0122-4ACh3. Temps d’ébullition dans une enceinte adiabatique

A l’intérieur d’une chaudière parfaitement isolée, de forme cylindrique, se trouve de l’eau liquide. L’enceinte a un diamètre de 1 m et initialement la colonne d’eau a une hauteur de 2 m. Un agitateur permet de maintenir une température uniforme dans la cuve. On néglige l’apport énergétique de cet agitateur et Une soupape (non représentée) limite la pression à 2 bars dans cette cuve.

Fig.: Cuve aux parois adiabatiques

A l’instant initial (t = 0s), la masse d’eau est M0 , la température est de 10°C, lorsqu’on démarre la chauffe, réalisée par une résistance électrique qui injecte une puissance constante de Pe = 300 kW. On note <T(t)> la température moyenne dans la cuve, qui dépend du temps. Dans un premier temps, cette chauffe va permettre de monter cette température à 120°C, température d’ébullition sous 2 bars.

1-) Notez que cette question peut être résolue de plusieurs façons. Utilisez ici, le premier principe appliqué aux systèmes ouverts pour déterminer le temps qu’il faudrait pour atteindre l’ébullition.

2-) L’énergie transmise par la résistance électrique sert à vaporiser l’eau liquide. En effet, l’eau absorbe progressivement la chaleur de l’élément chauffant, ce qui accroît l’agitation de ses molécules. Une fois qu’une quantité suffisante d’énergie a été absorbée (chaleur latente de vaporisation notée Lv (J.kg-1)), une partie des molécules se vaporisent. On notera pour cette partie que la condition initiale correspond à la formation de la première bulle de vapeur. A cet instant, t = 0s et h(t) = H0. A l’équilibre (120°C ; 2 bar), on donne l’enthalpie spécifique de l’eau liquide et de l’eau vapeur: hL = 503,8 kJ.kg-1 ; hV = 2705,9 kJ.kg-1.

a- Calculer la chaleur latente de vaporisation Lv (kJ.kg-1) à l’équilibre (120°C ; 2 bar).

b- Déterminer (expression littérale et application numérique) le temps nécessaire pour que toute l’eau s’évapore.

2 commentaires sur « 0122-4ACh3. Temps d’ébullition dans une enceinte adiabatique »

Votre commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l’aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion /  Changer )

Photo Google

Vous commentez à l’aide de votre compte Google. Déconnexion /  Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l’aide de votre compte Twitter. Déconnexion /  Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l’aide de votre compte Facebook. Déconnexion /  Changer )

Connexion à %s