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MINI CONTRÔLE 2
Automne 2012
DÉPARTEMENT DE GÉNIE MÉCANIQUE
MEC1210 THERMODYNAMIQUE
Une application industrielle requiert de l’air à haute pression, mais à basse température. On
propose le système illustré sur la figure ci-dessous. Un compresseur adiabatique avec un
rendement isentropique de 82.002% comprime un débit de 0.1 kg/s d’air atmosphérique entrant à
101.299 kPa et 25oC (état 1) jusqu’à une pression de 1075.6 kPa (état 2). L’air passe ensuite
dans un échangeur de chaleur sans mélange pour être refroidi jusqu’à une température de 27oC
(état 3). Le fluide de refroidissement utilisé est le réfrigérant 134a (R134a), qui entre dans
l’échangeur à 100 kPa et -20oC (état 4) pour en sortir à une température de 10oC (état 5).
L’échangeur de chaleur perd 150 kJ/min ( Q atm ) à l’atmosphère, dont la température (Tatm) est
constante à 25o C.
Les dispositifs opèrent en régime permanent. On peut négliger les pertes de pression dans
l’échangeur ainsi que les variations d’énergie potentielle et cinétique dans le compresseur et dans
l’échangeur. L’air peut être considéré comme un gaz parfait à chaleurs massiques variables avec
R= 0.2870 kJ/kgK.
On demande de :
a) Déterminer la puissance ( W c ) requise pour faire fonctionner le compresseur (en kW).
(3 points)
b) Déterminer le débit massique de R134a requis pour refroidir l’air jusqu’à l’état 3
(en kg/s). (3 points)
c) Calculer le taux de génération totale d’entropie (en kW/K). (4 points)
Bonus (2 points)
d) Montrez les états et évolutions de l’air et du R134a sur des diagrammes T-s.
Tatm = 25°C
Wc
échangeur
de chaleur
Q atm
compresseur
adiabatique
2
air
3
air
Q air  R134a
1
4
5
R134a
R134a
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MINI CONTRÔLE 2, AUTOMNE 2012
MEC1210-THERMODYNAMIQUE
Pour un gaz parfait à chaleurs massiques variables : s2  s1  s2  s1  R ln
o
o
P2
P1
Propriétés thermodynamiques de l’air comme gaz parfait
Propriétés thermodynamiques du réfrigérant 134a – table de saturation
Propriétés thermodynamiques du réfrigérant 134a – tables de vapeur surchauffée
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