Cycle de Stirling, thermodynamique, machine frigorifique, pompe à chaleur, énergie thermique, puissance, température, circuit de refroidissement, énergie mécanique, coefficient de performance, vitesse de rotation, débit massique, débit volumique
Ce TP a été proposé en troisième année de licence de Physique fondamentale et applications. Il porte sur les machines thermiques.
[...] les températures initiales et finales de la source chaude ? la masse de source chaude ? la capacité de chaleur massique de la source chaude : II 1 Volume Temps Débit Incertitude =volume/temps = débit mesuré -débit moy / débit moy Mesure 1 10mL = 10-5 m3 10, 35 9,7.10-7 0,05 Mesure 2 10-5 9,58 10,4.10-7 0,13 Mesure 3 10-5 13,55 7,4.10-7 0,19 Débit moyen : 9,2.10-7 m3.s-1 II 2 T = 28°C II 3 Fréquence Variation de la température Travail des forces de frottement La température initiale est celle de l'eau de refroidissement en amont (mesurée en III = 28°C pour les 4 calculs La température finale est celle mesurée en amont après stabilisation Voir les calculs ci-dessous 1 28 - 28 = 0 0,00 2 28,4 - 28 = 0,4 0,08 3 28,6 - 28 = 0,6 0,08 4 29,1 - 28 = 1,1 0,11 P = Wf / f avec ? [...]
[...] Cycle de Stirling : machine frigorifique et pompe à chaleur I. Travail préliminaire II. Expérience pour déterminer le travail des forces de frottement III. Expérience pour déterminer le coefficient de performance du moteur à air chaud fonctionnant en machine frigorifique I 1 I 1 Etape : L'air est juste déplacé par le piston déplaceur mais le volume de gaz est constant c'est donc une transformation isochore. Donc pas de transfert d'énergie mécanique au niveau du gaz. Le gaz se refroidit au contact de la source froide. [...]
[...] / = 9,2.10-4 kg.s-1 : capacité de chaleur massique de l'eau = 4,19 k?. Wf est demandé en Joules donc on convertit Ceau = (le est une différence de température donc le résultat est le même en °C ou en K.) II 4 Le travail des forces de frottements augmente régulièrement avec la vitesse de rotation, sur cette plage de fréquence, mais la variation ne semble pas linéaire. Les pertes seront donc plus importantes à un régime de fonctionnement supérieur. [...]
[...] Leurs valeurs minimales sont obtenues pour une fréquence de l'ordre de autour de 3,5 Hz, qui correspond à la valeur maximale du COPfroid , ce qui correspondrait au fonctionnement optimal en machine frigorifique, pour cette gamme de fréquence testée. III 3 Les mesures de la température n'ont pas été faites au-delà de 2 min 47 s. On observe que la courbe de températures s'infléchit au cours du temps, après une baisse plus rapide de 0 à 1 minute. Il aurait fallu poursuivre les mesures sur un temps plus long jusqu'à la stabilisation de la température pour bien déterminer la température minimale : elle se situe donc en dessous de 8°C. [...]
[...] Le gaz cède de l'énergie thermique QC soit à la culasse (pompe à chaleur) soit au circuit d'eau (machine frigorifique): QC 0 ) I 2 La puissance P fournie à l'eau de refroidissement correspondant à la quantité de chaleur en délivrée à la masse d'eau en kg) par unité de temps (en secondes) soit : : capacité de chaleur massique de l'eau = 4,19 k?. [...]
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