Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 15 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,9 fournit 15 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 2,9Q̇H = 15 kW
Q̇L = kW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4800 kJQL​ = 2880 kJW

Un moteur thermique reçoit 4800 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2880 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4800 kJQL = 2880 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 650 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​η = 44%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 650 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Son rendement thermique réel est de 44 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 650 °CTL = 30 °Cη = 44%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 350 °CTL​ = 15 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 350 °C et une source froide à 15 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 350 °CTL = 15 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 15 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 22 °C alors qu’il fait -10 °C dehors, en fournissant 15 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 22 °CTL = -10 °CQ̇H = 15 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 7 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 20 °C alors qu’il fait 0 °C dehors, en fournissant 7 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 20 °CTL = 0 °CQ̇H = 7 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 9,828 kW
  2. 2. η = 40 %
  3. 3. ηII = 65,51 %
  4. 4. ηmax = 53,76 %
  5. 5. COPmax = 9,223
  6. 6. Ẇmin = 0,4776 kW

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