Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve
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Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve



  1. #1
    invite98761611

    Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve


    ------

    Bonjour,
    Je souhaiterais déterminer l'épaisseur d'isolant nécessaire à mettre dans les parois d'une étuve, je dispose des données suivante :
    - Temp int. : 140°C
    - Temps ext. souhaité : 40°C maxi
    - Conductivité thermique de l'isolant : 0.037 W/(mK)
    - Dimension intérieurs de l'étuve : 1700x1400x1500

    Voilà à peu près toutes mes données, je ne vois comment calculer l'épaisseur nécessaire. Si vous pensez qu'il me manque des donnée, faites le moi savoir.

    Si vous pourriez m'aiguiller sur la démarche à suivre...

    -----

  2. #2
    LPFR

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour.
    Il vous manque la température de l'air à l'extérieur de la cuve et quelqu'un (pas moi) qui sache calculer les pertes par convection d'un parallélépipède. Il faudra également savoir ce qu'elle est la hauteur parmi les dimensions que vous avez données.
    Mais de ces "quelqu'un" il y en a beaucoup dans ce forum.
    Au revoir.

  3. #3
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Merci LPFR.
    Désolé je n'arrive plus à me connecter à mon autre compte, je viens d'en recréer un.

    Donc pour la hauteur c'est 1,50 m la température extérieure de la cuve est la température ambiante 20°C pour référence.
    Et je crois aussi que vous auriez besoin de savoir que c'est un système de convection forcé à l'intérieur de la cuve.

    Merci par avance pour votre aide.

  4. #4
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Personne ne peux m'aider ?

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    tenocnoc

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    bonjour
    pour calculer quelque chose,il faut savoir quelle quantité de chaleur tu acceptes de perdre au travers des parois de ton système.

  7. #6
    LPFR

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Citation Envoyé par tenocnoc Voir le message
    bonjour
    pour calculer quelque chose,il faut savoir quelle quantité de chaleur tu acceptes de perdre au travers des parois de ton système.
    Bonjour.
    Dans la mesure où la température et la géométrie externe sont données, la chaleur perdue l'est aussi.
    Ce qui manque est la température de l'air à l'extérieur de l'étuve.
    Il faut calculer la puissance perdue par convection.
    Au revoir.

  8. #7
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Merci pour vos réponses, la température hors étuves est la température ambiante (20°C comme référence).
    Je vais essayer de me lancer dans les calculs de la puissance perdue par convection.

  9. #8
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour

    Quelle est la nature du revêtement externe ?

  10. #9
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour,
    En fait les parois sont en acier de 8 mm d'épaisseur et l'isolant est la laine de roche.

  11. #10
    tenocnoc

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    bonjour yuri
    c'est pourquoi faire cette étuve?

  12. #11
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour,
    Faire sécher de la colle sur certains produits. Enfin une étuve basique en quelque sort.

  13. #12
    tenocnoc

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    bonsoir
    je crois qu'il faudrait faire un bilan thermique de votre instalation. il faudrait pour cela connaitre la puissance du système de chauffage, savoir si l'air de l'étuve doit ètre renouvelé pendant la cuisson des objets.
    a partir de ces données nous pourrons définir une isolation minimum pour atteindre 140 degrés. ensuite nous pourrons choisir une isolation plus importante par mesure d'ecomomie de l'énergie que je suppose électrique,tout en tenant compte du prix de l'isolent et de l'encombrement qu'il génère.
    si l'air est renouvelé dans l'enceinte de l'étuve pendant la cuisson, il serait bien de prevoir un échangeur de chaleur entre le flux entrant et le flux sortant.

  14. #13
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour,
    Merci pour votre réponse.
    Donc la puissance du système est de 22kW. C'est effectivement du chauffage électrique et le chauffage se fait en cycle fermé, le sechage ne necessite pas de renouvelé l'air.

  15. #14
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Rectification,
    Il u a une puissance du sytème de chauffage de 32,24 kW pour être précis. Je me suis trompé d'une dizaine, désolé.

  16. #15
    tenocnoc

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    bonjour
    as-tu une idée de comment du dois calculer l'épa

  17. #16
    tenocnoc

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    bonjour
    avez vous une idée des calculs a effectuer pour déterminer l'épaisseur de l'isolant?

  18. #17
    LPFR

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour.
    Calcul simplifié:
    Le coefficient de transfert pour la convection pour une paroi en acier est de 25.0 W/m2K.
    Calculez la surface externe, et multipliez pas le coefficient et par la différence de température (20 K). Vous aurez le nombre de watts transférés à l'air. Avec cette valeur, la conductivité thermique de l'isolant, la différence de température intérieur-extérieur (100 K) et la surface de l'étuve, vous pouvez calculer l'épaisseur de l'isolant.

    Ce calcul est simplifié car il ne tient pas compte de la géométrie et on utilise le même coefficient de transfert pour les parois verticales que pour les horizontales.

    J'espérais que quelqu'un de plus calé que moi, saurait comment traiter le problème plus exactement.

    Au revoir.

  19. #18
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour,
    Merci pour cette aide précieuse mais en faisant ces calculs, je trouve un résultat improbable, je vous les détails :
    - 25.0 x 14.06 x 20 = 7030 W
    - 0.037 x 14.06 x 1/7030 x 100 = 0.0074 m = 7,4 mm
    J'ai fait une erreur quelque part ?
    Merci de m'éclairer juste sur ce dernier point.

  20. #19
    LPFR

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour.
    Je trouve la même chose.
    En fait cela vient du fait que 14 m² à 20° d'écart dissipent 7 kW. Ce qui est beaucoup.
    Cela veut dire qu'avec un revêtement plus épais, la température de la paroi externe sera plus faible (plus proche de la température ambiante).

    Je vous rappelle, que mes connaissances sur le sujet sont purement théoriques. Je suis convaincu que les parois verticales et horizontales n'ont pas le même coefficient de transfert.

    D'autre part, les caractéristiques de la laine de verre ne doivent pas être valables pour des faibles épaisseurs (mais c'est du pif (le mien), rien de certain).
    Au revoir.

  21. #20
    Fanch5629

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour.

    Je propose l'approche suivante :

    A l'équilibre thermique, les déperditions D = puissance de chauffage P.

    En supposant la densité de flux thermique homogène à la surface de l'enceinte, P = D = (Ti - Te) / R où Ti est la température intérieure (supposée homogène), Te est la température extérieure (supposé homogène également), R la résistance thermique de la surface de l'enveloppe (supposée identique en tout point). On néglige les résistances thermiques superficielles et les concentrations de flux dans les angles.

    R = e / lambda / S, où e est l'épaisseur de l'enveloppe, lambda la conductivité thermique du matériau la constituant et S sa surface totale.

    On arrive, après substitution, à e = lamda * S * (Ti - Te) / P. Numériquement, j'arrive à e = 2 mm ( s = 14 m2 environ).

    Les résistances thermiques superficielles s'ajoutent à la résistance de l'enveloppe et sont difficiles à déterminer (convection !). Les concentrations de flux dans les angles augmentent les déperditions.

    Beaucoup d'hypothèses simplificatrices, certes, mais cela donne un ordre de grandeur utile.

    Cette valeur peut paraître minime mais le delta T à maintenir est assez faible en regard de la puissance de chauffage.

    En pratique, adopter une epaisseur très supérieure et utiliser une régulation de température commutant le circuit de chauffage pour conserver constante la température intérieure. Soigner l'étanchéité et assurer une circulation intérieure de l'air pour homogénéisation.

    Cordialement,

    F

  22. #21
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Bonjour.
    Calcul simplifié:
    Le coefficient de transfert pour la convection pour une paroi en acier est de 25.0 W/m2K.
    Cela n'a rien à voir; cette valeur(qui s'exprime d'ailleurs en W/m.K) correspond à la conductivité thermique (la quantité d'énergie que laisse passer 1m² d'acier de 1m d'épaisseur, en négligeant les effets de bords).
    On peut effectivement exprimer un coefficient de convection (en W/m².K), mais celui ci intervient dans le calcul pour le fluide, et pas pour la paroi.

    Si on considère l'air en contact parfaitement brassé il suffit d'utiliser la loi de Stefan-Boltzmann et faire intervenir l'émissivité du matériau de surface et la température de l'air.

    Comme on s'en doute l'air ne sera pas brassé il se produira un effet de double film; on peut à ce moment utiliser la loi de Mac Adams.

  23. #22
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Merci beaucoup pour ces réponses.

    Y'a quand même quelque chose que je ne comprends pas tout à fait.
    Pourquoi le temps durant lequel sont soumis les parois n'intervient-il pas ?

    Et Dudulle, tu peux m'en dire un peu plus sur la loi de Mac Adams ? Après une recherche sur google, je n'ai pas trouvé grand chose (rien même).

  24. #23
    LPFR

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Citation Envoyé par Yuri25 Voir le message
    Y'a quand même quelque chose que je ne comprends pas tout à fait.
    Pourquoi le temps durant lequel sont soumis les parois n'intervient-il pas ?
    Bonjour.
    Le temps n'intervient pas parce que l'on suppose qu'on est à l'équilibre et que la manip est en route depuis des temps immémoriaux.

    Si on veut tenir compte de la mise en équilibre, alors le calcul est vraiment très compliqué comparé à celui de la situation stationnaire.
    De toute façon vous savez que, pendant la mise en équilibre, la température externe sera plus faible que la température finale.
    Au revoir.

  25. #24
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    D'accord.
    Ben je vous remercie pour votre aide.
    Bonne continuation à vous.

  26. #25
    FC05

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    LPFR, la valeur que tu donnes est pour une plaque d'acier de 0,1 mm.

    Le calcul suppose que de chaque côté il y a de l'air qui a un h = 50 W.m-2.K-1. De fait la résistance du matériau est négligeable (on trouve la même chose pour l'alu et le PP a presque la même valeur).
    Bien sur le résultat est de 25 ... les résistances thermiques en série s'ajoutant (le résultat ici est une conductance, il est donc divisé par deux).

    Sauf que rien ne prouve que la valeur de 50 soit la bonne. Et rien ne justifie d'avoir deux surfaces en contact avec l'air. Ici, la surface interne est en contact avec l'isolant et il est à mon avis plus raisonnable de prendre la résistance de l'interface comme nulle.

    Sinon, pour les ordres de grandeurs, j'ai en tête, pour une surface "moyenne" (ni top mate, ni trop brillante, ni trop noire, ni trop blanche etc ...) une valeur de 14 W.m-2.K-1.

    C'est un ordre de grandeur ...
    "La réalité c'est ce qui reste quand on refuse d'y croire" P.K. Dick

  27. #26
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Bonjour

    Citation Envoyé par Yuri25 Voir le message
    Et Dudulle, tu peux m'en dire un peu plus sur la loi de Mac Adams ? Après une recherche sur google, je n'ai pas trouvé grand chose (rien même).
    La loi de Mac Adams donne des coefficients de convections approximatifs en fonction de 4 situations:
    1- La surface chaude est horizontale et dirigée vers le haut
    2- La surface chaude est horizontale et dirigée vers le bas
    3- La surface chaude est verticale et de moins de 30cm de hauteur
    4- La surface chaude est verticale et de plus de 30cm de hauteur.

    On a les coefficients suivants: 1=14.5; 2=7; 3=9.5; 4=11.75 avec chaque coefficient en W/m².°C.

    Tu fixe toi même une limite de température en paroi, ce qui va permettre de calculer le flux cédé à l'air environnant; ce flux étant le même que celui qui traverse l'isolant.
    Inutile de prendre le lambda de chaque épaisseur; ils sont négligeables devant la laine de verre.

  28. #27
    invite8137f16e

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Ben merci pour ces précisions.
    Je vais donc reprendre mes calcul en intégrant les coefficient de la loi de Mac Adams.
    Puis je vais aussi les refaire avec les précisions de FC05.

  29. #28
    LPFR

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    Citation Envoyé par Yuri25 Voir le message
    Ben merci pour ces précisions.
    Je vais donc reprendre mes calcul en intégrant les coefficient de la loi de Mac Adams.
    Puis je vais aussi les refaire avec les précisions de FC05.
    Bonjour.
    Je pense que les bons calculs sont ceux faits avec les coefficients donnés par Dudulle.
    Comme ils sont plus faibles que celui que j'avais utilisé, l'épaisseur d'isolant sera un peu plus grand, mais pas énormément (entre 2 et 3 fois).
    Et ce n'est pas nécessaire de tenir compte des autres composants de la paroi.
    Au revoir.

  30. #29
    sitalgo

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    B'jour,

    Dans le calcul d'isolation en bâtiment on prend hi (donc air calme) = 8 et he (avec vent moyen) = 23, pour des surfaces verticales.
    A titre de comparaison mon four électrique (220°C) a 3cm de laine de verre.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  31. #30
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Calculer épaisseur d'isolant d'une étuve

    J'ai oublié de préciser que les coefficients que j'ai donné sont pour une convection naturelle sans paroi proche; en convection forcée il faut bien sur faire intervenir la vitesse du vent.

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