TP L3 Physique Plate forme TTE C E S I R E Université Joseph Fourier Grenoble

De
Publié par

Niveau: Supérieur, Licence, Bac+3
TP - L3 Physique-Plate-forme TTE - C.E.S.I.R.E. - Université Joseph Fourier - Grenoble ETUDEDURÉFRIGÉRATEUR BUT DU T.P. L'objet de ce TP, qui comprend deux parties, est de : comprendre le principe de fonctionnement d'un réfrigérateur domestique, les idées de base concernant sa construction, son mode de fonctionnement et l'origine des recommandations faites aux particuliers pour allonger sa durée de vie. Mettre en évidence les analogies et les différences avec une pompe à chaleur. La machine utilisée dans cette expérience simule le compartiment d'un réfrigérateur domestique pouvant contenir des boissons, des légumes,... maintenus vers 3 à 4 ˚C. Les réglages et contrôles en cours de manipulation devront veiller à éviter des températures négatives dans la partie de l'appareil représentant la charge utile à refroidir. Dans ces conditions, dans le cas d'un réfrigérateur domestique les bouteilles pourraient exploser. Sur la machine utilisée en TP, il se formerait de la glace dans l'échangeur et la manipulation devrait être interrompue pour remettre en état les circuits ce qui peut prendre de 30 minutes à plusieurs jours suivant les dégâts occasionnés (sans parler du coût de la réparation !). La notation (? doc) signifie « Allez consultez le document annexe : classeur rouge à côté de chaque expériences ». 1. SYSTÈME FERMÉ SYSTÈME EN ÉCOULEMENT On peut distinguer 2 types de système thermodynamique : - les systèmes fermés : ces systèmes peuvent échanger de l'énergie (sous forme de chaleur ou de travail) avec l'extérieur mais n'échangent pas

  • échange de chaleur avec les sources chaude

  • chaleur

  • sortie du compresseur

  • voisinage de la température ambiante

  • système ouvert

  • pression constante

  • température constante

  • source froide


Publié le : mardi 29 mai 2012
Lecture(s) : 60
Source : physique-eea.ujf-grenoble.fr
Nombre de pages : 7
Voir plus Voir moins
Cette publication est accessible gratuitement
TP-L3Physique-Plate-formeTTE-.CE.S.I.R.E.-UnviersitéJosephFourier-Grenoble
ETUDEDURÉFRGIÉRATEUR
BUT DUT.P. L’objet de ce TP, qui comprend deux parties, est de : comprendre le principe de fonctionnement d’un réfrigérateur domestique, les idées de base concernant sa construction, son mode de fonctionnement et loriginedesrecommandationsfaitesauxparticulierspourallongersaduréedevie. Mettreenévidencelesanalogiesetlesdifférencesavecunepompeàchaleur.Lamachineutiliséedans cette expérience simule le compartiment d’un réfrigérateur domestique pouvant contenir des boissons, deslégumes,...maintenusvers3à4C.Lesréglagesetcontrôlesencoursdemanipulationdevrontveiller àéviterdestempératuresnégativesdanslapartiedelappareilreprésentantlachargeutileàrefroidir. Dans ces conditions, dans le cas d’un réfrigérateur domestique les bouteilles pourraient exploser. Sur lamachineutiliséeenTP,ilseformeraitdelaglacedansléchangeuretlamanipulationdevraitêtre interrompue pour remettre en état les circuits ce qui peut prendre de 30 minutes à plusieurs jours suivant lesdégâtsoccasionnés(sansparlerducoûtdelaréparation!). La notation ()docqueechaôtédgeàc)sielcznousngi«elAmecuanntezltdoleuessuorrexenalc: expériences».
1. SYSTÈME FERMÉSYSTÈME EN ÉCOULEMENT On peut distinguer 2 types de système thermodynamique : - les systèmes fermés : ces systèmes peuvent échanger de l’énergie (sous forme de chaleur ou de travail) avec l’extérieur mais n’échangent pas de matière. - les systèmes ouverts : ces systèmes peuvent échanger de l’énergie (sous forme de chaleur ou de travail) avec l’extérieur mais également de la matière. Parmi les systèmes ouverts, les systèmes en écou-lement permanent sont particulièrement utilisés dans nombre de moteurs et machines thermiques. Les énoncés des deux premiers principes appliqués à ces deux types de système sont résumés dans le tableau suivant. Pour les démonstrations correspondantes)odc. Système fermé Système en écoulement permanent Massemconstante Débit massiquem_constant Premier principe _ _ 4U=W+Q m_ ¢Htot=W+Q _ _ U,WetQ WetQascnupsidtsesnoW)(uesténi sontdesénergies(unité)JHtoteuu(inéteiamssqiuneénergest)gk/J Deuxième principe _ _ ¢S=Sche+Srirm_ ¢S=Sceh+Srri Exemple de machines MoteuràexplosionàallumagecommandéTurbopropulseur,turboréacteur(cycledeJoule) (moteur à essence-cycle de Beau de Centrale thermique Rochas ou Otto) (cycle de Rankine ou de Hirn) Moteur à explosion à allumage par compression Réfrigérateur, pompe à chaleur (Moteur Diesel-cycle de Diesel) (cycle de Hirn inversé)
2. RAPPEL SUR LES MACHINES THERMIQUES 2.1.re,oeifdurrcsoouchScedeau.quséontii-naDselsrvuosegadethermodynamiqu,elixesietd2éin valentes 1) La source chaude est la source qui cède de la chaleur, la source froide celle qui reçoit de la chaleur, au cours d’un cycle. 1
2)Lasourcechaudeestlasourcequiseréchauffe(quireçoitdelachaleur),lasourcefroideestla sourcequiserefroidit(quicèdedelachaleur),aucoursduncycle. Danslexempleduréfrigérateur,silonutiliseladénition1,lasourcefroideestlacuisineoùsetrouve leréfrigérateur,alorsquelutilisationdeladénition2impliquequelasourcefroideestlintérieurdu réfrigérateur. DanslasuiteduTPnousutiliseronsladénition2,plusprochedusenscommunmaisquipeutentrai-ner une confusion entre la notion de chaleur et celle de température.
2.2.imuqhtre.eurteMoUn moteur fournit du travail à l’extérieur doncWest négatif. Il prélève une quantité de chaleurQ2à la source chaude et restitue une quantité de chaleurQ1à la source froide. Le cycle est décrit dans le sens horaire.
2.3.riéf(rueurteragénihcaMqimrehte.uooppmàehclaue)rUne telle machine consomme un travail mécaniqueW, prélève une quantité de chaleurQ1à la source froide et en restitue une quantité de chaleur Q2itdansleeestdécrnomotéiressnrtgiàlouaseL.elcyccecrduahnauo(euqiaroh-it).re 2.4.Rendement.it;easet-msér"ovrehtriimree"qugrdedeanerinrptanElnuqieusouredesstuncese pératuredéquilibrenestpassensiblementmodiéeparlaquantitédénergiequonluicèdeouquon luiprélève.Lautresourceestuneenceinteisoléedevolumeniquiatteintunetempératuredéquilibre quandlénergieprélevéeoucédéeparlamachineestcompenséeparlespertesduesàlimperfectionde l’isolation. Dansunemachinefrigorique,lasourcechaudeestleréservoirthermiquesupposéinni(airde lapiècepourunréfrigérateur,circulationdeaudunclimatiseur)etlasourcefroide,levolumenià refroidir(intérieurdelarmoireetsoncontenupourunréfrigérateur,piècepourunclimatiseur).Dans unepompeàchaleur,lasourcefroideestleréservoirthermiquesupposéinni(rivièreouatmosphère) qui représente une source d’énergie gratuite (pour le compte en banque !) et la source chaude le volume niàréchauffer(habitation,piscine). Pourlesmoteurs,onpeutdénirlerendementcommelerapportdelénergieintéressante(travail W) à l’énergie qu’il a fallu payer (chaleur prise à la source chaudeQ2jours.C)reneedemtnsettuo inférieur à 1 et vaut1¡T1=T2dans le cas idéal d’un cycle de Carnot réversible. Pour les machines thermiques,onpréfèredénirunCOefcientdePerformance(COP)ouefcacité,commelerapportde lénergieintéressante(chaleurprélevéeàlévaporateurenmachinefrigorique:Q1; ou chaleur cédée au condenseur en pompe à chaleur :Q2) à l’énergie qu’il a fallu payer (travailWpartapluC.)POCeltse du temps supérieur à 1, dans le cas des machines thermiques, et vautT1=(T2¡T1)pour un réfrigérateur dans le cas idéal d’un cycle de Carnot réversible. EnpréparantceTP,vousrééchirezàladifférenceentrelecoefcientdeperformanceetlerendement thermodynamique (toujours inféieur à 1) habituellement présenté en cours.
2.5.thalEnpie.eeln,tssicsapimhlqpiseuuelhsmsreuidetuniLseesnmutilricneruetropolacitcu fermé qui subit une succession de transformations ou cycle. Ce cycle permet de faire fonctionner la machine en continu. Ce type de machine s’appelle “machine à écoulement permanent” et constitue un système ouvert. Pourlesdécrirecorrectement,considéronsunepetitepartieduuidecaloporteurconstituantunsys-tème fermé, condition nécessaire pour pouvoir appliquer le premier principe de la thermodynamique. SupposonsqueceuidepassedunétatcaratériséparlevolumeV1et la pressionP1à l’état caractérisé par le volumeV2et la pressionP2. 2
Soyez le premier à déposer un commentaire !

17/1000 caractères maximum.

Diffusez cette publication

Vous aimerez aussi