Perte de chaleur eau a travers refroidisseur aillettes
Bonjour à tous,
Le schema ci-joint explique tres bien la situation.
J'ai un tube 3/4" de 0.78m munis de 56 ailettes de 50x50ep1mm.
De l'eau liquide à 300°C passe dedans. La température ambiante est de 20°C.
J'aimerais connaitre la Température de sortie.
Merci a tous!
Flo
Bonjour,
Les problemes de thermiques doivent etre resolus de maniere tres rigoureuse car ils mettent en jeu differents phenomenes. Sur le lien ci-dessous un lien vers un cours, que je trouve bien fait sur la thermique :
http://www.thermique55.com/principal/thermique.pdf
Ton probleme va mettre en jeu principalement 3 phenomenes :
- De la conduction a travers la paroi du tube
- De la convection au niveau des ailettes
- De la conduction entre ton tube et tes aillettes
Je pense qu'on peut supposer que la convection entre l'air et le tube est negligeable car la vitesse de l'air entre les ailettes au niveau du tube doit etre tres faible.
Il faut aussi savoir que l'air qui refroidit ton systeme va lui se rechauffer donc entre les ailettes l'air n'est pas a 20 degres. Cependant pour calculer cela il faut connaitre l'epaisseur des ailettes et la distance inter-ailettes.
Voila dis-moi si tu cernes un peu mieux le probleme
Salut
Un grand merci pour le lien.
J'ai bien compris le fonctionnement et les phénomènes physiques. Merci a toi pour ces explications.
La ou j'ai plus de mal c'est sur la manipulation des formules.
On me donne un flux thermique qui dépend de la température a l'exterieur du tube. Cependant ce sont 2 inconnues.
Lu
Le tube est il vertical comme sur ton dessin, ou horizontal (se qui a mon avis serais plus efficace)???
Non le tube est à la verticale. Il est préféreable qu'il reste dans ce sens car j'ai un phénomene de thermosiphon dans mon systeme. Donc la verticalité est meilleur dans ce type de systeme.
Au niveau de tes inconnues il faut proceder par iteration (tu peux le faire dans excel)
D'abord tu supposes que ton eau est a 300 degres et ton air a 20 degres puis tu calcules le flux correspondant PHI1.
Puis tu supposes ton eau a 20 degres, ton flux egale a PHI1 et tu calcules la temperature de l'air TA1.
Puis tu supposes l'air a TA1, ton flux a PHI1 et tu calcules la temperature de l'eau.
Tu fais tourner une centaine de foiset tu devrais converger vers une solution.
Si tu veux avoir le gradient de temperature en fonction de la distance dans ton tube tu fais tout le precedent calcul pour 1 cm de conduit par exemple tu trouves la temperature a 1 cm et tu refais le calcul entre 1 cm et 2cm puis entre 2cm et 3cm etc...
Dis moi si je ne suis pas clair
Le soucis, c'est que ce type d'ailette n'est pas fait pour fonctionner horizontalement :
Les couches d'air chauffées se trouverons bloquées en montant par l'ailette du dessus... Et si tu n'as pas de renouvellement d'air sur tes ailettes, adieu la convection et ton transfert thermique sera mauvais...
Si le tube est vertical, je ne connais pas vraiment les outils permettant de calculer la solution sauf si tu espace suffisamment tes ailettes de manière à recomposer les couches limites (à calculer évidement), ce qui te ferais un échangeur démesuré, et nuirais au thermosiphon... Le serpent se mort la queue, dsl
A vrai dire je ne vois pas ou est le soucis pour un thermosiphon si ton échangeur est horizontal...
Pour le problème, il faut procédé par itération (déjà dit, mais je peut éclaircir)
Tu suppose les température d'eau à l'intérieur
Tu calcule le coefficient de convection sur ailette et le tube
Tu utilise tes formules d'ailettes pour trouver une résistance thermique équivalente
Tu calcule le flux
Tu trouve les températures
Et tu recommence Jusqu'à la précision voulue sur les températures
Pour le gradient de température, je pense que se qui serais plus précis serais de calculer la résistance thermique équivalente sur chaque section d'échangeur (donc local) puis d'utiliser le théorème de la moyenne pour calculer une résistance thermique équivalente globale. Ensuite la loi de température est exponentielle en fonction de x (cas tube horizontal)
Évidement il ne s'agit que d'une itération
Attends j'ai pas tout suivi.
Imaginons, je prends une petite longueur de tube. Je fais:
1- je prends Temp entrée (Te1) à 300° et Ts1 a 20° puis je trouve PHI1
2- Je prends Te2 = 20° et PHI1 puis je trouve Ts2
3- Je prends Ts = Ts2 puis PHI1 puis je trouve Te3. Mais ici Te3=Te2
Je comprends pas trop le raisonnement... Une petite explication supplémentaire s'impose.
Merci
Re
non sur chaque tronçon tu considère une température constante, ce qui te permet d'appliquer la relation de convection naturelle. Une fois que tu as le h, tu peux recalculer la température de sortie.
Pour l'itération suivante tu reconsidère une température constante qui sera la moyenne des température calculé à l'itération précédente.
