Cycle de Rankine
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Le cycle de Rankine idéal est un cycle thermodynamique parcouru par un fluide et constitué de quatre processus réversibles :
- compression adiabatique (sans transfert thermique avec l'extérieur), détente isotherme (à température constante) à la source chaude, détente adiabatique et compression isotherme à la source froide quand il est parcouru dans le sens moteur ;
- compression adiabatique, compression isotherme à la source chaude, détente adiabatique et détente isotherme à la source froide quand il est parcouru dans l'ordre inverse, dans le sens pompe.
La différence avec le cycle de Carnot est que le fluide passe alternativement de la phase liquide à la phase vapeur : dans le sens moteur, vaporisation à la source chaude, condensation à la source froide. Cette différence majeure engendre un échauffement (détente) isobare (et non isotherme contrairement au cycle de Carnot) pour les deuxième et troisième étapes.
Ce cycle tient son nom de William John Macquorn Rankine.
Sommaire |
Cycle de Rankine idéal[modifier]
Ce cycle comporte quatre processus réversibles élémentaires :
- 1-2 : Compression isentropique (adiabatique réversible)
- 2-3 : Echauffement isobare
- 3-4 : Détente isentropique (adiabatique réversible)
- 4-1 : Refroidissement isobare
Surchauffe[modifier]
Le cycle peut être légèrement modifié en ajoutant une surchauffe avant la détente. L'échauffement continue alors du point 3 jusqu'au point 3' (vapeur surchauffée) et la détente 4-1 devient 4'-1'. Cette modification de cycle a pour intérêt d'en accroître son rendement.
Applications industrielles[modifier]
Le cycle de Rankine réel est celui de la plupart des machines thermiques dites à combustion externe actuellement utilisées : machines à vapeur pour la propulsion de bateaux, de sous-marins, ou pour la production d'électricité dans le sens moteur[1] , réfrigérateurs, climatiseurs et pompes à chaleur dans le sens inverse.
Variantes[modifier]
Il existe également le cas spécifique de cycle de Rankine organique ou le fluide n'est plus de l'eau mais un fluide organique (butane, pentane). Ce cycle est plus approprié pour des sources de chaleur de températures plus modestes.
Un autre cycle apparenté à celui-ci est le Cycle de Kalina. Du nom de son inventeur, l'ingénieur russe Aleksander Kalina, il désigne une configuration similaire à celle d'un cycle de Rankine, mais avec comme fluide un mélange de 2 espèces chimiques ou plus, typiquement de l'eau et de l'ammoniac.
Voir aussi[modifier]
Références[modifier]
- « Les réacteurs actuels en France [c'est-à-dire ceux qui y produisent 80 % de l'électricité] sont les moteurs des sous-marins atomiques américains des années 1950. En plus gros. » Interview de Bernard Laponche par Télérama n° 3205, 18 juin 2011 page 14 sq, Le risque d'accident majeur en Europe est une certitude.
