Vous êtes ici : Exercices AZ » Combustion » Cocotte Chauf. Evaporat° (d)(c)
Imprimer cette page

Chauffage et évaporation de liquide - modèle "Cocotte"

1 Chauffage de liquide

Conditions initiales: couvercle enlevé, pas d'inertie thermique, cocotte à 20°C.

Remplir la cocotte avec 4.5 kg d'eau. Régler la puissance de chauffe sur 5 kW. Chauffer l'eau jusqu'à 60°C puis arrêter la chauffe (anticiper l'arrêt pour atteindre la température voulue à +/-0.1°C).

1.1 Relever la quantité d'énergie mise en jeu pour chauffer l'eau. Calculer la quantité d'énergie théoriquement nécessaire (Q=m×cp×Δθ). Expliquer l'origine de la différence entre ces deux valeurs.

1.2 Relever le temps mis pour chauffer l'eau de 20 à 60°C. Retrouver ce temps par le calcul à partir de la puissance appliquée, normalement 5 kW.

1.3 Refaire les expériences précédentes avec inertie thermique de la cocotte équivalente à 1 kg d'eau.

1.4 Refaire les expériences précédentes en chauffant jusqu'à 90°c et comparer les résultats du modèle aux résultats calculés. Expliquer les différences observées.

Réponse 1.1

Qthéorique=m×cp×Δθ=4.5×4.18×(60-20)=752 kJ ou (4.5+1)×4.18×(60-20)=920 kJ avec inertie thermique

Réponse 1.2

Tempsthéorique=m×cp×Δθ/P=4.5×4.18×(60-20)/5=151s ou (4.5+1)×4.18×(60-20)/5=184s avec inertie thermique

2 Evaporation à pression atmosphérique

Conditions initiales: couvercle enlevé, pas d'inertie thermique.

2.1 Remplir la cocotte avec 4.5 kg d'eau. Régler la puissance de chauffe sur 5 kW. Chauffer l'eau jusqu'à l'ébullition à 100°C. Relever le temps et l'énergie mise en oeuvre.

2.2 Toujours avec une puissance de chauffe de 5 kw, faire bouillir jusqu'à évaporer 0.5 kg d'eau, càd jusqu'à ce qu'il ne reste que 4.0 kg d'eau dans la cocotte. Relever le temps et l'énergie mise en oeuvre.

2.3 A partir des expériences réalisées, calculer le temps et l'énergie mise en oeuvre pour vaporiser 0.5 kg d'eau.

2.4 Comparer ces valeurs aux valeurs théoriques obtenues par le calcul.

2.5 Calculer la quantité d'eau minimale à mettre dans la cocotte pour une cuisson de 30 minutes.

2.6 Est-il nécessaire d'effectuer la cuisson avec une puissance de chauffe de 5 kW? Calculer l'eau évaporée en 30 minutes avec une puissance de chauffe de 1 kW.

Réponse 2.4

Energie pour vaporiser 0.5 kg: Qthéorique=m×Lv(θ)=0.5×(2535-2.9×θ)=0.5×2245=1122 kJ, Tempsthéorique=Qthéorique/P=1122/5=224s, soit 3'45s.

Réponse 2.5

masse d'eau évaporée en 30' m=1800s×5 kJ.s-1/2245 kJ.kg-1=4 kg.

Réponse 2.6

Non,il suffit de chauffer à 1 kW pour maintenir l'ébullition, eau évaporée en 30' m=1800s×1 kJ.s-1/2245 kJ.kg-1=0.8 kg.

Données pour l'eau et sa vapeur

  • Capacité thermique à pression constante cp=4.18 kJ.kg-1.°C-1,
  • Chaleur latente de vaporisation à pression atmosphérique Lv(100°C)=2535-2.9×100=2245 kJ.kg-1 d'eau.

^ Haut

Page précédente : Bilan énergétique - modèle "Chaudière à tube de fumée"
Page suivante : Relation pression - température et chaleur latente - modèle "Cocotte"