I.INIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH

Ecole Nationales des Sciences appliquées

Filière Génie Industriel (cycle ingénieure 2è'" année;

Fès le 05-12-2013

Contrôle de : Machines Thermiques

ETUDE D'UN TURBOMOTEUR

DONNEES :

R: 8,32 JlmollK, Masse volumique molaire de l'air p :1,3Kg/m3, Vol.rme molaire normalde l'air Yç:22,4llmol, pouvoir calorifique du carburant : 48000 IU/Kg

*t*,1.**rf*{.*,f!f4.,F:Ftl.,l.r8rt{(,1.*rË{.,f*{.**rfrl.*,1.r1.,1.***,f*:trS***:t***,t*:f*:&**,f****:1.***:t,$,t:1.******

Le fonctionnement théorique d'un turbomoteur peut être décrit à l'aide du cycle de Joule,composé de deux adiabatiques séparées par deux isobares. Le fluide décrivant le cycle est l'airqui sera considéré ici comme un gazparfait. Il subit les transformations suivantes :

- Une compression adiabatique réversible fait passer l'air de l'état A (P1,V1,T1) àl'étatB (Pz,Vz,Tz) Pr : I bar et Tr :OoC

Un échauffement isobare fait passer I'air de l'état B à l'état C (P3,V3,T3) lors de lacombustion du carburant qui est injecté dans la chambre de combustion. On prendraT:: 1504oC

- L'air se détend ensuite de façon adiabatique réversible jusqu'à l'é*,ât D (Pa,YcTa)- L'air subit enfin un refroidissement isobare de l'état D à l'état A.

Ouestion IReprésenter le cycle dans un diagramme (P,V) puis dans un diagramme (T,S)

Ouestion 2

Etablir I'expression du rendement théorique de ce cycle en fonction de T1, T2, T3 et Ta

En déduire l'expression de ce rendement en fonction de x: P2lPl etde y: Cp/Cv. On prendra

T:1,4

Ouestion 3

Calculez le rendement théorique de ce cycle pour x:24, Calculez le rendement réel sachantqu'il est égal à 52% fu rendement théorique

Ouestion 4

On appelle d le débit du turbomoteur ( c'est la masse d'air qui traverse le turbomoteur en uneseconde) d:75Kÿs. Après avoir calculé T2, calculezlaquantité de chaleur reçue par l'air enune seconde au cours de la phase BC du cycle. En déduire la puissance développée par lemoteur, l'exprimer en unité du système international et en Ch. Calculez la consommationhoraire de ce moteur

UNMR.§ÏTE SIBI MûT{A&,SMED BEN AËBE§,LÀÉI Ee tr9-S4"?Si-3

EcoEe Nationale des Sciences ÂppliquéesFr Y. MûUR.AB

FiÂièrc Méeatronique (Lère anmée cycle imgén*.eur)

Examee de: Machimes Thermiqares

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ETUPE SU §YCL§ D'UI§ VE§{TCULE J9IESET, .

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diesrâr,ffi er#*p$E*e { f * f (§} }.

II. Ëxprirnm le rerdmrpnt t*6ori6re du cyeÏe §iessl sn f,str§tion :

e) d.ffi ternperatures T'tr, T2, T3, T4, *t da ***ffi*ier* isentrepiq*e y.

b) du tarprde c*nryxr*mi*ntç, du t*ux dsdé**rrt* rd ft *s Y.c) applücæiemæur#gue.

TII, §éterminor à"vitesss roeldmab :

a) lc rnmrke d* eyclc* p*r s*.enÉ*bi ie *herxiuprëosnl pm I* v*fuim:le petd*ttt lâ d.tsés d'a* *yckc) kmae**dÊ car&r§,sffi æ!*tÉcà*haq*s *yale.6) le pi*u*nra lu*xlmaÏë d,c c* m*teur *t*w}, s*ppo*d id**ï"

UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH F'èS IE 15-06'2012

ECOLE NATIONALE DES SCIENCES APPLIQUEES

Pr Y. Mourad

Fitière Mécatronique 11è'" année cycle ingénieur)Examen de : Machines thermiques

A.ETUDE D'UNE POMPE A CHALEUR

Afin de maintenir une température idéale de 19oC à I'intérieur d'un centre sportif, on

estimes les dépenses calorifiques à 2x108 calories par jour lorsque la température

extérieure est de 7 oC. Cetapport de chaleur peut être réalisé de plusieurs façons :

1) Par conversion de l'énergie électrique en énergie calorifique

Directement au moyen de résistances chauffantes (effet joute) . Quelle est en KWH, larl

consommation éIectrique quotidienne ?

Indirectement à I'aide d'une pompe à chaleur utilisant le centre comme source chaude et

l'air extérieur comme §ource froide

Quelle est en K\ilH la consommation électrique quotidienne lorsque la pompe

fonctionne suivant :

a:Le cycle de Carnotb-Le cycle de Joule décrit par un gaz assimilé à un gaz parfùt pour le quel P/Pe = 2 et

T=lr4Comparez les deux consommations et conclure

Comparez les deux types de conversions directe et indirecte puis conclure.

2) Par combustion,du mazoute dans une chaudière :

La chaleur sert à chauffer directement I'eau du chauffage central. Quelle est en litres laL-

co[sommation quotidienne en mazout sachaut que le pouvoir calorifique est del8500\_KcalpaM

B- MACHINE A GLACE

Une machine frigorifique fonctionne selon un cycle réversible de Carnot entre deux

sources de chaleur I'une à OoC et I'autre à 20oC. La chaleur de fusion de la glace étant

de 80 KcaUKg, calculez la quantité de glace formée par KWH dépensé. Quelle est

I'efficacité de la machine

c- LTQUTDE FRTGORIGENE (BONUS)

I)onnez la formule chimique du : RLll2, R134a

t iæ -fj'à-",-

Fès le 03-06-2013

-'-")

UNIVERSITE SIDI MOHAMED BE}[ ABDELLAH

Ecole Nationale des Sciences Appliquées

Filière Mécatronique

Pr Y. Mourad

Examen de : Machines Thermiques

On adopte le modèle de moteur Diesel suivant : une même quantité d'u2.paz parfait de

coefficiànt isentropiquey: !,40 décrit de manière quasistatique et en équilibre mécanique

avec I'extérieur un cycle ABCD: Les évolutions AB et CD sont adiabatiques réversibles;

l,évolution BC modélisl la phase de combustion provoquée par f inflammation spontanée du

mélange par gne évolutiôn isobare au cours de laquelle le gaz reçoit un transfert

thermique-ec en provenance d'une source chaude fictive ; l'évolutionDAest modélisée par

une evotution isoôhore au contact de I'atmosphère jouant ie rôle de source froide.

On donne À: 8,314 J.K-t.mol-t.Le tableau ci-dessous résume les dorurées concernant les differents états dtt gaz.

A B C .,D ,-

p enbar 1,00

Zen K 323 954

V enL 2.40 a,24 2,40

1. Compléter le tableau, en déterminant les volumes, températures et pressions des

élats A, B, C et D.

Tracer l'allure du cycle décrit par Ie gaz dans un diagramme de Clapeyron- On ne

recherchera pas à respecter une échelle précise.

Calculer le nombre ru de moles de gazqui évolue.

Calcuier les capacités thermiques à volume constant et à pression constante.

Calculer les travaux et les transferts thermiques reçus par le gaz' av cours de

chacune des évoiutions AB, BC, CD et DA.

Définir le rendement thermodynamique ft du moteur Diesel, le calculer et le

comparer à I'efficacité d'un moteur de Carnot fonctionnant entre deux sources de

température égales à T,t et 76. Quelles conclusions pouvez-vous tirer sur les

transferts thermiques et pourquoi ?

2.

-r-

4.

5.

6.