TD2-IUP-GSI 2010

TD2-IUP-GSI 2010
21 janvier 2010
1 Propriétés de l'air
Soit une installation de conditionnement d'air dont le débit-volume d'air neuf est un
multiple de 1 m3 /h, cet air entrant à la température de 5°C pour une humidité relative de
ϕ = 90%. La pression barométrique moyenne du lieu considéré est égale à p = 1013mbar.
Déterminer pour ce débit-volume de base de 1 m3 /h :
1. l'humidité absolue
2. les pressions partielles de l'air sec et de la vapeur d'eau
3. la pression partielle de vapeur d'eau à saturation
4. la masse volumique ρ de l'air en kg d'ah/m3 d'ah
5. le volume spécique v de l'air humide en m3 d'ah /kg d'as
6. le débit-masse d'air sec.
7. le débit-masse d'air humide
2 propriétés de l'air
1. un air à température sèche θ = 10 ◦ C et humidité relative deϕ = 83 %, déterminer
son humidité absolue et son enthalpie spécique.
2. un air à température sèche de25 ◦ C et une température de rosée de 14 ◦ C , déterminer son enthalpie spécique et son humidité relative.
3. un air d'humidité absolue de 6 g/kgas et de 80 % d'humidité, déterminer sa température et son volume spécique.
4. un air de volume spécique de 0, 840 m3 /kgas et de température de rosée de 5◦ C ,
déterminer son humidité relative et son enthalpie
5. un air d'enthalpie spécique de 41 kJ/kgas et de volume spécique 0, 860 m3 /kgas,
déterminer son humidité relative et sa température sèche.
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3 Condensation sur une vitre
L'air d'une piscine couverte est à une température de θ = 28°C , pour une humidité
relative de ϕ = 50%. Déterminer en dessous de quelle température la température supercielle intérieure des baies vitrées ne doit pas descendre pour éviter la condensation
sur le vitrage.
4 Conditions de souage, point de souage été
Un local à comme charge sensible Q̇S = 11 kW et comme charge latente Q̇L = 4kW .
On souhaite maintenir une température de 24 °C et une humidité de 55 %. Le débit de
souage est de 4605, 9 m3 /h.
1. Placer sur le diagramme de l'air humide le point caractérisant les conditions intérieures
2. Déterminer la pente de la droite de souage et tracer la sur le diagramme.
3. Déterminer le point de souage et donner ses caractéristiques (enthalpie spécique,
température, humidité absolue). Positionnez le sur le diagramme de l'air humide.
4. Donner le débit massique d'air soué
5 conditions de souage, point de souage hiver
En hiver dans un local dont les charges sensibles sont de Q̇S = −14kW et les charges
latente de Q̇L = 10kW on cherche à maintenir les conditions climatiques à 20°C et 45%
d'humidité relative. Le débit massique d'air sec soué est de 2 kgas/s.
1. Placer sur le diagramme de l'air humide le point caractérisant les conditions intérieures
2. Déterminer la pente de la droite de souage et tracer la sur le diagramme.
3. Déterminer le point de souage et donner ses caractéristiques (enthalpie spécique,
température, humidité absolue). Positionnez le sur le diagramme de l'air humide.
4. Donner le débit volumique d'air soué et le débit volumique d'air repris.
6 condition de souage, débit
Dans un local dont la charge sensible est de 11 kW et la charge latente de 5 kW, on
cherche a maintenir une température de confort de 24 °C avec une humidité de 55%. On
adopte un écart de température de souage θi − θs = 8 ◦ C .
1. Placer sur le diagramme de l'air humide le caractérisant les conditions intérieures
2. Déterminer la pente de la droite de souage et tracer la sur le diagramme.
3. Déterminer les débits massiques d'air sec et volumique d'air humide.
4. Déterminer le point de souage et donner ses caractéristiques. Positionnez le sur
le diagramme.
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7 Mélange d'airs, construction sur le diagramme
On mélange un air neuf (θ1 = 2 °C ; ϕ1 = 70 % ; ṁas1 = 0, 1 kgas/s) avec un air extrait
(θ1 = 20 °C ; ϕ1 = 60 % ; ṁas1 = 0, 2 kgas/s). Trouver les caractéristiques du mélange
par le calcul des bilans puis à l'aide du diagramme de l'air humide par construction du
barycentre. Représenter sur le diagramme les 2 points, peut-on les discerner ?
8 Mélange d'airs
Deux gaines d'air sont mélangées. Représenter l'évolution de l'air sur le diagramme de
l'air humide et calculer les propriétés de l'air mélangé. Les caractéristiques de l'air dans
les deux gaines sont données :
gaine 1 : θ1 = 32 °C ; ϕ1 = 39 % ; ṁas1 = 0, 511 kgas/s
gaine 2 : θ2 = 22 °C ; ϕ2 = 39 % ; ṁas2 = 0, 709 kgas/s
9 Débit d'air neuf
Un système de climatisation d'été maintient des conditions de confort à 23°C et ϕ = 50
%. Le local comporte 6 postes de travail de type bureau individuel. Les charges thermiques
nous imposent un débit d'air sec de ṁas = 0, 3 kgas/s. Par soucis d'économie on souhaite recycler le maximum d'air repris dans le système de climatisation. Les conditions
extérieures sont :θext = 30 °C et ϕext = 60 %.
1. Déterminer le débit d'air neuf minimum à introduire dans le système de clim.
2. Placer les points caractérisant les conditions intérieures et les conditions extérieures
sur le diagramme de l'air humide.
3. En déduire les paramètres de l'air mélangé.
4. Quelle est la puissance climatique économisée ?
10 débit de vapeur
Un débit d'air circulant dans une installation de climatisation (θ1 = 15 °C ; ϕ1 = 40
% ; ṁas1 = 0, 3 kgas/s) doit être traité pour arriver aux caractéristiques θ2 = 20 °C ;
ϕ1 = 60 % ; ṁas1 = 0, 511 kgas/s. Quel débit masse de vapeur et quel débit d'enthalpie
doit recevoir cet air au cours du traitement. Quelles sont les parts respectives de chaleur
sensible et de chaleur latente dans ce traitement.
11 Humidication adiabatique par pulvérisation
Soit une installation de conditionnement d'air desservant un laboratoire de galénique
(encapsulation des principes actifs de médicaments, très sensible à l'humidité). Cette
installation doit humidier un débit-volume de 80000m3 /h d'air à θ1 = 30°C et ϕ1 = 30%
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d'humidité relative au moyen d'un humidicateur adiabatique de type laveur de façon à
faire passer l'humidité spécique de l'air à ω2 = 12, 5gv /kgas . Déterminer les grandeurs
d'état de l'air à la sortie du laveur ainsi que le débit-masse d'eau à pulvériser. La pression
barométrique sera prise égale à 1013 mbar.
On calculera en particulier la température θ2 et l'enthalpie spécique h2 après humidication. Est-il raisonnable de considérer que cette transformation est isenthalpique ?
En se référant à un diagramme de Mollier ou de Carrier de l'air humide en déduire la
température humide θh2 .
On donne d'après les tables internationales :
ω1 = 7.9gv /kgas
h1 = 50, 4kJ/kgas
une masse volumique ρ1 = 1.16 kgah /m3ah
la température de l'eau a pulvériser θe = 10°C et la chaleur spécique massique de
l'eau à pression constante ce = 4, 187kJ/kg/°C
12 Propriétés de l'air, température humide
Quelles sont les propriétés fondamentales de l'air déni par les états suivants :
1. Température sèche θ = 20°C , température humide θh = 14°C
2. Température humide θh = 25°C et humidité spécique ω = 23gv /kgas
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