Systeme de chauffage d'eau par serpentin.

[inviteaad4d73d]

Bonjour a tous.
J'ai un petit calcul pour vous car je ne suis pas un expert en fluidique.

Je m'explique. Je dois creer un systeme de chauffe eau, (voir schema) pour une machine servant à tester des vannes... bref

Fonctionnement: De l'eau à temperature ambiante arrive dans un serpentin. Celui-ci est chauffé par un résistance qui fournie une puissance de 5.81kW. En sortie, on obtient une eau plus chaude.
Pour donner un ordre de grandeur il aimerait chauffer environ 5L d'eau a T=200°C en 5-10min.

Le probleme est le suivant. Le systeme est une boucle qui fonctionne par un effet de thermosiphon. Lorsque l'on chauffe l'eau, la dillatation de celle-ci engendre une aspiration de l'eau froide, qui chauffe .... et ainsi de suite. On a un démarrage de convection.
Cependant; il me demande de calcul la hauteur H pour que ce phénomène se crée.
Autre problématique, étant une machine de test, on souhaite faire varier la temperature de 20°(ambiant) à 360°C.
Incapable de vous estimer un debit car il va dependre du thermosiphon et donc de la temperature.

Si vous voulez des compléments d'info, hésitez pas!

En esperant etre quand meme assez clair.

Alumin_Flo

http://img227.imageshack.us/i/schemachaudiere.png/

-----

[f6bes]

Bonjour a tous.
J'ai un petit calcul pour vous car je ne suis pas un expert en fluidique.

Je m'explique. Je dois creer un systeme de chauffe eau, (voir schema) pour une machine servant à tester des vannes... bref

Fonctionnement: De l'eau à temperature ambiante arrive dans un serpentin. Celui-ci est chauffé par un résistance qui fournie une puissance de 5.81kW. En sortie, on obtient une eau plus chaude.
Pour donner un ordre de grandeur il aimerait chauffer environ 5L d'eau a T=200°C en 5-10min.


Autre problématique, étant une machine de test, on souhaite faire varier la temperature de 20°(ambiant) à 360°C.
Incapable de vous estimer un debit car il va dependre du thermosiphon et donc de la temperature.

Bjr à toi,,
C'est pas la "dilation" de l'eau qui fait que etc...mais la différence de densité.
Faudrait connaitre la température de "retour" ?
Bien que cela soit un circuit fermée, penses tu amener de l'eau à 360° (ca va vaporiser sans nul doute !)?
Gare à la surpression !
A+

[inviteaad4d73d]

Ok pour la densité. Au temps pour moi...

En faite, il faut que la vapeur d'eau sorte de la chaudiere pour ensuite passer dans la vanne de test a une temperature de 360°C. (Cette temperature était deja utilisée auparavant).
Une fois la vanne test dépassée, on essaye de refroidir l'eau au maximum pour ainsi avoir une source froide. Ce qui renouvelle le cycle "thermosiphon".
La temperature de "retour" n'est pas définie.

[inviteaad4d73d]

Bonjour;
Je reviens vers vous avec un complement à mon explication.
CI-joint vous trouverez le schema du systeme complet.
Je rappelle que la circulation du fluide se fait par thermosiphon.

Je cherche à connaitre la hauteur h1(hauteur de chauffe) et H2(hauteur necessaire pour un bon refroidissement)

Alumin_Flo

http://img801.imageshack.us/img801/8...emasysteme.png

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteaad4d73d]

Le circuit est normalement fermé.
On vient placer au centre, la vanne que l'on veut tester. Il y a différent test : test en température, test en pression, test ouverture/fermeture... on peut aussi les combiner.

[f6bes]

Bjr à toi,
Si tu veux que l'on systéme fonctionne bien , vaut mieux faire arriver (serpentin bleu) la sortie des vannes en BAS du serpentin bleu (la chaleur monte) pour fonctionnement en thermo siphon.
Sinon ton "chaud" va avoir qq difficultés à descendre pour se refroidir (tendance à rester en haut puisque "chaud"!!

A+

[inviteaad4d73d]

Bjr a toi aussi,
Et en terme de grandeur pour h1 et H2. As tu une petite idée de grandeur pour que tout cela tourne rond.
Pour en revenir aux vannes. Si tu les mets sur le tuyau du bas, la vanne test recevra que de l'eau froide..

Merci
Flo

[f6bes]

Bjr a toi aussi,
Et en terme de grandeur pour h1 et H2. As tu une petite idée de grandeur pour que tout cela tourne rond.
Pour en revenir aux vannes. Si tu les mets sur le tuyau du bas, la vanne test recevra que de l'eau froide..

Merci
Flo

Bsr à toi
Pour les calculs , c'est pas moi qu'il faut voir.

L'eau chaude arrive pas le serpentin ROUGE (tu as dessinné le sens de circulation), reste à savoir ou tu mets ta vanne "test" !!
Si c'est eactement comme ton schéma le circuit est donc: haut serpentin rouge---> vanne -> bas serpentin bleu.
Je vois pas en quoi la vanne reçois du.....froid !!!!
Le "froid" c'est en SORTIE du serpentin bleu.

A+

[inviteaad4d73d]

Rebonjour,

Ma vanne test est située entre les deux vannes dessinées sur le schéma. Les deux vannes dessinées servent à couper l'arrivée d'eau chaude dans la vanne test. L'eau prend alors un chemin de dérivation (non dessiné).

[f6bes]

Rebonjour,

Ma vanne test est située entre les deux vannes dessinées sur le schéma. Les deux vannes dessinées servent à couper l'arrivée d'eau chaude dans la vanne test. L'eau prend alors un chemin de dérivation (non dessiné).

Remoi,
Donc ta vanne recois d'ABORD le "chaud" (et jamais de froid) .

A+

[invite2313209787891133]

Bonjour

Le cahier des charges n'est pas très clair; tu veux passer de l'eau liquide ou de la vapeur dans cette vanne ?
Quel est le DN des vannes qui vont être testées ?

[sitalgo]

B'jour,

Pourquoi un système à thermosiphon ? Ca oblige à refroidir l'eau pour la réchauffer à nouveau, sans calculer ça va consommer plus d'énergie qu'une petite pompe.
Je dis petite pompe parce que pour faire le même débit que par thermosiphon, quelques watts suffisent. Ce qui est largement compensé par l'économie de réchauffage.

Comme demandé par Dudulle, préciser si c'est liquide ou vapeur au niveau du test. Si c'est vapeur il n'y aura pas de thermosiphon, il y aura gaz en haut et liquide en bas. Ou alors il faut concevoir le système comme une machine à vapeur, or il semble que l'on cherche plutôt la simplicité.

Cas liquide. Ce qui compte pour le thermosiphon c'est la hauteur totale, pas seulement h1, l'eau chaude dans la partie h2-h1 participe aussi et d'autant mieux qu'elle n'a pas été refroidie. Il vaut donc mieux partir verticalement dès la sortie du four et placer le test en haut.

[inviteaad4d73d]

Merci pour ces réponses.
Pour répondre à Dudulle. On travaille toujours à l'état liquide. En augmentant la température, on joue avec la pression pour garder l'état liquide.
Ce qui fait qu'a 300°C, on a une pression de l'ordre de 200bar.
Pour le DN c'est un DN20

Pour répondre a sitalgo, ton histoire de pompe serait une idée, mais je ne connais de pompe acceptant 300°C et 200bar de pression.

Pour éclaircir mon raisonnement je réexplique le cycle de mon système. (Soyez indulgent, le thermosiphon ce n’est pas mon truc)

1- Je place ma vanne test
2- Je chauffe l'eau de mon système avec une chaudière (serpentin rouge)
3- La température de l'eau dans la chaudière augmente
4- L'eau chaude cherche à monter et inversement, l'eau froide est aspirée dans la chaudière
5-Mon eau chaude passe dans la vanne test à une température T°C puis monte à nouveau et arrive au point le plus haut.
6-A ce point l'eau commence à refroidir et passe dans le serpentin bleu. Ce serpentin joue un rôle de "refroidisseur" au contact de l'air. On peut même ajouter un circuit d'eau froide supplémentaire pour accélérer la chute de température.
7-L'eau refroidie arrive en bas du serpentin bleu.
8-Cette même eau a tendance à se faire aspirer par la chaudière
9-Et ainsi de suite...

Pourquoi serait-il mieux de mettre ma vanne test en haut ?
Si elle se situe en haut, entre le point de sortie de four et le point d’entrée de la vanne, ma température aura variée. Je serais moins précis.

Que pensez-vous de tout ca ?
Encore merci de votre aide. Super sympa !!

[sitalgo]

Pour répondre a sitalgo, ton histoire de pompe serait une idée, mais je ne connais de pompe acceptant 300°C et 200bar de pression.

Il faut se renseigner auprès des fabricants. Si ça existe faut pas hésiter.

Pourquoi serait-il mieux de mettre ma vanne test en haut ?
Si elle se situe en haut, entre le point de sortie de four et le point d’entrée de la vanne, ma température aura variée. Je serais moins précis.

C'est intéressant pour le démarrage. L'effet thermosiphon (TS) ne se fait que dans les parties verticales (ou inclinées). Au début seule la hauteur rouge (h1) sert à l'effet TS, ensuite il faut que l'eau traverse la partie horizontale où elle ne gagne pas en effet TS. Ce n'est que quand le reste du tuyau (h2-h1) est rempli d'eau chaude que l'effet TS est maximum.
En ayant h2-h1 au-dessus de h1, l'effet TS démarre plus vite.
On peut aussi raccourcir au maximum la partie horizontale.
Dans tous les cas, isoler généreusement les tuyaux "chauds", compris h2-h1.
Pas oublier de pouvoir purger les gaz en haut, sinon plus de TS.

[inviteaad4d73d]

Bonjour,

Voici la nouvelle version du système. J'ai tenu compte de tous les renseignements que vous m'avez fournis.



J'ai repris les pentes pour valoriser le phénomène de thermosiphon. Départ à la vertical en sortie de four. Un tronçon horizontal qui sera isolé au maximum pour garder la chaleur. Sur ce tronçon, je n’ai pas trop le choix, l'operateur sera mieux en travaillant sur le plan horizontal.

Et je vais ajouter sur le dessus un système de purge pour chasser les gazs.

Le point qui m’inquiète un peu plus c’est le refroidissement. J’espère avoir une perte de chaleur suffisante car le thermosiphon fonctionne entre une source chaude et une source froide, froide…

Merci pour tout les gars !

[invite2313209787891133]

Bonjour

Avant de tenter de répondre j'aurais 2 dernières questions; tu parle de four; le chauffage est assuré par convection par l'intermédiaire du chauffage de l'air ?
De plus quel débit approximatif serait nécessaire ?

[inviteaad4d73d]

Re,

La réponse à ta première question est: oui. L'entreprise a déjà un four de ce type. Il souhaiterait faire une modification au niveau du serpentin. Actuellement il est plat avec des coudes à 90°.

Pour ta deuxième réponse: Je n'ai pas de réponse précise. Je pense que le débit sera celui généré par le thermosiphon, soit un débit très faible.

Merci.

[sitalgo]

On peut améliorer la convection du serpentin chaud avec un ventilateur (moteur à l'extérieur).