Comment mesurez-vous la perte d’énergie dans les processus thermodynamiques ?

1 Analyse de la première loi

Une façon de mesurer la perte d’énergie est d’utiliser la première loi de la thermodynamique, qui stipule que le changement d’énergie d’un système est égal au transfert de chaleur et au transfert de travail. En appliquant la première loi à un volume de contrôle ou à une masse de contrôle, vous pouvez calculer la perte d’énergie comme la différence entre les flux d’énergie d’entrée et de sortie. Par exemple, dans une turbine à vapeur, la perte d’énergie est la différence entre l’enthalpie de la vapeur d’entrée et l’enthalpie de la vapeur de sortie plus la sortie de travail.

2 Deuxième analyse de la loi

Une autre façon de mesurer la perte d’énergie est d’utiliser la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que l’entropie d’un système et de son environnement augmente ou reste toujours constante. En appliquant la deuxième loi à un volume de contrôle ou à une masse de contrôle, vous pouvez calculer la génération d’entropie, qui est une mesure de l’irréversibilité ou de l’énergie gaspillée dans un processus. Par exemple, dans un échangeur de chaleur, la génération d’entropie est la différence entre l’entropie des flux de fluide chaud et froid à l’entrée et à la sortie.

3 Analyse de l’exergie

Une façon plus complète de mesurer la perte d’énergie est d’utiliser l’analyse exergie, qui combine les première et deuxième lois de la thermodynamique et tient compte de l’environnement de référence. L’exergie est le travail utile maximal qui peut être obtenu à partir d’un système ou d’un écoulement, et il dépend de la température, de la pression et de la composition chimique du système ou de l’écoulement et de l’environnement de référence. En appliquant l’analyse d’exergie à un volume de contrôle ou à une masse de contrôle, vous pouvez calculer la destruction d’exergie, qui est la différence entre les flux d’exergie d’entrée et de sortie. Par exemple, dans une chambre de combustion, la destruction d’exergie est la différence entre l’exergie chimique du mélange de combustible et d’air et l’exergie thermique des gaz de combustion.

5 Erreurs de mesure

Lorsque vous mesurez la perte d’énergie dans les processus thermodynamiques, vous devez être conscient des sources et des effets des erreurs de mesure, qui peuvent affecter la précision et la fiabilité de vos résultats. Ces sources comprennent l’étalonnage et la résolution des instruments, l’acquisition et le traitement des données, les perturbations et les fluctuations environnementales, ainsi que les hypothèses et les simplifications. Pour réduire les erreurs de mesure, vous devez utiliser des instruments appropriés et bien calibrés, des techniques d’échantillonnage et de calcul de la moyenne adéquates, des méthodes d’installation et de blindage appropriées, ainsi que la propagation des erreurs et l’analyse des incertitudes.

6 Applications de mesure

Les méthodes et outils de mesure de la perte d’énergie dans les processus thermodynamiques peuvent être appliqués à divers scénarios pratiques et théoriques, tels que la conception et l’optimisation de systèmes et de composants thermodynamiques, l’évaluation et la comparaison des performances et de l’efficacité thermodynamiques, l’identification des sources de perte et de gaspillage d’énergie et le développement de nouvelles technologies thermodynamiques. Ce faisant, vous pouvez identifier les domaines à améliorer, réduire les pertes d’énergie et tester de nouvelles solutions.