Après un chapitre qui présente le nouveau paradigme pédagogique, nous introduisons dans la première partie les concepts essentiels qu'il faut comprendre pour étudier les cycles de trois technologies énergétiques de base : la centrale à vapeur, la turbine à gaz et la machine frigorifique. L'approche choisie suit une présentation appelée CFER pour Composants, Fonctions et Évolutions de Référence, où nous commençons par décrire les architectures de ces différentes technologies et les solutions technologiques mises en œuvre. Nous montrons ensuite que malgré leur diversité, les composants n'assurent que quatre fonctions principales, correspondant elles-mêmes à trois évolutions de référence subies par les fluides qui les traversent.

Cette analyse, d'abord fonctionnelle, débouche sur la notion essentielle d'évolutions de référence, modèles de comportement des fluides dans les machines, et conduit tout naturellement à l'étude des propriétés de ces fluides.

L'approche est la plus légère possible afin de réduire les difficultés que rencontrent les débutants lorsqu'ils apprennent à modéliser, progressivement et par l'exemple, les technologies de conversion de la chaleur. Nous montrons en particulier que l'on peut présenter l'essentiel des concepts sans utiliser une fonction d'état qui peut être difficile à bien comprendre, l'entropie.

Après avoir introduit quelques notions essentielles de thermodynamique, les échanges énergétiques d'un système avec son environnement sont analysés et le premier principe de la thermodynamique est présenté.

La représentation des cycles dans le diagramme (h, ln (P)) permet de visualiser les phénomènes physiques en jeu et les quelques évolutions de référence subies par les fluides de travail.

La manière dont ces cycles peuvent être modélisés avec le progiciel Thermoptim fait l'objet d'explorations dirigées de modèles préconstruits.

Une fois que nous avons montré aux apprenants comment ils peuvent modéliser les cycles thermodynamiques simples, la deuxième partie leur fournit des compléments théoriques, méthodologiques et technologiques qui seront utilisés lors des études des cycles plus complexes présentés dans les tomes 2 et 3.

Les compléments théoriques présentés dans la partie 2 concernent la combustion, les échangeurs de chaleur, l'entropie et l'exergie.

Ils présentent deux méthodes puissantes développées au cours des dernières décennies, la méthode du pincement et l'établissement de bilans exergétiques. Ici aussi, notre approche contraste avec celles qui sont habituellement utilisées. L'utilisation de structures productives permet en effet d'automatiser très largement la construction de ces bilans exergétiques, limitant ainsi considérablement la difficulté de l'exercice et les risques d'erreur.

Les compléments technologiques concernent les composants des installations à vapeur : chaudières, générateurs de vapeur, turbines à vapeur et tours de refroidissement.

Date de parution prévue : 15 janvier 2023

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