rendement en thermodynamique

Un rendement (symbole r) est un rapport entre une notion (souvent énergétique) en fin de phénomène et la même notion au début dudit phénomène

 

RENDEMENT d'APPAREILS PRODUISANT ÉNERGIE

Le rendement est le rapport (r) entre travail restitué Wr(utilisable à la fin du phénomène) et le travail moteur Wa apporté (au début).

Le travail perdu ou absorbé par frottement ou autres pertes, entre le début et la fin est  Wp = Wa – Wr

Le rendement est  r = Wr / Wa   ce qui peut aussi s’écrire r = 1 - (Wp / Wa)

Comme le rendement est un rapport, on peut aussi bien comparer des puissances (P),

donc  r = aussi Pr / Pa

Rendement des machines à compresser

C'est le rapport : (puissance produite) / (puissance fournie à la machine en amont)

Rendement d'une turbine à vapeur  moyenne 0,40

Rendement des piles à combustible(à pression constante)

r = 1 - T.ΔS / ΔH - ΔEp / ΔH

T(K)= température absolue

Δ = variations

r(%)= rendement (en pratique # 80%)

S(J/K)= entropie

H(J)= enthalpie

Ep(J)= énergie de polarisation

Rendement d'une centrale thermique  moyenne 0,30

Rendement des moteurs thermiques:

r = 1- [1 / (i*z)(γ -1)]

i*z est le taux de compression qui est le rapport entre les volumes avant et après la compression et γ la constante adiabatique

-pour les moteurs à essence : r vaut en théorie de 0,45 à 0,50

et en réel de 0,25 à 0,32

-pour les diesels, r en théorie vaut de 0,60 à 0,65 et en réel de 0,36 à 0,42

 

RENDEMENT THERMODYNAMIQUE

-le rendement de Carnot (ou rendement thermique) est le rendement de principe thermodynamique rC = (Tc - Tf) / Tc

avec Tc = température de source chaude et Tf = celle de source froide)

C'est en fait le rapport (travail fourni) / (quantité de chaleur perdue par la source chaude)

Le complément (Tf/ Tc) est l’anergie, c’est à dire l’énergie qui ne se convertit pas utilitairement

-le rendement de conversion d'une énergie primaire ayant pour but de produire de l'électricité

La production d'électricité présente les rendements ci-après (en fonction de la source de production):

-transformation simple en électricité, depuis un combustible : 40%

-combustion d'un combustible avec récupération d'électricité pour chaleur : 75%

-groupe électrogène : 45%

-turbine à gaz : 55% (si petit format) à 75% (si gros format)

-éolienne : 33%

 

FAUX RENDEMENT : le COP

Notion ressemblant à un rendement , le coefficient d'efficacité calorifique (ou frigorifique) ou coefficient of performance (COP)

est le rapport (puissance produite) / (différence entre puissance produite- puissance rejetée) ou bien :

chaleur transférée rapportée au travail initialement apporté

Par exemple pour un réfrigérateur, si on pompe Pc dans la source chaude et on rejette Pf dans la source froide, le coeff. d'efficacité sera Pc / (Pc - Pf)

Le coeff. d'efficacité est maximal quand le système est réversible

Cette efficacité est toujours > 1 (ce qui indique que ce n'est pas un rendement)