Qu’est-ce que le Cycle d’Ericsson – Théorie et efficacité – Définition

Cycle Ericsson

Le cycle Ericsson doit son nom à l’inventeur américano-suédois John Ericsson , qui a conçu et construit de nombreux moteurs thermiques uniques basés sur divers cycles thermodynamiques. Il est à l’origine de l’invention de deux cycles de moteur thermique uniques et du développement de moteurs pratiques basés sur ces cycles.

Son premier cycle thermodynamique, « le premier cycle Ericsson », s’appelle désormais « cycle Brayton », c’est en fait le cycle fermé de Brayton, qui est couramment appliqué aux moteurs à turbine à gaz à cycle fermé modernes.

Le deuxième cycle Ericsson est ce qu’on appelle maintenant le cycle Ericsson. Le deuxième cycle Ericsson est similaire au cycle Brayton, mais utilise de la chaleur externe et intègre l’ utilisation multiple d’un refroidissement intermédiaire et d’un réchauffage . En fait, cela ressemble à un cycle de Brayton avec un nombre infini d’étapes de réchauffage et de refroidissement intermédiaire dans le cycle. Par rapport au cycle de Brayton, qui utilise la compression et l’ expansion adiabatiques , un cycle Ericsson idéal consiste en des processus de compression et d’ expansion isothermes , associés à une régénération de chaleur isobare entre eux. L’application de refroidissement intermédiaire, la régénération de la chaleur et la combustion séquentielle augmentent considérablementefficacité thermique d’une turbine, en fait, l’efficacité thermique du cycle idéal Ericsson est égale à l’ efficacité Carnot .

On suppose (dans un cas idéal) que chaque refroidisseur intermédiaire ramène le fluide de travail à la température ambiante T ₁ et que chaque réchauffeur réchauffe le fluide de travail à la température T ₃ . Le régénérateur est efficace à 100% et permet d’obtenir l’apport de chaleur pour le processus 2 → 3 à partir de la chaleur rejetée dans le processus 4 → 1 . Comme il n’est pas nécessaire de transférer de la chaleur (Q _add ) dans le processus 2 → 3, toute la chaleur ajoutée de l’extérieur se produirait dans les réchauffeurs et toute la chaleur rejetée dans l’environnement se produirait dans les refroidisseurs intermédiaires. Comme on peut le voir sur la photo, dans ce cas, toute la chaleur ajoutée se produirait lorsque le fluide de travail est à sa température la plus élevée , T ₃et toute la chaleur rejetée aurait lieu lorsque le fluide de travail est à sa température la plus basse , T ₁ . Puisque les irréversibilités sont présumées absentes et que toute la chaleur est fournie et rejetée de manière isothermique , le rendement thermique d’un cycle Ericsson idéal peut être calculé à partir de ces températures:

où:

• η _Carnot  est l’efficacité du cycle Carnot, c’est-à-dire le rapport = W / Q _H du travail effectué par le moteur à l’énergie thermique entrant dans le système à partir du réservoir chaud.
• T _C est la température absolue (Kelvins) du réservoir d’eau froide,
• T _H est la température absolue (Kelvins) du réservoir chaud.

Bien que les procédés thermodynamiques du cycle Ericsson diffèrent de celles du cycle de Carnot, les deux cycles ont la même valeur de l’ efficacité thermique lors du fonctionnement entre les températures T _H et T _C .