EPREUVE N 1 SCIENCES ET TECHNIQUES DE MACHINES MARINES. (Durée : 4 heures ; Coefficient : 3)

Dimension: px

Commencer à balayer dès la page:

Download "EPREUVE N 1 SCIENCES ET TECHNIQUES DE MACHINES MARINES. (Durée : 4 heures ; Coefficient : 3)"

Anne-Sophie Michaud
il y a 6 ans
Total affichages :

1 CONCOURS DE RECRUTEMENT DE PROFESSEURS DE LYCEE PROFESSIONNEL AGRICOLE Enseignement Maritime SESSION 2009 Concours : EXTERNE Section : Mécanique Navale EPREUVE N 1 SCIENCES ET TECHNIQUES DE MACHINES MARINES (Durée : 4 heures ; Coefficient : 3) Matériel autorisé : calculatrice scientifique non programmable Aucun document n est autorisé. 1 re QUESTION (valeur = 12) Votre navire est équipé d'un moteur Diesel de propulsion, entraînant une hélice monobloc. Les caractéristiques de ce moteur sont les suivantes : Nombre de cylindre : 7. Cycle : 2 temps. Alésage : D = 850 mm. Course utile : C = 2360 mm. Vitesse de rotation : N = 102 t/mn. Puissance effective nominale : Pen = kw. Consommation spécifique (stable de 70% à 100% de Pen) : Cse = 165 g/kwh pour un combustible de PCI = 42,7 MJ.kg -1. Pression maximum : pmax = 140 bar. 1/5

2 Vous relevez à bord, à 100% de Pen, les paramètres suivants : PCI du combustible: 40,0 MJ.kg -1 Pression atmosphérique : Patm = 1 bar Température atmosphérique : 27 C Pression d'air de suralimentation : psural = 2,4 bar Température d'air de suralimentation : Tsural = 40 C Température échappement entrée turbo : Tet = 390 C Température échappement sortie turbo : Tst = 260 C Pression moyenne indiquée : pmi = 19,1 bar. Partie A : On considère que le moteur fonctionne à sa puissance effective nominale. Déterminer : 1/ la cylindrée unitaire, V, 2/ le rendement effectif, he, 3/ la consommation spécifique correspondant au combustible présent à bord, Cse, 4/ la pression moyenne effective, pme, 5/ le rendement organique, ho, 6/ le couple moteur effectif développé à l'accouplement, Cme, 7/ la consommation journalière, Cj, 8/ le rendement indiqué, hi, 9/ la puissance indiquée, Pi. 2/5

3 Partie B : On considérera que l on a : - pour l'air : Cp = 1004 J.kg -1.K -1 ; Cv = 717 J.kg -1.K -1 ; - pour les gaz d échappement : Cp = 1066 J.kg -1.K -1 ; Calculer : 1/ la masse d'air présente dans le cylindre en début de compression (on donne le rapport volumétrique de compression, ε = 15), ma, 2/ le débit d'air nécessaire au fonctionnement du moteur (on majorera le résultat de 20 % afin de tenir compte de la chasse d'air), Fair, 3/ la température de l'air à la sortie du turbo-compresseur (compression adiabatique, γ = 1,4), Tsc, 4/ la puissance dissipée dans le réfrigérant d'air, Pr-air, 5/ la puissance fournie par les gaz d'échappements à la turbine, Pgaz, 6/ le rendement du turbo-compresseur, hturbo. Partie C : Une avarie survenue à un cylindre oblige à faire fonctionner le moteur avec 6 cylindres. Pour des raisons de sécurité et d'équilibrage on ne veut pas imposer aux cylindres en état de marche un couple supérieur à 50% du couple qu'ils développaient dans les conditions normales. On considérera que le montant des forces de frottement internes au moteur reste constant. 1/ Calculez la puissance effective maximale disponible à l'accouplement, Pe, sachant que la vitesse de rotation du moteur reste fixée à 102 t/mn. 2/ En pratique, il ne sera pas possible d atteindre cette puissance. Pour quelle raison? 3/5

4 2 e QUESTION (valeur = 8) Etude d'un échangeur thermique. Nature de l'échangeur : - échangeur eau de mer - air de type méthodique, - coefficient général d échange (calculé d après les relevés réalisés aux essais), K = 75 W.m -2.K -1 - surface totale d échange (calculée d après les données constructeur), S = 100 m 2 A/ Naviguant en zone froide (Air ambient à 10 C), vou s relevez en fonctionnement (après avoir purgé l échangeur coté eau de mer) les paramètres suivants : Fluide froid : eau de mer : - température entrée : Te1 = 5 C, - température sortie : Ts1 = 15 C, - capacité calorifique massique : Cp-edm = 4180 J.kg -1.K -1, - débit : Fedm = 2,5 kg.s -1. Fluide chaud : air : - température entrée : Te2 = 200 C, - température sortie : Ts2 = 50 C, - pression entrée air : Pe2 = 3 bars, - capacité calorifique massique :Cp-air = (variable en fonction de la température) J.kg -1.K -1, - débit : Fair = inconnu. Question : L échangeur est il encrassé? Justifier votre réponse. 4/5

5 B/ Le navire doit transiter prochainement dans une zone où la température de l eau de mer est de 28 C et la température de l air égale à 30 C. Sera-t-il possible de conserver une température de sortie eau de mer inférieure à 40 C? On travaillera sur la base des paramètres suivants : Fluide froid : eau de mer : - température entrée : T e1 = 28 C, - température sortie : T s1 = inconnue, - capacité calorifique massique : Cp-edm = 4180 J.kg -1.K -1, - débit : F edm = 2,5 kg.s -1. Fluide chaud : air : - température entrée : T e2 = 220 C, - température sortie : T s2 = inconnue, - capacité calorifique massique : Cp-air = inchangé J.kg -1.K -1, - débit : F air = inconnu. 5/5

Documents pareils

P7669 MACHINE A VAPEUR MINIATURE P7669R A mouvement alternatif P7669T Turbine

P7669 MACHINE A VAPEUR MINIATURE P7669R A mouvement alternatif P7669T Turbine Caractéristiques Modèle de démonstration d un système à vapeur représentatif d un Système d Alimentation Industriel Appareil