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Document de 1 Mo, dans Sciences Physiques/Leçons/Leçon 18_Thermodynamique industrielle

Leçon 17 : diagrammes d'état des fluides réels purs

Leçon 18 : thermodynamique industrielle

Notions :

• travail indiqué massique d’une machine ; bilan d’énergie
• premier et deuxième principes pour un écoulement stationnaire unidimensionnel d'un système à une entrée et une sortie
• compresseur, pompe et turbine calorifugés
• échangeur thermique calorifugé
• détendeur calorifugé
• cycles industriels pour les moteurs, les réfrigérateurs et les pompes à chaleur.

Capacités :

• Relier la notion de travail indiqué massique à la présence de parties mobiles. Établir un bilan de puissance pour un circuit hydraulique ou pneumatique avec ou sans pompe.
• Établir et utiliser les premier et deuxième principes formulés avec des grandeurs massiques. Identifier les termes à négliger en fonction du contexte étudié. Relier l'entropie massique créée aux causes d'irréversibilité.
• Établir et exploiter la variation d'enthalpie massique pour une transformation réversible dans le cas d'un compresseur et d'une turbine calorifugés.
• Établir et exploiter la relation entre les puissances thermiques reçues par les deux écoulements dans le cas d'un échangeur thermique calorifugé double flux.
• Établir et exploiter la nature isenthalpique de la transformation dans le cas d'un détendeur calorifugé.
• Repérer, pour une machine dont les éléments constitutifs sont donnés, les sources thermiques, le sens des échanges thermiques et mécaniques. Relier le fonctionnement d’une machine au sens de parcours du cycle dans un diagramme thermodynamique. Exploiter des diagrammes et des tables thermodynamiques pour déterminer les grandeurs thermodynamiques intéressantes. Définir et exprimer le rendement, l'efficacité ou le coefficient de performance d’une machine. Citer des ordres de grandeur de puissances thermique et mécanique mises en jeu pour différentes tailles de dispositifs.

Leçon 17 : diagrammes d'état des fluides réels purs

Notions :

• enthalpie et entropie de changement d'état
• titre massique
• diagramme de Clapeyron, diagramme des frigoristes et diagramme entropique.

Capacités :

• citer l’ordre de grandeur de l’enthalpie massique de vaporisation de l’eau
• calculer l'énergie récupérable par transfert thermique lors d’une liquéfaction isobare ; relier l’entropie de changement d’état à l’enthalpie de changement d’état
• utiliser la règle des moments
• représenter, pour le diagramme de Clapeyron, l'allure des courbes isothermes et isentropiques
• exploiter un diagramme fourni pour déterminer une grandeur physique.

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Leçon 15 : statique des fluides

Leçon 16 : fluide en écoulement stationnaire dans une conduite

Notions :

• grandeurs eulériennes ; régime stationnaire
• lignes et tubes de courant ; débit massique ; débit volumique
• fluides parfaits ; fluides newtoniens : notion de viscosité
• relation de Bernoulli
• perte de charge singulière et régulière.

Capacités :

• décrire localement les propriétés thermodynamiques et mécaniques d’un fluide à l’aide des grandeurs intensives pertinentes
• exprimer le débit massique en fonction de la vitesse d’écoulement ; exploiter la conservation du débit massique le long d’un tube de courant
• justifier l'intérêt d'utiliser le débit volumique pour l'étude d'un fluide incompressible en écoulement.
• citer des ordres de grandeur de viscosité de gaz et de liquides (air, eau et lubrifiant) ; exploiter les conditions aux limites du champ de vitesse d’un fluide dans une conduite. Relier qualitativement l’irréversibilité d’un écoulement à la viscosité
• définir un volume et une surface de contrôle ; établir et exploiter la relation de Bernoulli pour un fluide parfait, incompressible en écoulement stationnaire
• modifier la relation de Bernoulli en tenant compte d’un terme de dissipation d’énergie fourni.