On considère un cycle d’Otto ayant un taux de compression de 10. Au début de la compression, la pression est de 100 kPa et la température est de 300 K. Le système reçoit ensuite 1400 kJ·kg^-1 de chaleur. On utilise les hypothèses de l’air standard et on considérera de plus que la température atteinte par le fluide moteur est de 800 K après la phase de détente.

Le travail net w_out associé au cycle sera de :

L’air entre à une pression de 101,325 kPa et à une température de 20˚C dans un cycle Diesel. L’air est comprimé de 1.3 à 0,1 l et se détend ensuite à pression constante à 0,15 l pendant que de la chaleur lui est ajoutée. Quel est le rendement thermique du cycle ? Admettez les hypothèses d’air standard simplifiées.

À même taux de compression :

Soit un cycle de Rankine idéal dont les limites de pression sont de 10 MPa et de 5 kPa. La température de la vapeur d’eau à l’entrée de la turbine est de 600˚C. La puissance fournie à la chaudière est de 800 kJ/s. Si les rendements isentropiques de la turbine et de la pompe sont de 85%, quel est le travail produit par la turbine ?

Soit un cycle de Rankine idéal dont les limites de pression sont de 10 MPa et de 5 kPa. La température de la vapeur d’eau à l’entrée de la turbine est de 600˚C. La puissance fournie à la chaudière est de 800 kJ/s. Si les rendements isentropiques de la turbine et de la pompe sont de 85%, quel est le travail consommé par la pompe ?

Parmi les moyens suivants, lesquels permettent d’améliorer le rendement du cycle de Rankine ?

Dans une thermopompe air-air utilisée en mode climatisation : 

En tant qu’ingénieur, vous devez concevoir une thermopompe fonctionnant en mode climatisation. Celle-ci doit permettre d’extraire une quantité de chaleur Q_L de l’intérieur d’une maison dont l’air est à 18°C. Au niveau du condenseur de la thermopompe, une quantité Q_H de chaleur doit être évacuée vers l’air extérieur qui est à 39°C (on considère en effet que le système sera installé chez un client habitant dans le Nevada).

Le coefficient de performance de la thermopompe fonctionnant dans les conditions décrites ci-dessus se calcule via la relation :

On considère le système de réfrigération à compression de vapeur idéal représenté sur la figure 1 ci-dessous. On précise que le fluide frigorigène utilisé correspond à du R-134a.

La température du réfrigérant en sortie d’évaporateur est de -40°C et la pression au niveau de l’échangeur de chaleur (points 2 et 3) est de 400 kPa. Cet échangeur permet d’évacuer la chaleur du réfrigérant au profit d’un courant d’eau liquide dont la température passe de 18°C (au point E1) à 28°C (au point E2). La puissance thermique du système de réfrigération est de 30 kW (soit= 30 kW) tandis que le travail fourni au compresseur est de 55,187 kJ/kg.

Le diagramme T-s du cycle de réfrigération est le suivant :

La correspondance entre les points A, B, C, D du diagramme ci-dessus et les points 1, 2, 3, 4 de la figure 1 est la suivante :

Un écoulement de propane est comprimé de façon adiabatique de 100 kPa et 25˚C à 0.8 MPa. Si les chaleurs massiques sont constantes, quelle est la plus basse température que le propane peut théoriquement atteindre à la sortie du compresseur ?