SINCE 2012 GROUPE IPES PREPARATION INTENSIVE AUX CONCOURS ENSET, ENS, IUT, FGI, ENSP, ENSPT, ENSTP, ISS, EGEM, IMIP

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Valérie Fabienne Grondin
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Université de Douala ********* ECOLE NORMALE SUPERIEURE DE L ENSEIGNEMENT TECHNIQUE *********** Université de Douala *********** HIGH SCHOOL *************** SINCE 2012 PREPARATION INTENSIVE AUX

1 Université de Douala ********* ECOLE NORMALE SUPERIEURE DE L ENSEIGNEMENT TECHNIQUE *********** Université de Douala *********** HIGH SCHOOL *************** SINCE 2012 PREPARATION INTENSIVE AUX CONCOURS ENSET, ENS, IUT, FGI, ENSP, ENSPT, ENSTP, ISS, EGEM, IMIP 1 ers CYCLES : BACCALAUREATS TOUTES SERIES 2 nds CYCLES : BTS, DUT, LICENCE. CONCOURS BLANC N*6 EPREUVE DE TRANSFERT THERMIQUE DUREE : 4H SPECIALITES : F5 ENSEIGNANT : Mlle matabac fany «Le savoir est la seule clef qui ouvre toutes les portes, sa quête est mystérieuse, seul les gens doués en sont possesseurs.» Coordonnateur : M. Jean Calvin NDzana : /

2 Exercice I Deux plaques échangent mutuellement par rayonnement de la chaleur pendant 3 minutes. La première a 3 m 2 et une température de 65 C et est acier (σ= 0,5 W/m 2 K). La deuxième a 4m 2, une température de 43 C et est en cuivre laminé avec σ= 3,61 W/m 2 K. Calculer la puissance thermique échangée par le rayonnement de ces deux plaques. Exercice II /4pts Une paroi infinie P 1 dont la température est de 1000K rayonne vers Un plan P 2 également infinie, parallèle à P 1 et dont la température est de 300K. On supposera que les facteurs d émission de P 1 et de P 2 sont égaux à l unité.calculer la puissance par mètre carré rayonné par P 1vers P 2. Pour diminuer cette perte d énergie par P 1, on recouvre P 2 d un dépôt métallique réfléchissant. Le facteur d émission de P 1 n est plus alors que de 0,1. Calculer la nouvelle puissance par mètre carré rayonné par P 1 vers P 2. Au lieu de métalliser P 2, on aurait pu interposer un écran thermique P 3 entre P 1 et P 2, parallèle à P 1 et P 2 et dont le facteur d émission est de 0,1. Calculer la température d équilibre atteinte par cet écran, en prenant ε=1 pour P 1 et P 2. Quelle est la nouvelle puissance par mètre carré communiqué à P 2 par P 1. /4pts Exercice III Pour chauffer une pièce d un appartement, on se sert d un radiateur cylindrique de 2 Cm de diamètre et de 50 Cm de longueur. Ce radiateur rayonne comme un corps noir et émet une puissance de 1 KW. 1. Calculer sa température 2. Calculer la longueur d onde pour laquelle son rayonnement est maximal 3. Quel devrait être sa température pour que cette longueur d onde soit 2 µm 4. Quelle serait alors sa puissance dégagée? Exercice 4 10pts Un compresseur alternatif à piston comporte deux cylindres et une vitesse de rotation de 1300 tr/min. L alésage de ce compresseur est a = 80mm, pour une course du piston l = 40mm. La pression de condensation est P K = 14 bars et la pression d évaporation est P 0 =

3 3,5 bars. Le volume spécifique à l aspiration du compresseur est V 1 = 118 dm 3 /Kg. La production frigorifique massique est q om = 1664, 48 Kj/Kg. Calculer : 1. La cylindrée, le volume horaire balayé et le volume horaire aspiré /1,5pt 2. Le débit massique de fluide en circulation /0,5pt 3. La puissance frigorifique 4. La force développée par chaque cylindre du compresseur 5. Le travail indiqué et la puissance indiquée 6. La puissance effective pour un rendement mécanique ƞ m = 0,89/0,5 pt 7. Les productions frigorifiques spécifiques indiquée et effective 8. L eau entre à l évaporateur à la température de 25 C et sort à la température de 4 C. La température d évaporation est 0 C. a. Calculer l écart moyen au niveau de cet évaporateur en utilisant la méthode arithmétique et la méthode logarithmique /1,5pt b. En déduire la surface de cet évaporateur sachant que le coefficient global de transmission est k = 12,97 W/m 2 C c. On admet que le médium de refroidissement est de l air, calculez les débits massique et volumique de fluide en circulation sachant que la masse volumique est ρ = 1,21 Kg/m 3 Problème 20 pts Partie A : Soit à déterminer le bilan Thermique d une station Fruitière Chambre froide pour pommes.voici la disposition de l ensemble. NORD 15m Chambre froide 37m x 18m h = 4m (int) Salle de conditionnement 35m x 18m h = 5,4 m (int) Douches Vestiaires 3m Bureaux Vue simplifiée en plan SUD

4 Les dimensions extérieures de la chambre sont les suivantes : 37,81m x 18,96m x 5,56m Caractéristiques des murs Extérieurs : Enduit extérieur : e=3cm λ = 0,87W/m C Parpaings: e=30cm λ = 07W/m C Enduit intérieur : e=10cm λ= 0,04W/m C Isolation en liège expansé : e=3cm λ=0,87w/m C Mur mitoyen salle de Conditionnement : Enduit extérieur : e=20 cm λ=0,7w/m C Parpaings: e = 8cm 2=0,04W/m C Enduit intérieur : e=3cm 2= 0,87W/m C Plafond : Isolation liège: e=1cm λ=0,95w/m C Dalle de béton armé : e=12cm λ=0,03w/m C Sol : Isolation Liège : e=10cm λ=0,71w/m C Dalle de béton armé : e=12cm λ=0,82w/m C Coefficient de convection rayonnement : Mur N-O-S : h e =20W/m 2 k Sale de conditionnement :h e=15w/m 2 K Combles: h e=22w/m 2 K Intérieur: h e=12w/m 2 K Température et humidité relative Air extérieur : 28 C Ҩ =6O % Air intérieur : 0 C Ҩ=9O% Température dans le sol de la chambre froide : 15 C Température du comble : 30 C Température de la salle de conditionnement : 20 C Produits Stockage =700 tonnes Mouvements journaliers = 40tonnes /Jours Température entrée des pommes 25 C à refroidir à 0 C en 24 heures Chaleur massique de pommes = 3,6Kj /Kg K Chaleur de respiration= 1,04Kj /Kg Données complémentaires Fluide frigorigène R 22

5 Condensation R 22 Eau de forage Ө=18 C Débit maximum 22m 3 /h Ventilation Taux de brassage entre 26 et 34 (volume chambre froide vide) Rendement global r g= 0,6 Pression délivrée par les ventilateurs hélicoïdes 100pa Marche des ventilateurs 22h/j Ventilateurs installés sur les évaporateurs de reprise d air à considérer =0 C Evaporateurs On considérera les évaporateurs indépendants, type plafonnier (nombre minimum =3) Dégivrage des évaporateurs Evaporateurs équipés des résistances électriques ; puissance totale estimée =24KW Quatre (04) dégivrages par jour de 30mn chacun Eclairage Base 10W/m 2 de surface au sol (5h /j) Personnel Quatre(O4) personnes pendant 5h /j ; Chaleur dégagée par personne = 54W/h Manutention Chariots élévateurs 4KW pendant 5h /J Renouvellement d air : 2,6 RA/jour Compresseurs Du type à pistons semi-hermétiques, marche 18heures par Jour. Un Compresseurs par évaporateur. Pertes non chiffrables, 10%du bilan Travail demandé. a) Faire le bilan thermique de la chambre froide /10pts b) Déterminer la puissance frigorifique du groupe à installer pour un fonctionnement de 18 heures par jour. Partie B : Cette machine à R 22 Comporte un CP à piston. Les conditions de fonctionnement sont définies par la température de condensation Ө k= +25 C, température d évaporation 0 C. La surchauffe est de 100 C. Le sous refroidissement est de 5 c. Calculer a) Tracer le cycle sur le diagramme enthalpie remis ; b) La puissance absorbée par l arbre du moteur ; c) La puissance calorique produite au condenseur et la puissance effective sachant que ƞ eff=ƞ jƞ m d) Le coefficient de performance frigorifique et le rendement du cycle. ƞ j=ƞ v=1-0,05(p k /P 0) ƞ m= 0,6

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