Calcul du temps de descente en température d'un réfrigérateur.

[MigMadMarine]

Bonjour a tous , j'ai un petit problème et je n'ai pas les connaissances nécessaires pour le surmonter alors je viens faire appel a vous en espérant que vous m'aidiez !
Je vais vous exposer la situation, j'ai un réfrigérateur dont je connais toutes les caractéristiques et en fait je voudrais connaître le temps de descente en température de ce dernier et je ne sais absolument pas comment m'y prendre !
Si je demande ça c'est pour étudier l'installation d'un module a effet Peltier dans ce réfrigérateur pour le transformer en cave a vin , c'est la thématique de mon projet de terminale en fait.
J'espère poster dans la bonne rubrique.

Je vous remercie d'avance pour votre aide !
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[unifiedforces]

Bonjour,

ça ne parait pas insurmontable comme problème. Si vous avez un thermomètre avec une sonde au bout d'un fil et un chronomètre, vous mettez la sonde dans le réfrigérateur (à température ambiante), vous le branchez tout en déclenchant le chrono...



Le seul truc, c'est que la descente n'est peut être pas linéaire mais exponentielle (ça va plus vite pour perdre le premier degré que le deuxième par exemple). Le chrono et le thermomètre vous le diront...

[MigMadMarine]

Merci de ta réponse
Ah et c'est possible par le calcul ?
En fait j'ai mal formulé ma question il me faudrais le temps de décente en température avec un module peltier d'une puissance de 25 watts installé a l'interieur , la je pense que c'est un peu plus compréhensible .
Merci d'avance de vos réponses .

[invite07941352]

Bonjour,
Quand vous dites avoir toutes les données sur le réfrigérateur , connaissez vous les paramètres qui concernent son isolation thermique ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[unifiedforces]

Par un calcul empirique du genre faire un graphique sur un tableur avec en abscisse le temps et en ordonné la température puis en sortir l'équation de la courbe ainsi créée.

OK, c'est du bidouillage mais je suis bien incapable de convertir par le calcul le temps de descente en température avec un pelletier de 25W (en plus, ça dépends beaucoup de l'état du frigo, du joint et de l'isolant dans ses parois).

[MigMadMarine]

Merci a vous pour vos réponses.
Unifiedforces : Oui c'est ça j'aimerai bien obtenir ce genre de chose. Je ne veux pas non plus être dans la plus totale exactitude je voudrais avoir une approximation mais qui se rapproche quand même de la réalité sans que ce soie trop compliqué a calculer et a mettre en oeuvre.
Catmandou : Oui je connais la résistance thermique du frigo en entier de chaque paroi ainsi que son U aussi.

[MigMadMarine]

Si l'un d'entre vous ou alors d'autres personnes ont besoin des caractéristiques du frigo qu'il le dise.

[invite2313209787891133]

Bonjour

Si tu connais la valeur des résistances thermiques de chaque face (et en admettant que ces valeurs soient juste), alors tu pourra connaitre la température minimale atteinte, mais pas le temps pour y arriver.
Pour ceci il faut connaitre la capacité thermique de l'enceinte, et il est très difficile de le faire par calcul. Je te propose de le faire de la façon suivante:
Tu remplis un bidon de 5 ou 10l d'eau vers 80°C (ou moins si tu n'a accès qu'à l'eau du robinet).
Tu places ce bidon dans le frigo avec un petit ventilateur pour avoir une température homogène partout.
Tu mesures l'évolution de la température : Celle ci va monter à une valeur maximale, puis décroitre lentement. Cette valeur maximale permet de connaitre la capacité thermique massique du frigo.

Bien évidement cette capacité change si tu ajoutes quelque chose (un bidon de lait par exemple).

[MigMadMarine]

Merci donc en gros a la fin de cette expérience j'aurais un temps mais pas une capacité thermique massique, comment je fais pour obtenir cette dernière ?
Et sinon par le calcul savez vous comment c'est possible ?
Merci d'avance de vos réponses .

[sitalgo]

B'jour,

Je ne vois pas en quoi le temps de descente en température est intéressant (et donc la capacité thermique). La cave doit être à température constante, si tu connais les performances thermiques tu peux connaître la puissance minimum à installer.
Quand on ajoute des bouteilles (probablement à une température différente) le thermostat va faire jouer le temps de fonctionnement du système.

[invite2313209787891133]

B'jour,

Je ne vois pas en quoi le temps de descente en température est intéressant (et donc la capacité thermique). La cave doit être à température constante, si tu connais les performances thermiques tu peux connaître la puissance minimum à installer.
Quand on ajoute des bouteilles (probablement à une température différente) le thermostat va faire jouer le temps de fonctionnement du système.

"La question, toute la question, rien que la question".

L'auteur à précisément demandé

j'ai un réfrigérateur dont je connais toutes les caractéristiques et en fait je voudrais connaître le temps de descente en température de ce dernier

Si l'enceinte fait 100kg elle prendra beaucoup plus de temps à descendre en température que si elle est en polystyrène et fait 100g (à isolation identique).

[invite2313209787891133]

Merci donc en gros a la fin de cette expérience j'aurais un temps mais pas une capacité thermique massique, comment je fais pour obtenir cette dernière ?
Et sinon par le calcul savez vous comment c'est possible ?
Merci d'avance de vos réponses .

Non, tu aura une température d'équilibre, par exemple le frigo va se stabiliser à 50°C, puis ensuite descendre en température.
En réalité une partie de la chaleur aura déjà commencé à traverser l'isolant le temps que la température se cale, donc il faudra certainement le prendre en compte, connaissant la courbe de descente en température qui va suivre.

Tu peux aussi procéder en 2 temps : Faire l'expérience du bidon d'eau chaude, puis mettre une ampoule de par exemple 40W, et mesurer la température d'équilibre (qui elle ne redescendra pas) afin de mesurer plus précisément l'isolation.

[MigMadMarine]

Si je veux le connaître c'est pour savoir en combien de temps avec un module a effet Peltier d'une puissance de 30 watts pour un volume de 300 litres avec une température initiale intérieure de 24 degrés une température extérieure de 25 degrés on atteindra les 13 degrés a l'intérieur de la cave a vin.

[invite2313209787891133]

Si il les atteint, j'ai un petit doute à ce sujet.
Si tu fais les mesures que je t'ai indiquées tu sera fixé.

[MigMadMarine]

D'accord je vois.
Ah un doute pourrais tu développer ?

[invite07941352]

Re,
30 W en permanence pour gagner 10° dans un 300 L plein , c'est peut être possible dans une caisse de bonne qualité .

[louloute/Qc]

Doublon avec la discussion : Comment obtenir le plus de froid possible avec un module Peltier? Sur le forum électronique.

[invite2313209787891133]

Re,
30 W en permanence pour gagner 10° dans un 300 L plein , c'est peut être possible dans une caisse de bonne qualité .

Sauf que en l’occurrence ce ne sera pas 30W mais beaucoup moins, la puissance dissipée par les peltier est donnée pour un Dt de 0°C entre les 2 faces.
Ici il y a 12°C, plus le Dt imposé par le transfert face chaude et face froide ; on peut compter 20°C minimum.

D'accord je vois.
Ah un doute pourrais tu développer ?

Un frigo standard consomme une 100aine de W, avec un COP de 3 ça fait 300W de froid, pour atteindre 4°C.

[MigMadMarine]

Louloute c'est pas vraiment un doublon c'est une question différente mais sur le même sujet.
Dudulle j'ai pris un Dt assez large mais en général il est moindre de plus j'ai dit 30 watts mais je pense en mettre deux fois plus si c'est le cas tu pense que ce serait un peu plus réalisable ?

[invite2313209787891133]

Je ne sais pas...

Il faut que tu fasses cette mesure pour en savoir plus.

[MigMadMarine]

De toute façon je pense ce se sera la puissance que je vais utiliser.
En tout cas merci de ton aide Dudulle.

[sitalgo]

"La question, toute la question, rien que la question"

Encore faut-il que la question soit pertinente. C'est un projet scolaire et on peut imaginer que l'élève n'est pas spécialiste.
Je serais le prof, je dirais qu'on n'a pas grand chose à faire de la température d'un frigo vide. Autant éviter si possible d'y arriver.
Une donnée intéressante est plutôt la température en fonction du poids à refroidir.

Si je veux le connaître c'est pour savoir en combien de temps avec un module a effet Peltier d'une puissance de 30 watts pour un volume de 300 litres avec une température initiale intérieure de 24 degrés une température extérieure de 25 degrés on atteindra les 13 degrés a l'intérieur de la cave a vin.

Voilà enfin des données plus précises.
Amha, ce ne serait pas du luxe de calculer déjà si on peut obtenir 12° d'écart avec une puissance si faible et une telle surface (je pensais à un truc genre frigo de camping), ce n'est peut-être pas possible. Rendement Peltier = 0,6 d'après ce que j'ai trouvé, soit 18W.
En outre j'ai vu qu'on ne dépassait guère 10° d'écart avec ce système mais je n'y connais pas grand chose.

Le U est-ce la performance globale en W/K ?

[invite2313209787891133]

La masse présente dans le frigo n'a pas d'influence sur la température finale, mais sur la durée pour l'atteindre. Et que la question soit pertinente ou pas n'est pas ton problème... L'auteur a posé une question, j'y ai répondu ça s’arrête là.

[MigMadMarine]

Bonjour et merci Sitalgo !
Alors ben premièrement si tu veux que j'exprime un poids a refroidir ça veut dire que j'aurais 362,34 Kg a refroidir dont 337,5 Kg d'air et 25,84 Kg de vin.
Ensuite pour le peltier je vais finalement partir sur un module de 60 voire 70 watts. Et pour le rendement je crois que c'est ça oui néanmoins parfois on vois d'autres valeurs , mais pour un Peltier il faudrais plus parler de COP et là va falloir que je le calcule alors.
Ensuite le Dt d'un Module peltier c'est 72 kelvins, toujours.
Ensuite le U ce n'est pas la performance mais c'est l'inverse de la résistance thermique .

[sitalgo]

La masse présente dans le frigo n'a pas d'influence sur la température finale, mais sur la durée pour l'atteindre.

C'est ce que je voulais dire en fait. On donne des heures par kilo dans les bons modes d'emploi.

[invite2313209787891133]

Ensuite le Dt d'un Module peltier c'est 72 kelvins, toujours.

Non, le Dt d'un peltier est fonction de la puissance qu'il dissipe coté froid (il faut bien sur ajouter la puissance de l'alimentation coté face chaude) : 0°C de Dt pour la puissance annoncée, et 70°C environ pour 0W dissipé.
Entre ces 2 points la relation est une droite.

[invite2313209787891133]

C'est ce que je voulais dire en fait. On donne des heures par kilo dans les bons modes d'emploi.

Dans ce cas pourquoi prétendre que la durée pour atteindre la température voulue n'est pas pertinente ?

[sitalgo]

Dans ce cas pourquoi prétendre que la durée pour atteindre la température voulue n'est pas pertinente ?

Avec un frigo vide. Il faut le faire avec le frigo + une quantité estimée (+ les pertes thermiques).

[invite2313209787891133]

Non justement, l'inconnu c'est avec le frigo vide, ensuite tu sais très bien ce que tu vas y mettre, et donc tu connais la capacité thermique massique de ce qu'il faut refroidir.

[sitalgo]

Alors ben premièrement si tu veux que j'exprime un poids a refroidir ça veut dire que j'aurais 362,34 Kg a refroidir dont 337,5 Kg d'air et 25,84 Kg de vin.

Tu stockes de l'air liquide ?
Tu peux tenir compte de l'air mais ça ne fera pas lourd. Je te laisse calculer les joules concernés.
Une bouteille c'est 0,75 kg de liquide et env 0,4 kg de verre (à vérifier).
Pour indication, calcul déjà la puissance nécessaire pour maintenir la température, ce sera la limite basse.