Régulation de température, Mesure du niveau du jus dans une cuve, bac SPCL Métropole 2022. En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts. . . . . . . .. .. ...... ... Régulation de température. En industrie, après le pressage des oranges, le jus doit être stocké dans de bonnes conditions. Pour conserver le jus d’orange, deux options sont possibles : soit par un traitement à chaud, soit à froid. Le refroidissement du jus d’orange sera privilégié pour préserver tous les bénéfices de la vitamine C, qui serait dégradée par la chaleur. On refroidit d’abord le jus d’orange à 4 °C puis on le stocke dans une cuve réfrigérée. Ainsi la température du jus d’orange est maintenue à 4 °C grâce à un système de refroidissement. On considère que la température ambiante est de 20 °C. B1. Préciser les valeurs des températures qC et qF de part et d’autre de la paroi de la cuve de stockage. Expliquer alors l’impact sur l’évolution de la température du jus d’orange dans la cuve sans système de refroidissement. qC = 20°C et  qF 4°C. Sans système de refroidissement, au bout d'un temps suffisamment long, la températrure du jus se rapprochera de 20°C.  B2. La résistance thermique de la paroi de la cuve vaut Rth = 0,17 K ∙ W -1. Calculer la valeur de la puissance thermique Pth traversant la paroi de la cuve. Pth = (qC -qF ) / Rth =(20-4) / 0,17 =94,11 ~94 W.  B3. Montrer qu’en une heure, le transfert thermique Qth reçu par le jus d’orange dans la cuve vaut 3,4 × 105 J. 94,11 x3600 =3,4 × 105 J.  B4. En déduire la valeur du transfert thermique reçu QSR, que doit évacuer le système de refroidissement pendant une heure. 3,4 × 105 J.  B5. Déterminer alors, en minutes, la valeur de la durée de fonctionnement Dt du système de refroidissement sachant que sa puissance PSR est de 320 W. 3,4 × 105 / 320 =1,06 103 s ou 17 min 39 s.  B6. En été, la température ambiante augmente. Comment est modifiée la valeur Dt de la durée de fonctionnement du système de refroidissement ? Justifier. La puissance thermique augmente et en conséquence  le transfert reçu. La durée du fonctionnement du système de refroidissement croît. Le fonctionnement du système de refroidissement est piloté par un régulateur de température. Le capteur de température utilisé est une sonde en platine Pt100, reliée à un microcontrôleur qui commande la mise en route et l’arrêt du système de refroidissement. Ce système reçoit ainsi les commandes LOW (Arrêt) ou HIGH (Marche) selon la valeur de la température de la cuve de stockage. Les recommandations sanitaires précisent de conserver un jus de fruit frais à des températures comprises entre 1 °C et 4 °C. B7. Donner le nom de ce type de régulation en le justifiant. Régulation  Tout ou Rien ( TOR). Système à deux positions qui varient lorsque la température mesurée est inférieure ou supérieure à la température de consigne. B8. Ecrire la ligne 22 du programme associé à l’algorigramme permettant de passer de la résistance à la température.  B9. Donner les numéros de lignes du programme correspondant à la condition de mise en marche du système de refroidissement. Lignes 26 à 28.  B10. Sur votre copie, écrire les lignes du programme portant sur la comparaison de la température avec le seuil bas à partir de la ligne 30. ... .... Mesure du niveau d'un jus d'orange dans une cuve. Dans l’industrie du jus d’orange, le jus issu du pressage des oranges est stocké dans des cuves. On s’intéresse ici à la détermination du niveau de jus dans une cuve.  La mesure du niveau est basée sur le temps de propagation aller-retour de salves ultrasonores émises depuis une sonde jusqu'à la surface du milieu. L'émission et la réception des signaux ultrasonores s'effectuent sur la même cellule, donc le récepteur est inactif pendant l’émission des salves. De ce fait, les sondes à ultrasons ont une zone aveugle où aucune mesure n'est possible. Cela signifie que si la surface est située à une distance du capteur inférieure à dmin, elle ne sera pas détectée. Le signal émis par la sonde est constitué de salves ultrasonores séparées par une durée Dt1 = 88 ms. Chaque salve a une durée de Dt2 = 3,5 ms et est constituée d’un signal ultrasonore de fréquence f. C1. Les ultrasons sont des ondes de fréquence supérieure à 20 kHz. Montrer que c’est bien le cas du signal émis pendant les salves. T = 125 / 5 = 25 µs = 25 10-6 s. f = 1 / T = 106 /25 =4,0 104 Hz = 40 kHz.  C2. En utilisant la durée d’une salve d’émission ultrasonore, vérifier par un calcul la valeur de la distance minimale du niveau du liquide dmin, détectable par le capteur, indiquée par le constructeur. 2dmin = 340 x durée de la salve = 340 x3,5 10-3 =1,19 m ; dmin =0,595 ~0,60 m.  C3. Déterminer la valeur de la durée DtAR d’un aller-retour d’une salve. Le retard entre émision et réception de la salve est DtAR =20 ms.  C4. En déduire la valeur du niveau de jus hjus d’orange dans la cuve. 2 d = 340 x 20 10-3 =6,8 ; d = 6,8 / 2 = 3,4 m. 5,0 -3,4 = 1,6 m.  Il est également possible d’utiliser un capteur de pression absolue pour mesurer le niveau de jus d’orange dans la cuve. Ces capteurs permettent de mesurer la pression hydrostatique d'un liquide et par conséquent déterminer le niveau de ce liquide. Données : - Pression de l’air dans la cuve Patm = 1,00 bar = 1,00 × 105 Pa - Masse volumique du jus d’orange : r = 1020 kg ∙ m-3 - Intensité du champ de pesanteur : g = 9,81 m ∙ s-2 C5. Indiquer, en le justifiant, où placer le capteur de pression hydrostatique pour mesurer la hauteur de liquide dans la cuve. En bas  de la cuve  où la pression est la plus grande.  C6. Le capteur mesure une pression absolue P = 1,17 bar, avec une incertitude de 0,01 bar. Calculer la valeur de hauteur de jus . Différence de pression dans le liquide : 0,17 bar = 0,17 x105 = 1,7 104 Pa 1,7 104 = r g h =1020 x9,81 h : h = 1,7 104 /(1020 x9,81) = 1,7 m.

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