EPAP 01 : Sorbetière Bilan Energétique Global Laurent BOURDEL

PLAN Compte rendu Travaux Pratiques Séquence pédagogique Identification système Bilan énergétique Principe machine thermodynamique Résultats mesures Séquence pédagogique Référentiel 1ere STI2D Séquence proposée Système didactique choisie Organisation salle travaux pratique Synthèse / Conclusion

Identification Système Diagramme de définition de blocs Sorbetière Circuit réfrigérant Alimentation Compresseur Condenseur Malaxeur IHM +commande Moteur pompe compresseur Moteur Ventilation forcée Moteur d’entrainement Afficheur Température Minuterie Capteur Température

Bilan énergétique sorbetière Ventilateur Condenseur Puissance absorbé Pompe Compresseur Génération froid Moteur Malaxeur IHM + commande Manque Pertes

Principe machine thermodynamique 1 2 7 3 Bol Malaxeur Echangeur 4 6 5 PAC © ADEME-BRGM Diagramme enthalpique du cycle frigorifique

Bilan circuit réfrigérant Principe thermodynamique: W+Qc+Qf=0 Efficacité énergétique = 𝑄𝑓 𝑊 W : travail fourni par le compresseur Qc<0 : quantité de chaleur cédée par le gaz Qf >0 : quantité de chaleur prise par le gaz

Evolution de la température du bol d’eau Quantité de chaleur : 𝑄𝑒= Δ𝐻(à 𝑃=𝑐𝑡𝑒)=𝐶𝑡𝑣𝑒∗𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒∗ Δ𝑇 𝐶𝑡𝑣𝑒: Capacité thermique massique à P=cte Eau(liquide)=4185 J.K−1.kg−1 Avec 0.5L d’eau Pévaporateur= 4185∗0.5𝑘𝑔∗(17−6)) 420𝑠 =55J/s=55W Avec 1L d’eau Pévaporateur= 4185∗1𝑘𝑔∗(17−6)) 600𝑠 =76J/s=76W

Mesures Puissance Total : 141W Compresseur : 31W Condenseur : 3,5W Malaxeur : 109W 𝐶𝑂𝑃𝑟𝑒𝑓𝑟𝑜𝑖𝑑𝑖𝑠𝑠𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡= 𝑃𝑡ℎ𝑒𝑟𝑚𝑖𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟 𝑃𝑒𝑙𝑒𝑐 = 55 31+3.55 =1,59 𝐶𝑂𝑃𝑇ℎé𝑜𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑜𝑖𝑑𝑖𝑠𝑠𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡= 𝑇𝑓𝑟𝑜𝑖𝑑 𝑇𝑐ℎ𝑎𝑢𝑑−𝑇𝑓𝑟𝑜𝑖𝑑 = (6+273) 17+273 −(6+273) =25 Attention COP Th : Tfroid = temp echangeur, T chaud : temp exterieure

Séquence pédagogique 1ere STI2D

Objectif de la séquence Objectif: Prévoir les performances d’un système à partir de modélisations, par l’évaluation de l’écart entre les performances simulées et les performances mesurées, écart performances attendues (cahier des charges) / performances mesurées. De manière à bien comprendre l’objectif et à y répondre, on définir un système et sa relation avec ses constituants Cette structure est matérielle (ossature par exemple) ou immatérielle (programme de pilotage par exemple). Approche qui correspond aux concepts portés par l’ingénierie système

Référentiel 1ere STI2D : Compétences et savoirs associés 2.3 Approche comportementale (Tax2/3) 2.3.1. Modèles de comportement 2.3.2. Comportement des matériaux 2.3.3. Comportement mécaniques des systèmes 2.3.4. Structures porteuses 2.3.5. Comportement énergétique des systèmes 2.3.6. Comportement informationnels des systèmes

Situation et structure de la séquence Période: fin 1er semestre en 1ère STI2D (Enseignement Transversal) Séquence précédente: Décoder le CdC d’un système Séquence suivante: Valider une performance informationnelle 1 2 semaine 3 Etude de dossier (CE 2h) 10 à 15 minutes: Evaluation diagnostique 1h30: ED 20 min: Restitution et structuration Activité pratique (Gr 4h) 3 systèmes en ilôt Cours (CE1h) Travaux dirigés (CE 1h30) Evaluation formative (30 minutes) Evaluation sommative Remédiation

Systémes didactiques Vélo à assistance électrique (VAE) Performances : autonomie, vitesse,.. Robot humanoïde Nao Performances : mobilité, précision, … Pompe à chaleur Performances : Pelec/Ptherm

Organisation salle TP 2 Travaux Pratiques par système didactique ½ classes ~20personnes ~3 personnes / TP VAE Pompe à chaleur Robot NAO VAE Pompe à chaleur Robot NAO

Synthèse et conclusion Démarche inductive en 1ère STI2D (Enseignement Transversal) Objectifs: Influence des performances des composants sur un système Remédiation possible