{"id":45631,"date":"2019-10-19T21:27:04","date_gmt":"2019-10-19T20:27:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/quest-ce-quun-exemple-denthalpie-calcul-definition\/"},"modified":"2020-02-25T17:34:30","modified_gmt":"2020-02-25T16:34:30","slug":"quest-ce-quun-exemple-denthalpie-calcul-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/fr\/quest-ce-quun-exemple-denthalpie-calcul-definition\/","title":{"rendered":"Exemple d’enthalpie – Calcul – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"
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Exemples d’enthalpie – Calcul de l’enthalpie.\u00a0Piston sans friction, bilan \u00e9nerg\u00e9tique, enthalpie sp\u00e9cifique de la vapeur humide.\u00a0Exemples et solutions.\u00a0G\u00e9nie thermique<\/div>\n<\/div>\n
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Enthalpie en unit\u00e9s extensives<\/h2>\n
\"Propri\u00e9t\u00e9s<\/a>
Propri\u00e9t\u00e9s \u00e9tendues et intensives du milieu dans le pressuriseur.<\/figcaption><\/figure>\n

H = U + pV<\/strong><\/em><\/p>\n

L’enthalpie<\/strong>\u00a0\u00a0est une quantit\u00e9 importante, elle d\u00e9pend de la taille du syst\u00e8me ou de la quantit\u00e9 de substance qu’il contient.\u00a0L’unit\u00e9 SI d’enthalpie est le joule (J).\u00a0C’est l’\u00e9nergie contenue dans le syst\u00e8me, \u00e0 l’exclusion de l’\u00e9nergie cin\u00e9tique de mouvement du syst\u00e8me dans son ensemble et de l’\u00e9nergie potentielle du syst\u00e8me dans son ensemble en raison des champs de forces externes.\u00a0C’est la quantit\u00e9 thermodynamique \u00e9quivalente au\u00a0contenu thermique total<\/strong>\u00a0d’un syst\u00e8me.<\/p>\n

D’autre part, de l’\u00e9nergie peut \u00eatre stock\u00e9e dans les liaisons chimiques entre les atomes qui composent les mol\u00e9cules.\u00a0Ce stockage d’\u00e9nergie au niveau atomique inclut l’\u00e9nergie associ\u00e9e aux \u00e9tats orbitaux des \u00e9lectrons, au spin nucl\u00e9aire et aux forces de liaison dans le noyau.<\/p>\n

L’enthalpie<\/strong>\u00a0est repr\u00e9sent\u00e9e par le symbole\u00a0H<\/strong>\u00a0et le changement d’enthalpie dans un processus est\u00a0H\u00a02<\/sub>\u00a0– H\u00a01<\/sub><\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Il existe des expressions en termes de variables plus famili\u00e8res telles que la\u00a0temp\u00e9rature<\/a>\u00a0et la\u00a0pression<\/a>\u00a0:<\/p>\n

dH = C\u00a0p<\/sub>\u00a0dT + V (1-aT) dp<\/strong><\/em><\/p>\n

O\u00f9\u00a0C\u00a0p<\/sub><\/strong>\u00a0est la\u00a0capacit\u00e9 thermique \u00e0 pression constante<\/strong>\u00a0et\u00a0\u03b1<\/em><\/strong>\u00a0le coefficient de dilatation thermique (cubique).\u00a0Pour le gaz parfait, \u03b1T = 1 et donc:<\/p>\n

dH = C\u00a0p<\/sub>\u00a0dT<\/strong><\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Exemple: Piston sans friction – Chaleur – Enthalpie<\/span><\/h2>\n
\"Enthalpie<\/a>
Calculez la temp\u00e9rature finale, si 3000 kJ de chaleur sont ajout\u00e9s.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Un piston sans\u00a0frottement est utilis\u00e9 pour fournir une pression constante de\u00a0<\/span>500 kPa<\/span><\/strong>\u00a0en une vapeur contenant de cylindre (\u00a0<\/span>vapeur surchauff\u00e9e<\/span><\/a>\u00a0) d’un volume de\u00a0<\/span>2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0\u00a0\u00e0\u00a0<\/span>500 K<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Calculez la temp\u00e9rature finale, si\u00a0<\/span>3000 kJ<\/span><\/strong>\u00a0de\u00a0<\/span>chaleur<\/span><\/strong>\u00a0sont ajout\u00e9s.<\/span><\/p>\n

Solution:<\/span><\/strong><\/p>\n

En utilisant\u00a0<\/span>des tables \u00e0 vapeur,<\/span><\/a>\u00a0nous savons que l’\u00a0<\/span>enthalpie sp\u00e9cifique<\/span><\/strong>\u00a0de cette vapeur (500 kPa; 500 K) est d’environ\u00a0<\/span>2912 kJ \/ kg<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0\u00c9tant donn\u00e9 qu’\u00e0 cette condition, la vapeur a une densit\u00e9 de 2,2 kg \/ m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0, alors nous savons qu’il y a environ\u00a0<\/span>4,4 kg de vapeur<\/span><\/strong>\u00a0dans le piston \u00e0 l’enthalpie de 2912 kJ \/ kg x 4,4 kg =\u00a0<\/span>12812 kJ<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Lorsque nous utilisons simplement\u00a0<\/span>Q = H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0, l’enthalpie de vapeur r\u00e9sultante sera alors:<\/span><\/p>\n

H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0= H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0+ Q =\u00a0<\/span>15812 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n

A partir\u00a0<\/span>des tables \u00e0 vapeur<\/span><\/strong>\u00a0, une telle vapeur surchauff\u00e9e (15812 \/ 4,4 = 3593 kJ \/ kg) aura une temp\u00e9rature de\u00a0<\/span>828 K (555 \u00b0 C)<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Comme \u00e0 cette enthalpie, la vapeur a une densit\u00e9 de 1,31 kg \/ m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0, il est \u00e9vident qu’elle a augment\u00e9 d’environ 2,2 \/ 1,31 = 1,67 (+ 67%).\u00a0Par cons\u00e9quent, le volume r\u00e9sultant est de 2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0x 1,67 = 3,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0et \u2206V = 3,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0– 2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0= 1,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0.<\/span><\/p>\n

La\u00a0partie\u00a0<\/span>p\u2206V<\/span><\/strong>\u00a0de l’enthalpie, c’est-\u00e0-dire le travail effectu\u00e9 est:<\/span><\/p>\n

W = p\u2206V = 500 000 Pa x 1,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0= 670 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Exemple: bilan \u00e9nerg\u00e9tique d’un g\u00e9n\u00e9rateur de vapeur<\/span><\/h2>\n
\"G\u00e9n\u00e9rateur<\/a>
G\u00e9n\u00e9rateur de vapeur – vertical<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Calculez la quantit\u00e9 de liquide de refroidissement primaire, qui est n\u00e9cessaire pour\u00a0<\/span>\u00e9vaporer 1 kg d’eau d’alimentation<\/span><\/strong>\u00a0dans un\u00a0<\/span>g\u00e9n\u00e9rateur de vapeur<\/span><\/a>\u00a0typique\u00a0.\u00a0Supposons qu’il n’y ait pas de pertes d’\u00e9nergie, ce n’est qu’un exemple id\u00e9alis\u00e9.<\/span><\/p>\n

Equilibre du circuit primaire<\/span><\/strong><\/p>\n

Le liquide de refroidissement primaire chaud (\u00a0<\/span>eau 330 \u00b0 C; 626 \u00b0 F; 16 MPa<\/span><\/strong>\u00a0) est pomp\u00e9 dans\u00a0<\/span>le g\u00e9n\u00e9rateur de vapeur<\/span><\/strong>\u00a0par l’entr\u00e9e primaire.\u00a0Le liquide de refroidissement primaire laisse\u00a0<\/span>(eau 295 \u00b0 C; 563 \u00b0 F; 16 MPa)<\/span><\/strong>\u00a0le g\u00e9n\u00e9rateur de vapeur par la sortie primaire.<\/span><\/p>\n

h\u00a0<\/span>I, entr\u00e9e<\/span><\/sub>\u00a0= 1516 kJ \/ kg<\/span><\/p>\n

=> \u0394h\u00a0<\/span>I<\/span><\/sub>\u00a0= -206 kJ \/ kg<\/span><\/p>\n

h\u00a0<\/span>I, sortie<\/span><\/sub>\u00a0= 1310 kJ \/ kg<\/span><\/p>\n

\u00c9quilibre de l’eau d’alimentation<\/span><\/strong><\/p>\n

L’eau d’alimentation (\u00a0<\/span>eau 230 \u00b0 C; 446 \u00b0 F; 6,5 MPa<\/span><\/strong>\u00a0) est pomp\u00e9e dans\u00a0<\/span>le g\u00e9n\u00e9rateur de vapeur<\/span><\/strong>\u00a0par l’entr\u00e9e d’eau d’alimentation.\u00a0L’eau d’alimentation (circuit secondaire) est chauff\u00e9e de\u00a0<\/span>~ 230 \u00b0 C 446 \u00b0 F<\/span><\/strong>\u00a0au point d’\u00e9bullition de ce fluide\u00a0<\/span>(280 \u00b0 C; 536 \u00b0 F; 6,5 MPa)<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0L’eau d’alimentation est ensuite \u00e9vapor\u00e9e et la vapeur sous pression\u00a0<\/span>(<\/span><\/strong>\u00a0vapeur\u00a0satur\u00e9e<\/a><\/strong>\u00a0280 \u00b0 C; 536 \u00b0 F; 6,5 MPa)<\/strong>\u00a0quitte le g\u00e9n\u00e9rateur de vapeur par la sortie de vapeur et continue vers la turbine \u00e0 vapeur.<\/span><\/p>\n

h\u00a0<\/span>II, entr\u00e9e<\/span><\/sub>\u00a0= 991 kJ \/ kg<\/span><\/p>\n

=> \u0394h\u00a0<\/span>II<\/span><\/sub>\u00a0= 1789 kJ \/ kg<\/span><\/p>\n

h\u00a0<\/span>II, sortie<\/span><\/sub>\u00a0= 2780 kJ \/ kg<\/span><\/p>\n

\u00c9quilibre du g\u00e9n\u00e9rateur de vapeur<\/span><\/strong><\/p>\n

\u00c9tant donn\u00e9 que la diff\u00e9rence d’enthalpies sp\u00e9cifiques est moindre pour le liquide de refroidissement primaire que pour l’eau d’alimentation, il est \u00e9vident que la quantit\u00e9 de liquide de refroidissement primaire sera sup\u00e9rieure \u00e0 1 kg.\u00a0Pour produire 1 kg de vapeur satur\u00e9e \u00e0 partir de l’eau d’alimentation, environ\u00a0<\/span>1789\/206 x 1 kg = 8,68 kg<\/span><\/strong>\u00a0de liquide de refroidissement primaire est n\u00e9cessaire.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Exemple: combustion d’hydrog\u00e8ne<\/span><\/h2>\n
\"Combustion<\/a>
Dans une flamme d’hydrog\u00e8ne pur, br\u00fblant dans l’air, l’hydrog\u00e8ne (H2) r\u00e9agit avec l’oxyg\u00e8ne (O2) pour former de l’eau (H2O) et lib\u00e8re de l’\u00e9nergie.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Consid\u00e9rez la\u00a0<\/span>combustion de l’hydrog\u00e8ne<\/span><\/strong>\u00a0dans l’air.\u00a0Dans une flamme d’hydrog\u00e8ne gazeux pur, br\u00fblant dans l’air, l’\u00a0<\/span>hydrog\u00e8ne (H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0)<\/span><\/strong>\u00a0r\u00e9agit avec l’\u00a0\u00a0<\/span>oxyg\u00e8ne (O\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0)<\/span><\/strong>\u00a0pour former de l’\u00a0<\/span>eau (H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0O)<\/span><\/strong>\u00a0et\u00a0<\/span>lib\u00e8re de l’\u00e9nergie<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\u00c9nerg\u00e9tiquement, le processus peut \u00eatre consid\u00e9r\u00e9 comme n\u00e9cessitant de l’\u00e9nergie pour dissocier le\u00a0<\/span>H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0<\/strong>\u00a0et l’\u00a0<\/span>O\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0, mais la liaison du H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0O ram\u00e8ne le syst\u00e8me \u00e0 un \u00e9tat li\u00e9 avec\u00a0<\/span>un potentiel n\u00e9gatif<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Il est en fait\u00a0<\/span>plus n\u00e9gatif<\/span><\/strong>\u00a0que les \u00e9tats li\u00e9s des r\u00e9actifs, et la formation des deux mol\u00e9cules d’eau est donc une\u00a0<\/span>r\u00e9action exothermique<\/span><\/strong>\u00a0, qui lib\u00e8re 5,7 eV d’\u00e9nergie.\u00a0En termes d’enthalpie, l’enthalpie de combustion est de -286 kJ \/ mol:<\/span><\/p>\n

2H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0(g) + O\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0(g) \u2192 2H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0O (g)<\/span><\/strong><\/p>\n

En termes d’enthalpie, l’enthalpie de combustion est de -286 kJ \/ mol (\u00e9nergie par mol d’hydrog\u00e8ne mol\u00e9culaire):<\/span><\/p>\n

2H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0(g) + O\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0(g) \u2192 2H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0O (l) +572 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n

L’\u00e9quilibre \u00e9nerg\u00e9tique avant et apr\u00e8s la r\u00e9action peut \u00eatre illustr\u00e9 sch\u00e9matiquement par l’\u00e9tat dans lequel tous les atomes sont libres pris comme r\u00e9f\u00e9rence pour l’\u00e9nergie.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Exemple: enthalpie de vapeur humide<\/span><\/h2>\n
\"thermodynamique<\/a>
Cycle de Rankine – La thermodynamique comme science de la conversion d’\u00e9nergie<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Un \u00e9tage haute pression de turbine \u00e0 vapeur fonctionne \u00e0 l’\u00e9tat stable avec des conditions d’entr\u00e9e de 6 MPa, t = 275,6 \u00b0 C, x = 1 (point C).\u00a0La vapeur sort de cet \u00e9tage de turbine \u00e0 une pression de 1,15 MPa, 186 \u00b0 C et x = 0,87 (point D).\u00a0Calculez la diff\u00e9rence d’enthalpie entre ces deux \u00e9tats.<\/span><\/p>\n

L’enthalpie pour l’\u00e9tat C peut \u00eatre pr\u00e9lev\u00e9e directement dans\u00a0<\/span>les tables<\/span><\/a>\u00a0de\u00a0vapeur<\/a>\u00a0, tandis que l’enthalpie pour l’\u00e9tat D doit \u00eatre calcul\u00e9e en utilisant la qualit\u00e9 de la vapeur:<\/span><\/p>\n

h\u00a0<\/span><\/em><\/strong>1, humide<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0=<\/span><\/em><\/strong>\u00a02785 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n

h\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2, humide<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0= h\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2, s<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0x + (1 – x) h\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2, l<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0\u00a0= 2782.\u00a00,87 + (1 – 0,87).\u00a0790 = 2420 + 103 =<\/span>\u00a02523 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n

\u0394h = 262 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Cet article est bas\u00e9 sur la traduction automatique de l’article original en anglais. Pour plus d’informations, voir l’article en anglais. Pouvez vous nous aider Si vous souhaitez corriger la traduction, envoyez-la \u00e0 l’adresse: translations@nuclear-power.com ou remplissez le formulaire de traduction en ligne. Nous appr\u00e9cions votre aide, nous mettrons \u00e0 jour la traduction le plus rapidement possible. Merci<\/p>\n<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Exemples d’enthalpie – Calcul de l’enthalpie.\u00a0Piston sans friction, bilan \u00e9nerg\u00e9tique, enthalpie sp\u00e9cifique de la vapeur humide.\u00a0Exemples et solutions.\u00a0G\u00e9nie thermique Enthalpie en unit\u00e9s extensives Propri\u00e9t\u00e9s \u00e9tendues et intensives du milieu dans le pressuriseur. H = U + pV L’enthalpie\u00a0\u00a0est une quantit\u00e9 importante, elle d\u00e9pend de la taille du syst\u00e8me ou de la quantit\u00e9 de substance qu’il … Lire la suite<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[8],"tags":[],"yoast_head":"\nExemple d'enthalpie - Calcul - D\u00e9finition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Exemples d'enthalpie - Calcul de l'enthalpie. Piston sans friction, bilan \u00e9nerg\u00e9tique, enthalpie sp\u00e9cifique de la vapeur humide. Exemples et solutions. 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