Fluide en écoulement
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On considère une vanne calorifugée à travers laquelle circule un fluide (gaz ou liquide).
En amont de la vanne, la section est
, la vitesse du fluide est
, sa pression
, sa température
.
En aval, la section est
, la vitesse du fluide est
, sa pression
, sa température
.
Ces grandeurs sont supposées uniformes sur toute section droite de la vanne.
Pendant la durée dt, une tranche de fluide passe de la position ABDC à A'B'D'C'.
On suppose l'écoulement stationnaire.
Question
On néglige les énergies cinétique et potentielle du fluide.
Faire un bilan d'énergie interne du fluide, lors du passage de ABDC à A'B'D'C' et calculer
en fonction des variables d'état et de
et de
.
Quelle fonction d'état est conservée lors de cette détente ?
Utiliser la fiche de cours sur les gaz en écoulement.
Question
Le fluide est un gaz parfait.
Que vaut
?Pourquoi, bien que la transformation soit adiabatique, la loi de Laplace n'est-elle pas vérifiée ?
Calculer la variation d'entropie d'une mole de gaz traversant cette vanne.
Question
Le fluide est du forane, liquide utilisé dans les réfrigérateurs.
En amont, il est liquide, à la température
et à la pression
.
En aval, il est partiellement vaporisé et sa température est
et à la pression
.
L'enthalpie massique de vaporisation du forane à
est
.
La capacité thermique massique isobare du forane liquide est :
.
Calculer la fraction molaire de forane vaporisé.
Question
On ne néglige plus l'énergie cinétique ni l'énergie potentielle du fluide.
Comment sont modifiés les résultats de la 1ère question ? On appellera
et
les deux masses volumiques et
et
les énergies internes massiques.Interpréter le résultat obtenu quand on néglige la variation d'énergie interne massique.
