Chaleur
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1. avec le commutateur de vitesse de rotation Lorsque la valeur minimale estatteinte remettre le commu tateur du sens de rotation en position centrale Exemple de mesure a Fonctionnement du moteur air chaud en pompe chaleur Temp rature maximale au bout d un fonctionnement prolong 110 C b Fonctionnement du moteur air chaud en machine frigorifique Temp rature minimale au bout d un fonctionnement prolong 32 C P2 6 1 3 Exploitation Suivant le sens de rotation de la chaleur est c d e la culasse du moteur air chaud ou bien pr lev e de celle ci La temp rature dans la culasse change jusqu ce que la temp rature d quilibre soit atteinte c d jusqu ce que l mission de chaleur dans l environnement corresponde l absorption de chaleur de l environnement R sultat Si du travail m canique est fourni au moteur air chaud via son volant moteur la culasse peut c der ou absorber de la chaleur suivant le sens de rotation Simultan ment de la chaleur est pr lev e ou c d e l eau de refroidissement Le moteur air chaud fonctionne en pompe chaleur lorsque le volant moteur tourne dans le sens trigonom trique et en machine frigorifique lorsqu il tourne dans le sens r trograde Information suppl mentaire Le mode de fonctionnement du moteur air chaud en pompe chaleur ou en machine frigorifique peut tre d montr de mani re impressionnante en rempl2. Chaleur LEYBOLD Fiches d exp riences Cycle thermodynamique de physique Moteur air chaud essais qualitatifs Le moteur air chaud utilis comme pompe chaleur et comme machine frigorifique Objectifs exp rimentaux Mise en service du moteur air chaud pour un fonctionnement en pompe chaleur par entra nement du volant moteur dans le sens trigonom trique MH D termination de la temp rature maximale dans la culasse Mise en service du moteur air chaud pour un fonctionnement en machine frigorifique par entra nement du volant moteur dans le sens r trograde M D termination de la temp rature minimale dans la culasse Notions de base Fig 1 Sch ma illustrant le principe de fonctionnement du moteur Le moteur air chaud R Stirling 1816 fonctionne en pompe air chaud utilis comme pompe chaleur en haut et chaleur ou en machine frigorifique lorsque son volant moteur comme machine frigorifique en bas est entra n m caniquement de l ext rieur Son piston d pla ceur et son piston moteur sont reli s au vilebrequin via des bielles de mani re fonctionner avec un d calage de 90 Si on fait tourner le volant moteur dans le sens trigonom trique le piston d placeur monte alors que le piston moteur est au point mort haut et refoule l air dans la partie inf rieure du cylindre qui est refroidie par l eau Voir fig 1 en haut L air y est d tendu par le piston moteur absorbant ai
3. a ant le thermom tre dans la culasse par un tube essai inclus au mat riel livr avec le moteur air chaud dans lequel on verse 0 5 1 cm d eau distill e Au bout de quelques minutes de fonctionnement l eau se met bouillir ou geler La d monstration est particuli rement impressionnante si on mesure la temp rature de l eau avec une sonde de temp rature et si on la rel ve en fonction du temps On peut alors observer un retard la cong lation car l eau est tout d abord nettement refroidie en dessous de 0 C et g le ensuite subitement 0 C LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
4. ei lo 7 N A LEYBOLD P N P2 6 1 3 Mat riel 1 moteur air chaud 388 182 1 thermom tre 50 C 120 C 38819 1 moteur d exp riences 347 35 1 appareil de commande et de r gulation 34736 T tiger 25 CM 4 LE UE pan AE Ne RE 300 41 Suppl ment n cessaire R servoir d eau ouvert au moins 10 1 pompe submersible 12V 388 181 l alimentation TBT 52216 2 tuyaux en silicone int 7 x 1 5 mm 1lm 667194 ou arriv e et coulement de l eau de refroidissement Conseils de s curit Les l ments en verre du moteur air chaud ne doivent pas tre soumis une trop grande sollicitation thermique M Respectez les instructions sp cifi es dans le mode d emploi du moteur air chaud M Ne pas faire fonctionner le moteur air chaud sans eau de refroidissement et s assurer du bon fonctionnement du circuit d eau de refroidissement M Veiller ce que la temp rature de l eau de refroidisse ment aliment e ne d passe pas 30 C LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Montage Le montage exp rimental est repr sent sur la fig 2 Alimentation en eau de refroidissement Verser au moins 10 d eau dans le r cipient d eau ouvert et attacher la pompe submersible Brancher la sortie de la pompe submersible l arriv e de l eau de refroidissement du moteur air chaud et amener l coulement de l eau de refroidisseme
5. nsi de la chaleur de l eau de refroidissement Pendant que le piston moteur est i au point mort bas le piston d placeur descend et refoule l air j dans la partie sup rieure du cylindre Il y est comprim par le piston moteur et c de de la chaleur la culasse le moteur air chaud fonctionne ici en pompe chaleur o i 6 Lorsque le volant moteur fonctionne dans le sens r trograde le piston d placeur refoule l air vers le haut alors que le piston moteur est au point mort haut Voir fig 1 en bas De la chaleur est ainsi pr lev e de la culasse lors de l expansion de l air occasionn e ensuite par le piston moteur L air est maintenant refoul vers le bas par le piston d placeur il y est comprim par le piston moteur et c de donc de la chaleur l eau de refroidissement le moteur fonctionne ici en machine frigorifi que Dans l exp rience on tudie qualitativement l utilisation du moteur air chaud comme pompe chaleur et comme ma chine frigorifique Pour d montrer la relation entre puissance m canique apport e et puissance calorifique ou puissance frigorifique on fait varier la vitesse de rotation du moteur lectrique d entra nement avec l appareil de commande et de r gulation tout en mesurant le changement de temp rature dans la culasse avec un thermom tre 0110 W
6. nt dans le r cipient d eau Brancher la pompe submersible l alimentation TBT ou Brancher l arriv e de l eau de refroidissement du moteur air chaud au robinet d eau et amener l coulement de l eau de refroidissement dans le d versoir Mesure de la temp rature Monter le couvercle pour la culasse avec bouchon filet voir mode d emploi du moteur air chaud et d visser le bouchon filet Ins rer le thermom tre travers le bouchon filet et le joint Amener le piston d placeur au point mort haut en faisant tourner le volant moteur et v rifier s il bute contre le ther mom tre Fixer le thermom tre en vissant le bouchon filet Fig 2 Montage exp rimental pour le fonctionnement du moteur air chaud en pompe chaleur et en machine frigorifique repr sent ici alimentation en eau de refroidissement par la pompe submersible LEYBOLD Fiches d exp riences de physique N B Une surpression s tablit lors du fonctionnement du moteur air chaud et le thermom tre risque alors d tre ject vers le haut Faire tourner le volant moteur et v rifier l tanch it du moteur air chaud ventuellement utiliser le bouchon pour fermer le collier de serrage pour le capteur de pression Entra nement Monter le moteur lectrique et le brancher l appareil de commande et de r gula
7. tion Placer la courroie d entra nement sur le volant moteur et le disque d entra nement et la tendre en basculant le moteur lectrique R alisation a Fonctionnement du moteur air chaud en pompe chaleur Enclencher l alimentation en eau de refroidissement pour ce faire r gler par exemple l alimentation TBT pour la pompe submersible sur la position 2 v rifier le d bit et attendre que l eau revienne par le tuyau d coulement R gler le commutateur du sens de rotation a sur la posi tion centrale arr t le bouton de r glage de la vitesse de rotation b sur la position m diane et mettre en marche l appareil de commande et de r gulation Lancer le moteur air chaud en marche gauche sens trigonom trique avec le commutateur du sens de rotation Mesurer la temp rature dans la culasse du moteur air chaud et observer la hausse de temp rature _ Eventuellement lentement augmenter la vitesse de rotation avec le commutateur de vitesse de rotation Lorsque la valeur maximale est atteinte remettre le commutateur du sens de rotation en position centrale b Fonctionnement du moteur air chaud en machine frigorifique Lancer le moteur air chaud en marche droite sens r trograde avec le commutateur du sens de rotation Mesurer la temp rature dans la culasse du moteur air chaud et observer la baisse de temp rature _ Eventuellement lentement augmenter la vitesse de rotation
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