Dm est en gr/s et Δh en J/gr , donc évidemment Dm.Δh=J/s et donc c'est bien une puissance en Watt et non pas un travail comme je l'ai modifié à tort plus haut.
    Donc par cette formule du système ouvert où Dm=0,024g/s et ΔH=31J/g j'obtiens P=1W et non pas 25W comme j'ai cru calculer plus haut.

    Ce qui fait effectivement une grosse différence avec le calcul du travail en considérant le déplacement du piston sous une pression considéré constante où j'obtenais P=20W

    Bon c'est pas précis, surtout dans mon calcul du débit ce qui peut expliquer, mais tant pis.
    Dernière modification par fichter ; 26/09/2018 à 17h17.

  37. #30
    fichter

    Re : Travail et puissance machine à vapeur (piston)

    Si je cherchais à rapprocher les 2 valeurs, même en sachant que celle où je considère la Pression cste ne s'applique pas ici, ça voudrait dire que j'ai très sous estimé le débit.
    Enfin merci pour votre apport, ça m'aura fait bien avancé dans la compréhension de la théorie notamment concernant les systèmes ouverts.

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