TD de thermodynamique Série n° 6 IAV >> El M 1/2 année 2005-2006 série N° 6 INSTITUT AGRONOMIQUE ET VETERINAIRE HASSAN II UNITE DE PHYSIQUE Exercice 1 : 3 Un récipient de volume V = 1 m fermé, contient de l’air humide dont les caractéristiques sont : la température t1 = 20 °C, la pression P = 1 bar et l’humidité relative ϕ 1 = 0,5 . 1- Calculer l’humidité absolue x1 ? 2- Comment faut-il faire varier la température, à volume constant, pour amener cet air à la saturation ? Exercice 2 : Un cylindre de volume V1 = 2 dm3 fermé par un piston, contient initialement de l’air humide à la température t1=15 °C, à la pression P1 = 1 bar, et à l’humidité relative ϕ 1 = 0,2. 1- Quelle augmentation de pression isotherme (piston lentement enfoncé dans le cylindre) faut-il faire subir à cet air pour l’amener à la saturation ?. 2- Calculer la masse d’eau liquide par Kg d’air sec qui apparaît si la variation de la pression réalisée est égale à 1,25 fois celle qui est juste suffisante pour provoquer la saturation ?. Exercice 3 : De l’air humide qui se trouve dans un état initial, caractérisé par sa température t1 = 18 °C, sa pression P1 = 1 bar et son humidité relative ϕ 1 = 0,8 , est refroidi à pression constante et sans échange de matière avec le milieu extérieur jusqu’à la température de 4 °C . 1- Quelle est la production d’eau liquide par Kg d’air sec ? 2- Quelle est la quantité de chaleur à soustraire à cet air humide par Kg d’air sec ? 3- A partir de quelle température un brouillard commence-t-il à se former ? . Exercice 4 : Soit un air humide non saturé, de caractéristiques ( P, t , x ). 1- Calculer la masse molaire équivalente Mx en fonction de x et représenter graphiquement . 2- Calculer le volume par Kg d’air sec et le volume par Kg d’air humide V0 en fonction de P, t et x Exercice 5 : De l’air humide a pour caractéristiques : P = 1 bar , t = 80°C et ϕ = 0,5 . Calculer le taux de saturation et comparer à l’humidité relative . On donne : Ps,80 = 473,6 Exercice 6 : Même énoncé qu’en 4 ; utiliser le diagramme ( h , x ) . IAV >> El M TD de thermodynamique Série n° 6 2/2 Exercice 7 : On considère de l’air humide, dont les caractéristiques sont : t1 = 75 °C, ϕ 1 = 0, 6, utilisé dans un séchoir à pression constante voisine de 1 bar. Au contact des produits à sécher l’air se charge et devient saturé sans excès de vapeur d’eau, puis quitte le séchoir à la température de 70 °C. Quelle est, par Kg d’air sec présent dans l’air de circulation, la masse d’eau enlevée aux produits à sécher ? Exercice 8 : Une mesure de l’état hygrométrique de l’air ambiant, effectuée à l’aide d’un hygromètre à condensation, donne tr = 14 °C, alors que la température ambiante est t = 34 °C (la pression est voisine de 1 bar ). Déterminer x , ϕ et h ? Exercice 9 : Une mesure de l’état hygrométrique de l’air ambiant, effectuée à l’aide d’un psychromètre à deux thermomètres, donne th = 23,4 °C, alors que la température ambiante est t = 32 °C ( la pression est voisine de 1 bar ). Déterminer x , ϕ et h ? Exercice 10 : On désire chauffer l’air d’une serre tout en la débarrassant d’une partie de la vapeur qu’il contient, pour cela on envisage le dispositif fonctionnant avec les hypothèses suivantes : ♣ L’air humide (température t0) est aspiré dans un premier échangeur E1 (température t1) d’où il en ressort asséché à la (température t1). on a t0 = 27 °C et t1 = 18 °C. ♣ L’air asséché passe dans un deuxième échangeur de chaleur E2 d’où il ressort à la température t1 = 40 °C. ♣ Une pompe à chaleur est disposée entre les «sources » E1(t1 )et E2(t2 ). Son efficacité est e = 3,6. On considérera que l’air évolue à pression constante P0 =1 atm ;que la quantité d’eau condensée est de 3,51/h, et que la variation d’enthalpie de l’eau liée à cette condensation est He (t1) – Hv (t0) = -600 Kcal/kg. La capacité calorifique de l’air est Cp = 7 cal /mole.°K Déterminer le débit d’air (nombre de moles traversant l’appareil par heure) ? Calculer le rendement global pour le réchauffement de l’air ?