Conversion et Transfert d’Énergie 4A

0112-4ACh2. Vaporisation de l’eau dans une chaudière

La formule de Duperay permet d’estimer la valeur de la pression de vaporisation en fonction de la température, pour une pression comprise entre 1 et 40 bar et avec une précision inférieure à 0,50 %. Considérons une chaudière cylindrique de section S, remplie d’eau (voir figure ci-dessous). On chauffe cette enceinte de 100°C à 200°C.…

0113-4ACh2. Vitesse débitante d’un mélange Liquide-Vapeur dans une canalisation

L’enthalpie et le volume spécifique d’un mélange sont calculés à partir d’une pondération en titre des enthalpie/volume spécifiques des phases liquide et vapeur. Considérons une canalisation de diamètre 20 cm, dans laquelle circule de la vapeur d’eau saturante, sous une pression de 1 bar, en équilibre à la température de 100°C. Le débit massique est…

0114-4ACh2. Diagramme de Clapeyron d’un système liquide-vapeur

On désigne par P, la pression du système liquide-vapeur et par v, son volume massique. 1-) Représenter l’allure du diagramme de Clapeyron (P,v) de l’eau. Représenter sur ce même diagramme l’allure de l’isotherme critique Tcri et l’allure d’une isotherme quelconque T < Tcri. 2-) Indiquer sur le diagramme, les domaines liquide (L), liquide-vapeur (L+V) et…

0115-4ACh2. Enthalpie et entropie d’un mélange liquide-vapeur

On s’intéresse ici à l’enthalpie et à l’entropie d’un kilogramme (1kg) de fluide. L’eau liquide étant très peu compressible et de volume massique négligeable par rapport au volume massique de l’eau vapeur, on admet dans cette partie que son état ne dépend que de la température T. La capacité thermique massique ce de l’eau liquide…

0116-4ACh2. Détente adiabatique réversible d’un système liquide-vapeur

On dispose d’un cylindre indéformable muni d’un piston. Le cylindre et le piston ont des parois calorifugées. Le piston est initialement fixé dans une position qui délimite un volume V = 10 L dans le cylindre. L’introduction d’une masse m = 10 g d’eau dans le cylindre permet d’obtenir un système liquide-vapeur en équilibre à…

0118-4ACh2. Modèle de fonctionnement d’une turbine à vapeur

Le circuit secondaire d’une centrale nucléaire comporte les éléments suivants  : un générateur de vapeur,une turbine,un condenseur,une pompe d’alimentation. Dans la suite de ce problème, tous les calculs se rapporteront à une masse m = 1kg de fluide. On utilisera aussi les données du tableau ci-dessous : Les transformations subies par l’eau dans ce circuit…

0120-4ACh2. Machine Frigo : Fonctionnement d’une Pompe à Chaleur

Le cycle de l’eau d’une Machine Frigorifique (voir figure ci-dessous) est abordé dans cette application. La capacité thermique massique de l’eau liquide est ceau. La température critique étant de 647 K. L’eau dans l’état D est à la température T1 = 288 K sur la courbe de rosée. L’eau subit les transformations réversibles suivantes :…

0121-4ACh2. Cycle de Rankine

Le cycle de Rankine dont le schéma de principe est présenté sur la figure ci-dessous, est beaucoup utilisé dans la Marine : propulsion des sous-marins nucléaires, porte-avions Charles-de-Gaulle. Il existe deux contraintes importantes au fonctionnement de cette machine à savoir :  avoir une chaufferie la plus fiable et la plus compacte possible et grande attention…