Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 50 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 50 MW avec un rendement thermique de 55 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 50 MWη = 55%
Q̇L = MW
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 50 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 50 MW avec un rendement thermique de 35 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 50 MWη = 35%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 600 °CTL​ = 40 °CEQH​ = 3600 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 600 °C et une source froide à 40 °C. Il reçoit 3600 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 600 °CTL = 40 °CQH = 3600 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 28 °CTL​ = 0 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 4,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 0 °C en extrayant 4,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 28 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 0 °CTH = 28 °CQ̇L = 4,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 30 °CTL​ = -20 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1,5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -20 °C dans une cuisine à 30 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1,5 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 30 °CTL = -20 °CQ̇L = 1,5 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 35 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 18,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 18,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 35 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -5 °C. Son COP réel vaut 30 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 35 °CTL = -5 °CηII = 30%Q̇H = 18,5 kW
Ẇ = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 40,91 MW
  2. 2. Q̇L = 92,86 MW
  3. 3. Wmax = 2309 kJ
  4. 4. Q̇H = 4,961 kW
  5. 5. COPmax = 5,063
  6. 6. Ẇ = 8,005 kW

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