Sujet du devoir

Bonjour j'aimerai que vous m'aidiez à mon devoir de physique que je dois rendre pour aujourd'hui. Je vous remercie par avance <3

EXO 1

Afin de compenser les pertes thermiques d'une maison, la puissance thermique fourni par la pompe à chaleur air-air doit être Pc = -20 kW pour une puissance électrique consommée Pe = -4 kW.
La pompe à chaleur fonctionne entre deux sources :

- la source chaude, constituée de l'intérieur de la maison à la température Tc = 22°C.
- la source froide, constitué de l'extérieur à la température Tf = 6,5°C.

Le fluide frigorigène qui circule à l'intérieur de la pompe à chaleur échange, au cours d'un cycle :

- les quantités de chaleurs Qc et Qr avec respectivement les sources chaude et froide.

- le travail mécanique W avec le compresseur.

1°) Exprimer l'expression mathématique du premier principe de la thermodynamique appliqué au fluide frigorigène.

2°) Enoncer le deuxième principe de la thermodynamique.

3°)
a- Que signifie le signe COP pour une pompe à chaleur ?
b- Calculer le COP de la PAC ( Rappel : E = P * t )
c- Calculer l'efficacité e de la PAC.
d- Calculer l'énergie thermique Qe fournie par la pompe en 6h de fonctionnement. Donner le résultat en Joules ( J ) et en KWh.
e- En déduire l'énergie mécanique W fourni par le compresseur durant ces 6h.


EXO 2

L'évaporateur de la PAC est constitué d'un échangeur thermique à contre courant dont la surface d'échange thermique est S = 8.10 puissance (-3). A l'entrée de l'évaporateur, le fluide frigorigène est à la température Θ = 80°C. A la fin de l'échange de calories entre le fluide frigorigène et l'air, la température du fluide descend à 50°C, et celle de l'air passe de 20°C à 30°C. C'est cet air à 30°C qui est envoyé dans la maison par l'intermédiaire des ventilo-convecteurs.

DONNEES :

- capacité thermique massique du fluide frigorigène : c = 211 J.°C(-1).kg(-1)
- débit massique du fluide frigorigène : D = 225 Kg / h
- capacité thermique massique de l'air : c' = 1004 J.°C (-1).kg(-1)

1°) Calculer le flux thermique Φ, cédé par le fluide frigorigène à l'air.

2°) En considérant le cas d'un échangeur parfait, en déduire le débit massique D de l'air.

3°) Calculer les différences de température T1 et T2 aux extrémités de l'échangeur.

4°) Calculer la moyenne logarithmique des différences de températures aux extrémités de l'échangeur.

Rappel : ΔTm = (ΔT1 - ΔT2) ÷ Ln (ΔT1 / ΔT2)

5°) Calculer le coefficient global d'échange thermique K de l'évaporateur.