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Mécanique des milieux continus et thermodynamique techniques : application aux turbomachines : cours avec exercices corrigés
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HYDROGEN ON-BOARD PRODUCTION BY MEANS OF ENGINES WASTE HEAT RECOVERY AND ITS USAGE AS A SUPPLEMENTARY FUEL
No full textInternational audienceWhen the problems of industrial pollution and global warming are discussed one of the main concerns is related to the CO2 emission. The fuels prices continuously increasing and the depletion of the oil reserves demand solutions for improving internal combustion engines efficiencies. Therefore, the engines research and development activities aiming to reduce the harmful effects on environment are currently divided into two main directions: the alternative fuels usage, and the reduction of fuel consumptions by means of different techniques, the waste heat recovery being one of them. In the alternative fuels domain, hydrogen represents a promising candidate due to its combustion characteristics and to its no-carbon based emissions. As a mean to recover the engines wasted heat, thermoelectricity and Rankine cycles are some possibilities, but due to the higher efficiency of the Rankine cycle in comparison to the current thermoelectric materials intrinsic conversion ratio, Rankine cycle represents a more effective choice. The present paper considers a merger of the two possible solutions: hydrogen on-site, safe and adequate production by means of water electrolysis and its usage as a supplementary fuel, and the recovery of wasted heat by means of a Rankine cycle for power electricity production based on a steam turbine coupled with an electric generator. Simulations of the combined cycles performed with the AVL Boost code emphasize how the combined power and hydrogen production could improve the engines overall efficiency and how could be reduced their CO2 emissions
Optimisation numérique des paramètres géométrique de l’échangeur d’un système de Rankine sur un moteur de tracteur agricole
No full textInternational audienceLa réduction des émissions de CO2 des moteurs à combustion interne de l’avenir est un objectif important des constructeurs. La récupération d’énergie des gaz d’échappement par cycle de Rankine est une méthode permettant d’améliorer l’efficacité globale des moteurs. Un moteur de tracteur agricole a été retenu pour le développement d’un tel système. Ce moteur est particulièrement bien approprié car l’étude expérimentale préliminaire du fonctionnement du tracteur a montré que le moteur fonctionne à vitesse constante et au voisinage de la pleine charge. Une première étude [1] nous a permis de déterminer l’enthalpie des gaz d’échappement pour certains points de fonctionnement. D’après les résultats obtenus, l’enthalpie varie entre 50kW et 80kW. La température des gaz d’échappement se situe dans la gamme 700 – 800K. Ces valeurs sont obtenues pour un fonctionnement type du tracteur. Cet article étudie numériquement l’influence des paramètres géométriques (dimension, volume, surface de transfert de la chaleur, etc.) sur l’efficacité de l’échangeur ainsi que sur l’échappement du moteur. En particulier on montre que l’efficacité de transfert peut être augmentée par une diminution de la température moyenne du fluide froid du cycle de Rankine. De plus, pour chaque valeur du volume de l’échangeur il existe une valeur de surface de transfert optimale au-delà de laquelle la chaleur transférée reste constante. Enfin le volume de l’échangeur a un impact significatif sur la contrepression et la puissance effective du moteur. Cette influence augmente avec la vitesse du moteur
Optimisation numérique des paramètres géométrique de l’échangeur d’un système de Rankine sur un moteur de tracteur agricole
No full textInternational audienceLa réduction des émissions de CO2 des moteurs à combustion interne de l’avenir est un objectif important des constructeurs. La récupération d’énergie des gaz d’échappement par cycle de Rankine est une méthode permettant d’améliorer l’efficacité globale des moteurs. Un moteur de tracteur agricole a été retenu pour le développement d’un tel système. Ce moteur est particulièrement bien approprié car l’étude expérimentale préliminaire du fonctionnement du tracteur a montré que le moteur fonctionne à vitesse constante et au voisinage de la pleine charge. Une première étude [1] nous a permis de déterminer l’enthalpie des gaz d’échappement pour certains points de fonctionnement. D’après les résultats obtenus, l’enthalpie varie entre 50kW et 80kW. La température des gaz d’échappement se situe dans la gamme 700 – 800K. Ces valeurs sont obtenues pour un fonctionnement type du tracteur. Cet article étudie numériquement l’influence des paramètres géométriques (dimension, volume, surface de transfert de la chaleur, etc.) sur l’efficacité de l’échangeur ainsi que sur l’échappement du moteur. En particulier on montre que l’efficacité de transfert peut être augmentée par une diminution de la température moyenne du fluide froid du cycle de Rankine. De plus, pour chaque valeur du volume de l’échangeur il existe une valeur de surface de transfert optimale au-delà de laquelle la chaleur transférée reste constante. Enfin le volume de l’échangeur a un impact significatif sur la contrepression et la puissance effective du moteur. Cette influence augmente avec la vitesse du moteur
HYDROGEN ON-BOARD PRODUCTION BY MEANS OF ENGINES WASTE HEAT RECOVERY AND ITS USAGE AS A SUPPLEMENTARY FUEL
No full textInternational audienceWhen the problems of industrial pollution and global warming are discussed one of the main concerns is related to the CO2 emission. The fuels prices continuously increasing and the depletion of the oil reserves demand solutions for improving internal combustion engines efficiencies. Therefore, the engines research and development activities aiming to reduce the harmful effects on environment are currently divided into two main directions: the alternative fuels usage, and the reduction of fuel consumptions by means of different techniques, the waste heat recovery being one of them. In the alternative fuels domain, hydrogen represents a promising candidate due to its combustion characteristics and to its no-carbon based emissions. As a mean to recover the engines wasted heat, thermoelectricity and Rankine cycles are some possibilities, but due to the higher efficiency of the Rankine cycle in comparison to the current thermoelectric materials intrinsic conversion ratio, Rankine cycle represents a more effective choice. The present paper considers a merger of the two possible solutions: hydrogen on-site, safe and adequate production by means of water electrolysis and its usage as a supplementary fuel, and the recovery of wasted heat by means of a Rankine cycle for power electricity production based on a steam turbine coupled with an electric generator. Simulations of the combined cycles performed with the AVL Boost code emphasize how the combined power and hydrogen production could improve the engines overall efficiency and how could be reduced their CO2 emissions
Optimisation numérique des paramètres géométrique de l’échangeur d’un système de Rankine sur un moteur de tracteur agricole
No full textInternational audienceLa réduction des émissions de CO2 des moteurs à combustion interne de l’avenir est un objectif important des constructeurs. La récupération d’énergie des gaz d’échappement par cycle de Rankine est une méthode permettant d’améliorer l’efficacité globale des moteurs. Un moteur de tracteur agricole a été retenu pour le développement d’un tel système. Ce moteur est particulièrement bien approprié car l’étude expérimentale préliminaire du fonctionnement du tracteur a montré que le moteur fonctionne à vitesse constante et au voisinage de la pleine charge. Une première étude [1] nous a permis de déterminer l’enthalpie des gaz d’échappement pour certains points de fonctionnement. D’après les résultats obtenus, l’enthalpie varie entre 50kW et 80kW. La température des gaz d’échappement se situe dans la gamme 700 – 800K. Ces valeurs sont obtenues pour un fonctionnement type du tracteur. Cet article étudie numériquement l’influence des paramètres géométriques (dimension, volume, surface de transfert de la chaleur, etc.) sur l’efficacité de l’échangeur ainsi que sur l’échappement du moteur. En particulier on montre que l’efficacité de transfert peut être augmentée par une diminution de la température moyenne du fluide froid du cycle de Rankine. De plus, pour chaque valeur du volume de l’échangeur il existe une valeur de surface de transfert optimale au-delà de laquelle la chaleur transférée reste constante. Enfin le volume de l’échangeur a un impact significatif sur la contrepression et la puissance effective du moteur. Cette influence augmente avec la vitesse du moteur
BIOCARBURANT ET DEMARRAGE A FROID :APPLICATION AU MOTEUR DIESEL D'AUTOMOBILE
No full textInternational audienceLes biocarburants sont aujourd'hui considérés comme une réelle alternative aux carburants pétroliers même s'ils ne pourront probablement jamais les substituer complètement. Outre la réduction d'une dépendance chronique au pétrole du secteur des transports, ils permettent également une diminution des émissions de gaz à effet de serre.L’utilisation des esters méthyliques d'huiles végétales (EMHV) dans les moteurs diesel pourrait être plus intéressante en Europe du fait que le marché européen des carburants est marqué par une domination croissante de la consommation de gazole.A cause des caractéristiques physico-chimiques du biodiesel, le démarrage à froid est plus difficile que celui des moteurs diesel classiques. Ceci a un effet négatif sur son utilisation pratique et sur l’acceptation du biodiesel sur le marché. Ces problèmes sont encore plus accrus pour le moteur diesel de puissance spécifique élevée du fait que son taux volumétrique de compression doit être réduit à cause de l’augmentation du rapport de compression du compresseur de suralimentation.Par conséquence, l’objectif de cette étude est de quantifier la détérioration des performances de démarrage à froid (-200C) d’un moteur diesel alimenté avec différents mélanges de biocarburant + gazole. Aussi, il a été étudié l’influence sur le démarrage à froid de l’injection des substances volatiles tel que l’éther dans le collecteur d’admission.L’effet d’utilisation du biocarburant sur la prestation de démarrage à froid d’un moteur diesel est analysé par la variation au cours du temps des paramètres suivants : régime instantané du moteur, tension batterie et intensité du courant, masse de carburant injecté, pression instantané à l’intérieur du cylindre et dispersion cyclique. Pour tirer les conclusions, tous ses paramètres ont été analysés durant les phases de cranking, stabilisation et ralenti
“Enquête sur l’auteur. Entretien avec Pierre Bayard”
No full textInternational audience05/04/2019 “Enquête sur l’auteur. Entretien avec Pierre Bayard” [“Investigation into the Author. Interview with Pierre Bayard”], event for bachelor’s and master’s students in French and comparative literature, Lorraine University
SELECTION DU FLUIDE DE TRAVAIL D'UN CYCLE DERANKINE-HIRN EN FONCTION DU PROFIL DE TEMPERATURE DE LA SOURCE CHAUDE
No full textInternational audienceCette étude constitue un travail préliminaire pour la conception d’un démonstrateur de système de récupération de chaleur sur les gaz d’échappement d’un moteur thermique, basé sur le cycle de Rankine-Hirn. Une analyse de la source chaude a permis d’identifier une zone de fonctionnement offrant le potentiel de récupération optimal. Un modèle de cycle de Rankine-Hirn a permis le calcul de la puissance délivrable par le système de récupération de chaleur en fonction de la température de la source chaude et pour différents fluides de travail. Ce modèle a permis de comparer les performances de différents fluides et d’en faire une sélection. L'analyse de la source chaude montre que le fluide le plus adéquat pour l’application envisagée, est l'éthanol. Il apparaît que chaque fluide offre des performances optimales pour une plage restreinte de température de la source chaude
SELECTION DU FLUIDE DE TRAVAIL D'UN CYCLE DERANKINE-HIRN EN FONCTION DU PROFIL DE TEMPERATURE DE LA SOURCE CHAUDE
No full textInternational audienceCette étude constitue un travail préliminaire pour la conception d’un démonstrateur de système de récupération de chaleur sur les gaz d’échappement d’un moteur thermique, basé sur le cycle de Rankine-Hirn. Une analyse de la source chaude a permis d’identifier une zone de fonctionnement offrant le potentiel de récupération optimal. Un modèle de cycle de Rankine-Hirn a permis le calcul de la puissance délivrable par le système de récupération de chaleur en fonction de la température de la source chaude et pour différents fluides de travail. Ce modèle a permis de comparer les performances de différents fluides et d’en faire une sélection. L'analyse de la source chaude montre que le fluide le plus adéquat pour l’application envisagée, est l'éthanol. Il apparaît que chaque fluide offre des performances optimales pour une plage restreinte de température de la source chaude
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