Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​Q̇L​ = 1,86 kWẆ = 0,6 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 1,86 kW tandis que son compresseur consomme 0,6 kW. Trouvez son coefficient de performance COPR.

Q̇L = 1,86 kWẆ = 0,6 kW
COPR =
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 10 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,5 fournit 10 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 4,5Q̇H = 10 kW
Ẇ = kW
3.Moyen
TH​ = 30 °CTL​ = 0 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 2 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 0 °C en extrayant 2 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 0 °CTH = 30 °CQ̇L = 2 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​η = 37%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 500 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Son rendement thermique réel est de 37 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 500 °CTL = 25 °Cη = 37%
ηII = %
5.Difficile
TH​ = 850 °CTL​ = 20 °CEQH​ = 1200 kJQL​ = 672 kJW = 528 kJ

Un moteur thermique reçoit 1200 kJ de chaleur d’une source à 850 °C, produit 528 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 20 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 850 °CTL = 20 °CQH = 1200 kJW = 528 kJ
Sgen = kJ/K
6.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 6 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 22 °C alors qu’il fait -10 °C dehors, en fournissant 6 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 22 °CTL = -10 °CQ̇H = 6 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. COPR = 3,1
  2. 2. Ẇ = 2,222 kW
  3. 3. Q̇H = 2,22 kW
  4. 4. ηII = 60,22 %
  5. 5. Sgen = 1,224 kJ/K
  6. 6. Ẇmin = 0,6505 kW

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