2 Quatre fonctions élémentaires

Ces machines sont toutes les trois traversées par des fluides thermodynamiques, de l'eau sous forme liquide ou vapeur dans la première, de l'air et des gaz brûlés dans la seconde, un réfrigérant dans la troisième.

Ce qui est particulièrement remarquable, c'est que, même si les solutions techniques mises en œuvre sont très variées comme nous avons pu le voir, ces fluides ne sont soumis qu'à quatre types de transformations distinctes :

• des compressions ;
• des détentes avec production de travail ;
• des détentes sans production de travail ;
• des changements de température (échauffements et refroidissements).

Quatre fonctionnalités seulement suffisent ainsi à décrire le fonctionnement de ces machines.

• les compressions peuvent être réalisées le fluide étant liquide ou gazeux. Dans le premier cas le composant est une pompe, dans le second un compresseur ;
• les détentes avec production de travail sont généralement réalisées dans des turbines ;
• les détentes sans production de travail prennent place dans des vannes ou détendeurs ;
• les échauffements peuvent être effectués soit dans des chambres de combustion ou des chaudières, soit dans des échangeurs de chaleur. Les refroidissements se font généralement dans des échangeurs de chaleur.

Ce constat a une portée très générale : dans tous les moteurs, le fluide qui circule est successivement comprimé, chauffé, détendu et refroidi, et, dans toutes les machines réceptrices, il est comprimé, refroidi, détendu et chauffé.

Notons enfin, et ceci est très important en pratique, que l'écoulement des fluides qui traversent ces composants s'effectue soit de manière cyclique dans les turbines, pompes et compresseurs, soit en continu dans les autres.

Dans ce qui suit, nous montrerons comment caractériser ces transformations sur le plan thermodynamique. Pour cela nous nous intéresserons à une petite quantité de fluide et nous chercherons à déterminer l'évolution de ses propriétés thermodynamiques au cours de ces transformations. Sur le plan pratique, il suffit de connaître ce que l'on appelle son état à l'entrée et à la sortie des composants pour en déduire les performances de la machine complète.