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Jules Ferry
TD 5 : Thermodynamique industrielle
T6Exercice 1 : Étude du circuit secondaire d'une centrale nucléaire (centrale MP 2016)
Le dit tableau est donné ici :
On modélise le circuit secondaire par le cycle de Rankine :
Remarque : les fluides caloporteurs (ou réfrigérants) possède une dénomination, de la part des frigoristes, assez particulière, du type
« R... ». L'eau est alors référencée sous le nom R718.
Exercice 2 : Étude d'un récepteur ditherme en régime stationnaire (centrale TSI 2016)
1. On considère une machine (M), présentant une entrée et une sortie, dans laquelle un fluide est en écoulement permanent.
Établir le premier principe sous la forme : Δh+Δec+Δ(gz)=wi+qe.
Dans toute la suite, on négligera les variations d'énergies cinétique et potentielle massiques devant les variations d'enthalpie massique.
2. On s'intéresse au détendeur. Il s'agit d'un organe sans pièce mobile. La détente est supposée adiabatique.
a) Quel argument permettrait de justifier l'adiabaticité de la transformation (4→5) dans le détendeur ? b) Montrer qu'une fonction d'état massique se conserve au cours de la transformation.
3. On s'intéresse au compresseur.
a) Calculer le travail massique indiqué wi12 reçu par le fluide de la part du compresseur. Commenter.
b) En déduire la puissance utile du compresseur.
4. Diagramme enthalpique (ou diagramme des frigoristes).
a) Représenter l'allure du cycle décrit par le fluide en plaçant les points numérotés de (1) à (6) sur le diagramme enthalpique.
b) Déterminer la valeur de la fraction massique en gaz x5 en (5).
c) Déterminer les valeurs des enthalpie et entropie massiques de liquéfaction à 299K . 5. CoP en fonctionnement chauffage (pompe à chaleur en hiver).
a) Calculer le CoP en fonctionnement chauffage.
b) Quel est l'intérêt de la désurchauffe (2→3) et du sous-refroidissement (3'→4) ? 6. CoP en fonctionnement réfrigération (climatisation en été).
a) Calculer le CoP en fonctionnement été.
b) Le compresseur serait endommagé par une entrée de liquide (« liquid shock »).
Quels sont les deux avantages de la surchauffe (6→1) ?
7. Les deux CoP déterminés précédemment sont appelés CoP thermodynamiques car ils ne prennent en compte que le cycle thermodynamique et pas le rendement r du compresseur.
On branche un wattmètre en entrée du compresseur afin de mesurer la puissance électrique consommée par le compresseur. Il affiche P=110W .
a) Déterminer le rendement r du compresseur. Commenter.
b) Calculer le CoP global de cette pompe à chaleur en fonctionnement hiver puis été.
