relation en débit d'air et température

[merak]

Bonjour,

je rencontre une situation que je n'arrive pas à théoriser. Il s'agit de mon aquarium qui chauffe trop en raison de l'éclairage trop puissant. Je dois donc mettre une ventilation en place pour renouveler l'air intérieur par de l'air plus frais venant de l'extérieur. Il n'y a pas de chauffage dans l'eau. Ce sont juste les tubes fluorescentes au dessus qui chauffent. Puissance de 50w.
On peut considérer le système comme adiabatique car le soir on a 27 °C après l'extinction des lumières et le lendemain matin juste avant l'allumage on a 26,5°C si ce n'est plus ...
Température de l'eau et de l'air interne = 27 °C.
Température extérieur = 23°C.


Il faut abaisser la température, donc avant de me jeter sur une foule de ventilateur, il me faudrait voir quel débit il me faudrait atteindre.
Merci pour votre intérêt à mon problème,
j'espère que vous pourrez m'aider

@+
-----

[invite07941352]

Bonjour,
Je le vois de cette façon : avec les 50W , vous avez atteint une température d'équilibre de votre masse d'eau qui s'établit ( probablement très lentement ) à environ +4° par rapport à l'ambiante ,
et restera à ce delta T , à condition que la température ambiante varie peu et très lentement .
Ce que je vois moins bien, vous voulez refroidir l'eau en soufflant dessus ?

[LPFR]

Bonjour.
Quelles sont les dimensions de l'aquarium ?
Comme je pense que ce n'est pas par rayonnement que l'aquarium est chauffée (presque tous les 50 W se transforment en chaleur), ce qu'il faut refroidir ce n'est pas l'aquarium, mais les fluos.
Il est fort possible que ce qui chauffe le plus se soit le ballast qui est une inductance qui limite le courant mais que d'ordinaire a des pertes à faire pleurer. Si c'est le cas il faut ventiler l'intérieur de la réglette ou se trouve le ballast. Et/ou remplacer le ballast classique par un ballast électronique, qui est censé avoir moins de pertes.
Et pour éviter que les flous chauffent l'air au dessus de l'eau, il faut mettre une barrière (en verre) et assurer leur ventilation.
Au revoir.

[den55555]

Bonjour,

Je me demandais, si on avait voulu refroidir l'eau en soufflant de l'air sec dessus pour en évaporer une partie, il faudrait utiliser quelle formule pour calculer le débit d'air nécessaire?

[A voir en vidéo sur Futura]

[merak]

Bonjour,
Je le vois de cette façon : avec les 50W , vous avez atteint une température d'équilibre de votre masse d'eau qui s'établit ( probablement très lentement ) à environ +4° par rapport à l'ambiante ,
et restera à ce delta T , à condition que la température ambiante varie peu et très lentement .
Ce que je vois moins bien, vous voulez refroidir l'eau en soufflant dessus ?

Bonjour Catmandou et merci pour votre réponse,
le système se stabilise à +4°C, je vois ça comme ça aussi, il y a donc assez de puissance thermique dans les 50w de lumière pour avoir un Delta de 4 °C entre Tambiante et T interne..

Alors après ... je vois 2 mécanismes de refroidissement=
- convection forcée par air en renouvellant l'air chaud interne par de l'air frais externe.
- Et effectivement comme vous dites, en provoquant un brassage de surface de l'eau, l'échange thermique sera plus grand et une évaporation supplémentaire produira ( par expansion de gaz) un absorbement de chaleur ( sur le principe de la frigorification quoi ...)

Je voulais simplifier le système en schématisant mon système en ne prenant en compte juste le 1er tiret.
J'aimerais une relation mathématique qui me guide un peu dans mon choix débits d'air des ventilateurs ( m3/h)

[merak]

Bonjour.
Quelles sont les dimensions de l'aquarium ?
Comme je pense que ce n'est pas par rayonnement que l'aquarium est chauffée (presque tous les 50 W se transforment en chaleur), ce qu'il faut refroidir ce n'est pas l'aquarium, mais les fluos.
Il est fort possible que ce qui chauffe le plus se soit le ballast qui est une inductance qui limite le courant mais que d'ordinaire a des pertes à faire pleurer. Si c'est le cas il faut ventiler l'intérieur de la réglette ou se trouve le ballast. Et/ou remplacer le ballast classique par un ballast électronique, qui est censé avoir moins de pertes.
Et pour éviter que les flous chauffent l'air au dessus de l'eau, il faut mettre une barrière (en verre) et assurer leur ventilation.
Au revoir.

Bonjour LPFR,

Aquarium = 80x30x40 soit 96L
Tu penses que ce sont les fluos qu'il faut refroidir. Donc en gros si on enlève l'air aux alentours des fluos avant qu'il ne monte de 24°C à 25°C alors en ayant un air maintenant proche de 24°C l'eau ne montera pas plus haut. M ais quel débit d'air ?
ce sont des ballasts électronique. La puissance des ballasts est, je crois, qqchose comme 20% de la puissance de l'ensemble tube+ballasts

j'aimerais théoriser la situation pour avoir des m3/h théoriques ...

[LPFR]

Re.
Avec ces dimensions, par convection, on obtient (à la louche) une dissipation de l'aquarium de 7 W/°C, ce qui colle avec vos 4°C d'élévation de température.

Je ne pense pas que l'on puisse donner un chiffre en m3/h. Car l'échange de chaleur avec l'air du ventilateur dépend de trop de choses (y compris l'âge du capitaine). Par exemple, de la géométrie et de comment l'air circule autour des choses qui chauffent. . Je commencerais par essayer un ventilateur d'alimentation de PC.
A+

[merak]

Bonjour,

Je me demandais, si on avait voulu refroidir l'eau en soufflant de l'air sec dessus pour en évaporer une partie, il faudrait utiliser quelle formule pour calculer le débit d'air nécessaire?

Salut Den !

je suis passé par cette question aussi ! le refroidissement par évaporation est, je pense, très efficace car dissipe beaucoup de joules. Si une formule pouvait chiffrer cela, je suis terriblement intéressé ! Mais je pense que c'est pas la plus simple des formules ...
pour cette raison j'ai voulu me concentrer sur le refroidissement par convection forcée, c'est à dire par renouvellement simple de l'air entourant les tubes fluorescent pour faire chuter cette température.

[merak]

Re.
Avec ces dimensions, par convection, on obtient (à la louche) une dissipation de l'aquarium de 7 W/°C, ce qui colle avec vos 4°C d'élévation de température.

Je ne pense pas que l'on puisse donner un chiffre en m3/h. Car l'échange de chaleur avec l'air du ventilateur dépend de trop de choses (y compris l'âge du capitaine). Par exemple, de la géométrie et de comment l'air circule autour des choses qui chauffent. . Je commencerais par essayer un ventilateur d'alimentation de PC.
A+

Arf mince, que je déteste votre réponse ! C'est la théorie du chaos qui reprend le dessus si on ne peut pas mettre en équation ( même approximativement ?) le système ... D'après votre chiffre de 7W/°C cela voudrait dire que le système de l'aquarium dissipe 22w et qu'il reste donc 28w qui entretiennent la chaleur de 27°C ( ou un Delta de +4) ? C'est déjà intéressant ces chiffres ...

Mais quand même, y'a bien une relation entre ces m3/h et ces 50w ... 50w qui sont des J/s si je ne m'abuse ... Donc il y a déjà la notion de temps dans les watts. Si on pouvait caractériser l'air par des J/m3 ce serait parfait car nous aurions des = m3/h X J/m3 = J/h on saurait alors que tel ventilateur a la capacité d'évacuer tant de Joules par unités de temps ...
J'ai envie de faire une comparaison. Prenons un déluge, une pluie torrentielle de 10m3/h sur un lac. Pour empêcher que le Lac déborde on le pompe avec une capacité au moins équivalent de 10m3h comme ça on conserve le niveau d'eau. Au lieu d'un niveau d'eau, dans ma situation on a un niveau de chaleur c'est moins concret mais le problème est le même il faut évacuer toute la production de chaleur Mais tant de chaleur ont besoin de combien de m3/h ... aïe aïe aïe, c'est compliqué !

[Boumako]

Bonjour

Pour mettre ce système en équation il faudrait le modéliser en 3D dans un logiciel pour calculer le mouvement de l'air et l'échange, ça ne peux pas se faire autrement.

D'après votre chiffre de 7W/°C cela voudrait dire que le système de l'aquarium dissipe 22w et qu'il reste donc 28w qui entretiennent la chaleur de 27°C ( ou un Delta de +4) ? C'est déjà intéressant ces chiffres ...

Non ça signifie qu'environ 28W sont communiqués à l'eau, ce qui permet de stabiliser la température 4°C au dessus de l'ambiant. Le reste chauffe le couvercle de l'aquarium.

Je pense que le plus simple pour résoudre ton problème serait de prendre un petit ventilateur de PC et d'essayer. Si la température descend trop bas il suffira de boucher en partie le passage de l'air ou diminuer sa vitesse. A vue de nez je dirais qu'un petit modèle de 5cm devrait suffire.

[LPFR]

Re.
En réfléchissant un peu, je pense que ce n'est pas nécessaire d'ajouter un ventilateur.
Il suffit de laisser l'air chauffé par les flous et le ballast s'élever librement dans la pièce, au lieu de le garder confiné à la surface de l'eau.
À mon avis, il suffit de laisser quelques centimètres de jeu entre le haut de l'aquarium et la "boite à lumière" avec les flous. Évidement, avec ce jeu ouvert sur tout le périmètre.
A+

[Boumako]

C'est faisable, mais ça ne fera pas très "propre" vu que généralement tout le système électrique est intégré dans le couvercle.

[fabang]

Pour échauffer 1g d'air (à la pression atmosphérique de 1013hPa) de 1K, il faut 1,004J.
Donc si tu injectes de l'air à 20°C, que tu t'autorises une température de sortie d'air de 24°C et que tu as 50J/s à évacuer, il faut que tu fasses passer (50/1,004/4)g d'air par seconde (12,45g ou 10,375L/s ou 37,35m3/h).
En gros c'est le débit d'un ventilateur 80x80, mais il faut soigner le passage de l'air.

[Boumako]

Sauf qu'en pratique c'est impossible, tu ne peux pas à la fois stabiliser la température à 24°C en sortie et avoir un débit fixé.

[fabang]

Qui a parlé de stabilisé la température à 24°C.
Là il s'agit juste d'élever la température de l'air qui rentre de 4°C en utilisant les calorie d'une source de chaleur de 50W.

[Boumako]

Oui, j'ai bien compris ton raisonnement, sauf qu'en pratique ça ne se passera pas du tout comme ça : Ces 50W provoquent la hausse de température de certains éléments placés sous le couvercle qui à leur tour chauffent leur environnement. En passant un flux d'air de 37.35m3/h une partie de cet air va entrer en contact avec ces éléments chauds, et il sortira forcément à une température inférieure à 24°C.
D'ailleurs ce n'est pas ce qui est demandé, l'auteur ne veux évacuer qu'une partie des 50W (partie calculée par LPFR un peu plus haut), le reste servant à chauffer l'eau de l'aquarium.

[den55555]

Bonjour,

Dans ton calcul fabang, tu ne penses pas que l'air va passer trop vite pour avoir le temps de chauffer et donc risque de ne pas pomper 50 W et de ressortir à la même température ? Sinon pour soulever un peu plus de difficultés, ton cp est bon pour de l'air sec en entrée, mais au dessus d'un aquarium ca va devenir de l'air humide et le cp va varier ^^ (aussi avec la température mais à mon avis tu peux bien le négliger). Puis ca va aussi évaporer de l'eau de l'aquarium, donc la refroidir, et la longue diminuer le niveau et augmenter le niveau d'humidité de la pièce

[fabang]

Ca donne juste un ordre de grandeur, c'est pas pire que de dire essais un ventilo d'alim de PC.(Qui on le voit sera dans l'ordre de grandeur).
On peut séparer l'éclairage entre deux plaques de verre de la fonction de chauffage de l'aquarium.
Il y a peut être quelques poissons fiévreux dans le bocal qui vont fausser toute les mesures

[den55555]

Hahaha c'est vraie qu'une autre solution c'est de manger les poissons et d'y mettre des tropicaux adaptés à la température actuelle

[Boumako]

Tu n'as pas de vitre au dessus du niveau de l'eau ?