Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 500 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 500 MW avec un rendement thermique de 35 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 500 MWη = 35%
Q̇L = MW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3500 kJQL​ = 2100 kJW

Un moteur thermique reçoit 3500 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2100 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 3500 kJQL = 2100 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 350 °CTL​ = 35 °CEQH​QL​η = 30%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 350 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Son rendement thermique réel est de 30 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 350 °CTL = 35 °Cη = 30%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 250 °CTL​ = 40 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 250 °C et une source froide à 40 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 250 °CTL = 40 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 10 kWQ̇L​Ẇ = ?

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

TH = 22 °CTL = -10 °CQ̇H = 10 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 350 °CTL​ = 10 °CEQH​ = 2900 kJQL​ = 2117 kJW = 783 kJ

Un moteur thermique reçoit 2900 kJ de chaleur d’une source à 350 °C, produit 783 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 10 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 350 °CTL = 10 °CQH = 2900 kJW = 783 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 928,6 MW
  2. 2. η = 40 %
  3. 3. ηII = 59,35 %
  4. 4. ηmax = 40,14 %
  5. 5. Ẇmin = 1,084 kW
  6. 6. Sgen = 2,823 kJ/K

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