Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 1000 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 1000 MW avec un rendement thermique de 35 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 1000 MWη = 35%
Q̇L = MW
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​ = ?Q̇L​Ẇ = 600 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 600 MW avec un rendement thermique de 33 %. Trouvez la puissance thermique Q̇H fournie par le combustible.

Ẇ = 600 MWη = 33%
Q̇H = MW
3.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​η = 31%

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 31 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 500 °CTL = 25 °Cη = 31%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 275 °CTL​ = 35 °CEQH​ = 4800 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 275 °C et une source froide à 35 °C. Il reçoit 4800 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 275 °CTL = 35 °CQH = 4800 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 17 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 17 kW de chaleur à un système de chauffage à 21 °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 = 21 °CTL = -5 °CηII = 30%Q̇H = 17 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 20 °C alors qu’il fait 0 °C dehors, en fournissant 5 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 20 °CTL = 0 °CQ̇H = 5 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 1857 MW
  2. 2. Q̇H = 1818 MW
  3. 3. ηII = 50,46 %
  4. 4. Wmax = 2102 kJ
  5. 5. Ẇ = 5,009 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,3411 kW

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