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EXCERCICES GI site: http://genie.industriel.iaa.free.fr Étude d'un système réfr

EXCERCICES GI site: http://genie.industriel.iaa.free.fr Étude d'un système réfrigérant à l'ammoniac (BTS 94) document proposé sur le site « Sciences Physiques en BTS » : http://nicole.cortial.net Le fluide considéré est l'ammoniac de formule NH 3 pour lequel on admettra: γ = 1 33 , , r = 489 1 1 J kg K . . − − On rappelle l'expression du travail d'une transformation polytropique d'exposant k d'un gaz parfait avec transvasement : ) v p v p ( 1 k k w k w 1 1 2 2 2 1 tr 2 1 − − = = Soit le cycle simplifié décrit par 1 kg d’ammoniac : A la sortie de l’évaporateur, la vapeur saturée sèche entre dans le compresseur à θ 1 30 = − °C, bar 2 , 1 p 1 = (état 1); elle y subit une compression adiabatique réversible jusqu'à l’état 2 où bar 20 p 2 = ; La vapeur passe alors dans le condenseur où elle se refroidit à pression constante jusqu'à liquéfaction totale; on a alors le liquide saturant (état 3); Le fluide subit, ensuite, dans le détendeur une détente isenthalpique avec retour à la pression p1 (état 4) . L'évaporation se termine à pression constante dans l'évaporateur, la chaleur absorbée par le fluide dans l'évaporateur servant à refroidir une chambre froide. Questions : 1° question : Placer sur le diagramme enthalpique de l'ammoniac ci-joint les états 1, 2, 3 et 4. 2° question : Déterminer graphiquement leurs enthalpies massiques h1, h2 , h3 et h4 ainsi que la température θ 2 . 3° question : Étude de la compression 1 → 2 : a) Si on admet que l'ammoniac est un gaz parfait donner la relation entre 1 p , 1 V , 2 p et 2 V correspondant à la compression 1 → 2 décrite précédemment; en déduire l'expression de 1 2 T / T en fonction du taux de compression 1 2 p / p . b) Calculer la température 2 ' T que devrait avoir l'ammoniac en fin de compression. c) En réalité, on peut comparer cette compression à une compression polytropique d'exposant k : calculer k. 4° question : Étude du cycle de l'ammoniac : a) A l'aide du diagramme, évaluer le travail de transvasement tr 2 1 w fourni par la compression, supposée isentropique, par kg de fluide. G.I. D4.13/Chapitre 4 La machine frigorifique Cours de Richard MATHIEU 1 EXCERCICES GI site: http://genie.industriel.iaa.free.fr b) Dans le cas d'une compression polytropique d'un gaz parfait d'exposant k = 1,11, quel serait ce travail ? Le comparer au résultat précédent. c) Evaluer, à l'aide du diagramme, la quantité de chaleur échangée encre 1 kg d'ammoniac et le condenseur ( 3 2 q ) et l'évaporateur ( 1 4 q ). d) Déterminer graphiquement la chaleur latente de vaporisation de l'ammoniac à C 30 1 ° − = θ . e) En appliquant le premier principe de la thermodynamique, montrer que le travail échangé par le fluide pendant un cycle est tr 2 1 w . f) Définir et calculer le coefficient de performance de la chambre froide. G.I. D4.13/Chapitre 4 La machine frigorifique Cours de Richard MATHIEU 2 EXCERCICES GI site: http://genie.industriel.iaa.free.fr G.I. D4.13/Chapitre 4 La machine frigorifique Cours de Richard MATHIEU 3 uploads/Industriel/ d4-13-ch4-machine-frigorifique-bts94-pdf.pdf