Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 16,5 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,7 fournit 16,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 3,7Q̇H = 16,5 kW
Q̇L = kW
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 600 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 600 MW avec un rendement thermique de 25 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 600 MWη = 25%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 750 °CTL​ = 15 °CEQH​QL​η = 54%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 750 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 15 °C. Son rendement thermique réel est de 54 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 750 °CTL = 15 °Cη = 54%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 600 °CTL​ = 20 °CEQH​QL​η = 46%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 600 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Son rendement thermique réel est de 46 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 600 °CTL = 20 °Cη = 46%
ηII = %
5.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 15 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 20 °C alors qu’il fait 0 °C dehors, en fournissant 15 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 20 °CTL = 0 °CQ̇H = 15 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 55 °CTL​ = 5 °CHPQ̇H​ = 12,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 12,5 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 = 12,5 kW
Ẇ = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 12,04 kW
  2. 2. Q̇L = 1800 MW
  3. 3. ηII = 75,17 %
  4. 4. ηII = 69,25 %
  5. 5. COPmax = 14,66
  6. 6. Ẇ = 5,442 kW

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