Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​Q̇L​ = 3,45 kWẆ = 2,3 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 3,45 kW tandis que son compresseur consomme 2,3 kW. Trouvez son coefficient de performance COPR.

Q̇L = 3,45 kWẆ = 2,3 kW
COPR =
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 15 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,5 fournit 15 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 3,5Q̇H = 15 kW
Ẇ = kW
3.Moyen
TH​ = 750 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​η = 39%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 750 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Son rendement thermique réel est de 39 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 750 °CTL = 25 °Cη = 39%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 450 °CTL​ = 40 °CEQH​ = 4700 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 450 °C et une source froide à 40 °C. Il reçoit 4700 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 450 °CTL = 40 °CQH = 4700 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 55 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 5,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 5,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 55 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -5 °C. Son COP réel vaut 35 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 55 °CTL = -5 °CηII = 35%Q̇H = 5,5 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = -20 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -20 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 25 °CTL = -20 °CQ̇L = 1 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. COPR = 1,5
  2. 2. Ẇ = 4,286 kW
  3. 3. ηII = 55,04 %
  4. 4. Wmax = 2665 kJ
  5. 5. Ẇ = 2,873 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,1778 kW

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