Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​ = ?Q̇L​Ẇ = 150 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 150 MW avec un rendement thermique de 45 %. Trouvez la puissance thermique Q̇H fournie par le combustible.

Ẇ = 150 MWη = 45%
Q̇H = MW
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 19 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,7 fournit 19 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 2,7Q̇H = 19 kW
Q̇L = kW
3.Moyen
TH​ = 25 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 1,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 5 °C en extrayant 1,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 5 °CTH = 25 °CQ̇L = 1,5 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 200 °CTL​ = ?EQH​ = 4700 kJQL​ = 2713 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 4700 kJ de chaleur d’une source à 200 °C et en rejette 2713 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 200 °CQH = 4700 kJQL = 2713 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1,5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -10 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1,5 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 28 °CTL = -10 °CQ̇L = 1,5 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 45 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 17 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 17 kW de chaleur à un système de chauffage à 45 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -10 °C. Son COP réel vaut 45 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 45 °CTL = -10 °CηII = 45%Q̇H = 17 kW
Ẇ = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇H = 333,3 MW
  2. 2. Q̇L = 11,96 kW
  3. 3. Q̇H = 1,608 kW
  4. 4. TL = −0,03171 °C
  5. 5. COPmax = 6,925
  6. 6. Ẇ = 6,531 kW

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