TD de Thermodynamique Faculté des hydrocarbures et de la chimie

TD de Thermodynamique
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Faculté des hydrocarbures et de la chimie Groupe : IEX05
Série N° 4: Propriétés des Substances Pures et Machines Thermiques
Exercice 1
Déterminer l’état (phase) de l’eau aux conditions suivantes, et représenter sur
des diagrammes PV et TV.
(a) p =5 bar, T= 151.9°C. (b) p =5 bar, T= 200°C.
(c) T =200°C. p= 2.5 MPa. (d) T= 160°C, p =4.8 bar.
Exercice 2
Déterminer le titre d’un mélange liquide-vapeur de l’eau à 100°C avec un volume
spécifique de 0.8 m3/kg.
Exercice 3
Un mélange liquide-vapeur de l’eau à la température de 300°C et occupant un
volume de 0.05 m3. Les masses of liquide saturé et la vapeur saturée sont 0.75 kg
and 2.26 kg, respectivement.
Déterminer le volume spécifique du mélange.
Exercice 4
5 Kg d’eau sont contenus dans un réservoir rigide à une pression initiale de 20
bars et un titre de 50%. On chauffe le réservoir jusqu'à qu’il ne contient que de la
vapeur saturée.
Déterminer le volume du réservoir et la pression finale.
Exercice 5
2000 Kg d’eau à l’état de liquide saturé à 150°C, sont chauffé dans un réservoir
rigide fermé jusqu’à l’état final où la pression est 2.5 MPa.
Déterminer la température finale, le volume du réservoir, et schématiser le
processus sur un diagramme PV.
Exercice 6
La vapeur est contenue dans une enceinte rigide. Initialement, la pression et la
température de la vapeur sont 15 bars et 240°C. la température diminue à cause
d’un échange de chaleur avec le milieu extérieur.
- Déterminer la pression du début de la condensation, et la fraction de la vapeur
qui s’est condense quand la température atteint 100°C.
- Quel est la fraction du volume occupée par le liquide sature à l’état final?
Exercice 7
Un système piston-cylindre avec des bloqueurs (voir figure)
contient initialement 0.3 kg de vapeur à l’état: 1.0 MPa and 400°C.
La position des bloqueurs correspond à 60 pourcent du volume
initial. On refroidit la vapeur, Déterminer le travail de compression
si l’état final est:
(a) 1.0 MPa and 250°C. (b) 500 kPa.
(c) déterminer la température à l’état final dans la partie (b).
Exercice 8
Un cylindre fermé et isolé est divisé en deux compartiments par une partition.
Un compartiment contient 2.5 kg d’eau liquide à 60°C and 600 kPa, l’autre
compartiment est vide. La partition est maintenant enlevée, et l’eau se détend
pour occuper tout le volume du cylindre.
Déterminer la température finale de l’eau et le volume du cylindre si la pression
finale pressure est 10 kPa.

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Exercice 9
Une enceinte isolé et rigide contient 2 kg d’un mélange liquid-
vapeur d’eau à 100 kPa. Initialement, trios quarts de la masse est
en phase liquide. Une résistance électrique est placée dans
l’enceinte et le courant passe à travers jusqu’à la vaporisation
complète du liquide.
Déterminer la variation de l’entropie de l’eau pendant cette opération.
Exercice 10
Un cylindre fermé et isolé est divisé en deux compartiments par
une partition. Un compartiment contient 1.5 kg d’eau liquide à
60°C and 300 kPa, l’autre compartiment est vide. La partition est
maintenant enlevée, et l’eau se détend pour occuper tout le volume
du cylindre.
Déterminer la variation de l’entropie de l’eau pendant ce
processus, si la pression finale pressure est 15 kPa.
Exercice 11
L’air parcourt un cycle d’Otto simple avec un rapport de compression égal à 9.
Au début de la compression, p1 =95 kPa et T1 = 37°C. La masse de l’air est 3 g, et
la température maximale du cycle est 1020 K. Déterminer
(a) la chaleur rejetée. (b) Le travail net. (c) le rendement thermique du cycle.
Exercice 12
Les conditions au début de la compression dans un cycle Diesel utilisant l’air
sont fixes à p1 = 200 kPa, T1 = 380 K. le rapport de compression est 20, et la
chaleur reçue par unité de masse égale 900 kJ/kg. Déterminer :
1- La température maximale et le rapport de combustion.
2- Le travail net massique et le rendement thermique.
Exercice 13
L’Air entre un compresseur d’un cycle de Brayton simple à 100 kPa et 300 K,
avec un débit volumique de 5 m3/s. La température d’entrée de la turbine égale
1400 K. pour un rapport de compression de 8. Déterminer
1- le rendement thermique du cycle.
2- le travail de compression, et la puissance nette développée par le cycle en kW.