Refroidissement d'aluminium par flux d'air

[benji6b]

Bonjour à tous,

J'aurai besoin de votre aide dans le cadre d'un tunnel de refroidissement.

Je vous explique la problématique :

Un panier rentre dans le tunnel et ne bouge plus. Sur ce panier se trouve plusieurs pièces chaude en aluminium, le but étant de les refroidir à température ambiante. La durée de cycle du refroidissement est défini. Le refroidissement ne peut se faire par trempe car il est préférable de laisser les pièces seches.

1er question : est-il préférable de fermer le tunnel afin de canaliser l'air ?
2eme question : quelle puissance de ventilateur dois-je installer pour refroidir les pièces à température ambiante ?

Voici les données que j'ai :
Tunnel : 0.5*0.5*1 = 0.25m³
Durée du cycle : 5mn
Température max des pièces en entrée : 40°C
Température sortie souhaité : température ambiante (22>26°C)
Température de l'atelier : température ambiante (22>26°C)

La pièce est assimilable à un pavé.
Poids d'une pièce : 3.150Kg
Surface exposée d'une pièce : 5330mm²
Matière : Aluminium
Nombre de pièce sur 1 panier : 3 pièces

Nombre d'emplacement de ventilateur : 4 disponibles sur le haut + 1 disponible sur le fond.
Ouverture sur le fond du panier (convoyeur) mais possibilité de fermer le reste du tunnel (voir schéma).

Votre aide serai grandement appréciée !

Bien à vous.

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[f6bes]

Bjr à toi,
Je ne vois pas pourquoi tu veux FERMER le tunnel ?
Pour un COURANT d'AIR dans le tunnel c'est certainement mieux que de fermer...le tunnel ( ce qui ne permets qu'un BRASSAGE d'air d'une enceinte close =le tunnel)
Donc un courant d'air LONGITUDINAL et ( je pense ) meilleur que des ventilos placés en haut du tunnel .

A+

[benji6b]

Bonjour,

Ce que je voulais dire par fermer le tunnel c'est de mettre des portes automatisées à l'entrée et à la sortie du tunnel. Ainsi j'aurai un tunnel fermé mais pas totalement puisque j'ai l'ouverture sur le fond du panier (en face des 4 ventilos) ce qui me permettrait d'avoir un courant d'air du haut vers le bas sans avoir aucune perte sur les parois du cotés non ?

Merci pour ta réponse

@++

[f6bes]

Remoi,
Et par ou tu fais entrer initialement l'air ?
Un courant d'air c'est un flux qui se déplace ( une entrée/une sortie )
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[benji6b]

Re,

Ben du coup par le haut (les 4 ventilateurs) qui propulse l'air vers le bas/fond du tunnel (là où il y a 1 seul ventilateur).
donc entrée = 4 ventilateurs
sortie = le fond où il y a 1 ventilateur

Ils serait donc préférable d'enlever le ventilateur qui est en face des 4 non ? pour favoriser le flux.

[Zozo_MP]

Bonsoir

si le but est de refroidir c'est quand même curieux qu'il y ait un ventilateur en bas (seul contre quatre pfffff pffff ) sauf si lui aussi souffle sur le dessous des pièces ce qui ne serai pas absurde.
Dans ce cas comme il y a cinq ventilateurs qui envoient de l'air dans le tunnel il n'y pas d'autre issue pour l'air de sortir par chaque bout du tunnel. Donc fermer chaque extrémité serait un peu nounouille.
S'il y a des ouvertures sous le panier, il faudrait connaître la surface totale qui doit être suffisante pour laisser passer la totalité du volume d'air déplacé. Mettre un porte à chaque bout reviendrait à diminuer le volume d'air échangé car la surface sous panier sera à coup sur insuffisante.

Le faite d'avoir de l'air sous pression (exemple 0,6 bar ou plus ) ne favorise pas plus les échanges thermiques.

Autre chose bien singulière l'air chaud est rejetée dans l'atelier puisque l'on ne parle pas de manchon qui rejetterais l'air à l'extérieur. Ce système de refroidissement de pièce doit être une belle chaufferette.

En plus on ne sait même pas pourquoi vous voulez changer quelque chose à ce pov' tunnel d'abaissement de température. Si c'est nécessaire du point de vue process il faut prendre le problème différemment.

Cordialement

[benji6b]

Bonsoir,
et tout d'abord merci pour votre réponse !
J'avais pensé à mettre un ventilateur sur le dessous puisqu'il y a un emplacement de libre (d'un point de vue encombrement). Donc jme suis gardé en tête qu'il y avait bien la possibilité de mettre 4 ventilo sur le dessus et 1 en dessous.
Maintenant effectivement si je laisse le ventilateur du dessous il faut que je laisse une autre issue pour que toute cette air puisse s'échapper.

Du coup il vaudrait mieux que je laisse les portes ouvertes afin de garder un volume d'air échanger suffisant ? ça me semble cohérent !

Oui c'est sur que la chaleur des pièces dans le tunnel doit certainement réchauffer l'air ambiant, donc effectivement raison de plus de laisser les portes ouvertes.

Je voudrai que mes pièces soit à température ambiante pour assurer des bonnes conditions de controles (métrologique etc..) directement en sortie de process.

Merci pour toutes vos infos, comment puis-je faire pour estimer mon volume d'air à brasser avec tout ça ? .. :/

bonne soirée

[DAUDET78]

Tu ne peux pas les mettre dans un bain de flotte au départ pour refroidir ( choc thermique ?) et ensuite un tunnel de ventilation pour sécher et terminer le refroidissement ?

[benji6b]

Salut,

Malheureusement j'aimerai éviter, il énormément de alésage recoin etc .. ça sera vraiment difficile de la faire sécher en 4 ou 5 min et il faut vraiment que j'évite l'eau sur mes pièces pour les controles ..

ça simplifierai bien le problème ! ^^

[DAUDET78]

Tes pièces en ALU sont à quelle température ?

[benji6b]

Environ 40°C comme donné ci dessus mais ça peut légerement changer en fct de la température de l'atelier

[wizz]

tu dois contrôler ces pièces en alu
mais c'est quoi le process?
ce contrôle dimensionnel, il est réalisé après quelle étape de fabrication? (usinage? etc...)
et quelle est la précision des mesures à faire?

[benji6b]

C'est après une étape de rincage des pièces avec de la flotte à environ 40°c (d'où la température des pièces).
Après les avoirs rincées je veux les contrôler en étanchéité donc il faut : pas qu'elle soit humide et surtout à température ambiante pour être sur que le contrôle d'étanchéité se déroule bien .

Je controle aussi en dimension mais c'est un peu moins important dans le cadre du refroidissement des pièces.
Merci à vous pour votre aide !

[DAUDET78]

C'est après une étape de rincage des pièces avec de la flotte à environ 40°c (d'où la température des pièces).

Donc tes pièces sont bien imbibées de flotte ? Rince les ensuite avec de l'eau à 25° et sèche les après

[benji6b]

Oui c'est vrai, jsuis d'accord avec toi, ça me demande aussi pas mal de modif sur mon process mais l'idée est très bonne.
Est-ce que selon toi la température de l'eau imbibé sur les pièces à son influence lors du sechage sous les ventilos ?
En gros yaura t-il une différence entre sécher les pièces imbibé à l'eau 40°c ou imbibé à l'eau 25°c ?
@+

[Boumako]

Bonjour

Ce type de problème nécessite généralement un grand nombre de précisions pour aller chercher une réponse pertinente, mais on peut déjà commencer à dégrossir.
Si on prend le cas le plus défavorable (on passe de 40 à 22°C) : La pièce en aluminium doit évacuer une quantité de chaleur égale à 3.15 * (40-22) * 897 = 50 860 joules en 5 minutes, soit un flux moyenné de 170 W. On prend un Dt de (40-22) / 2 = 9°C. Connaissant la surface d'échange on calcule le coefficient d'échange superficiel nécessaire pour y parvenir. Toutefois pour continuer le calcul il faut que tu me confirme la surface d'échange, car il y a visiblement un problème (la surface annoncée n'est pas cohérente avec les autres données). Pourrais tu plutôt donner les dimensions de ces pièces ?

[wizz]

donc j'ai visé juste

maintenant, puisque c'est un atelier de production, d'usinage, alors il y a des fortes chances pour qu'il y ait aussi un réseau d'air comprimé
est il envisageable de procéder à un soufflage sur les pièces, manuellement par un opérateur, ou automatiquement avec des buses prédisposées, pour sécher les pièces alu
ensuite, quelques minutes dans le caisson ventilé pour stabiliser la température des pièces à mesurer.

[benji6b]

Bonsoir Boumako,
merci pour votre message, cependant que représente le 897 dans votre calcul de puissance ? Aussi le Dt représente bien le Delta de température c'est ça ? Alors pourquoi le divisé / 2, (40-22) n'est pas suffisant ?
J'essayerai de poster les dimensions de la pièce dans les prochains jours, j'y ai pas accès dans l'immédiat.

@Wizz : Oui effectivement les buses automatisées et dirigées vers les endroits stratégiques de la pièce n'est pas une mauvaise idée ! j'essaye juste de trouver la plus simple à réaliser et surtout la moins chère

[Boumako]

897 est la chaleur massique de l'aluminium. Le Dt est divisé par 2 car il s'agit d'une moyenne entre la situation initiale (40-22) et finale (0°C de Dt). En toute rigueur on utilise plutôt un modèle cinétique du 1er ordre pour ce genre de problème, mais cette approximation permet d'avoir un aperçu des contraintes que ton cahier des charges implique, pour une 1ere approche.

Oui effectivement les buses automatisées et dirigées vers les endroits stratégiques de la pièce n'est pas une mauvaise idée ! j'essaye juste de trouver la plus simple à réaliser et surtout la moins chère

Il faut surtout utiliser la solution la mieux adaptée au vu des contraintes réelles et chiffrées.

[benji6b]

Bonjour,

Alors voilà les côtes de ma pièce :

On peut l'assimiler à un pavé :

Longueur 230mm largueur 130
Sur la surface il y a deux trous débouchant, je pense qu'il faut les déduire de notre surface ?

Un trou de 60 mm et un autre de 65 mm.

J'avais donc fais : 230*130 - (3.14(60²+65²))

[Boumako]

Bonjour

Effectivement cette surface n'est pas correcte. Il faut prendre la surface totale susceptible de croiser le flux d'air, donc les 6 faces et la surface des trous.
Pourrais tu donner l’épaisseur de ce pavé ainsi que l’orientation des trous ?

[benji6b]

Salut,

Voilà un schéma de la pièce, les trous sont débouchants, n'hésite vraiment pas si il te manque des infos !

[DAUDET78]

Malheureusement j'aimerai éviter, il énormément de alésage recoin etc ..

Et c'est ce cube qui devrait être ta description ?

[Boumako]

Merci pour le schéma.
Donc on a une surface totale égale à 0.154m², une moyenne de 170W et un Dt moyen de 9°C. Il faut arriver à atteindre un coefficient d'échange de (170 / 9) / 0.154 = 123 W/m²°C
Pour atteindre un tel coefficient il faut une circulation d'air ayant une vitesse d'environ 60m/s. C'est toujours faisable, mais ça commence à faire beaucoup.

Il y a effectivement la possibilité d'arroser les pièces avec de l'eau, mais en pratique cela apporte certaines contraintes.
Je pense que le plus simple serait de les refroidir par contact, en les posant simplement sur une surface plane refroidie par une circulation d'eau froide.

[wizz]

puisque tu rinces les pièces déjà à 40°C, alors soit tu abaisses sa température autour de 25°C,
soit tu fais un deuxième rinçage à 25°C

pour sécher, rien de plus simple
-fabriquer un caisson, tôle, bois, plexi, etc... Avec une porte visible. C'est pour l'aspect sécurité
-fabriquer un support, un montage simple, en bois
-prédisposer des buses. 2 avec des jets coniques pour les 2 alésages. Puis des buses plates là où ce sera nécessaire.



Si manque de budget (!!!), bricolez vous des buses avec des tuyaux de cuivre par exemple, etc...
Puis une vanne manuelle.

La pièce sera sèche en moins de 15 secondes (et le jet d'air comprimé participera à abaisser la température de la pièce alu)

[benji6b]

Bonjour à tous,
Merci pour vos réponses.
@DAUDET78 : Oui, il y a bien des petits alésages mais que je n'ai pas représenté sur le schéma. Ils ne devraient pas jouer beaucoup sur le calcul de surface.

@Boumako : Les 60 M/s ce serai pour refroidir les pièces à température ambiante en 5mn c'est ça ? Oui 60m/s ça commence à faire .. Il y a aussi la possibilité de refroidir par contact c'est vrai, mais supposons que je pose mes pièces sur une plaque de refroidissement, 1 ou 2 min par exemple. Je risque d'avoir un refroidissement qui n'est pas uniforme sur la pièce n'est-ce pas ?

@Wizz : Malheuresement je suis obligé de garder la température de mon bain à 40°C minimum (c'est une question de qualité d'état de surface). Cependant l'idée de tremper dans un autre bain à 25°C est envisageable. Maintenant la solution des buses me pose problème au niveau de leurs emplacements. Je ne produit pas toujours la même pièce, elles sont de taille différentes et de ce fait l'emplacement des buses ne sera plus correcte.
La pièce que je vous ai décris me sert de référence pour mes essais, mais il y en a bien d'autres.

Qu'est ce que vous pensez de la solution avec un groupe d'air froid ? Au lieu de mettre des buses dans mon caisson, je pourrai mettre des ventilateurs dans chaque direction qui soufflerai de l'air froid.

Bonne journée.

[DAUDET78]

qui soufflerai de l'air froid.

Bof, si ta pièce est à 25° (passage dans un deuxième bain), le fait de souffler dessus devrait la sécher et la refroidir par évaporation.
Par contre, c'est quoi comme flotte que tu mets dans tes bains? Si elle est dure, tu auras des dépôts de calcaire .

[Boumako]

@Boumako : Les 60 M/s ce serai pour refroidir les pièces à température ambiante en 5mn c'est ça ? Oui 60m/s ça commence à faire .. Il y a aussi la possibilité de refroidir par contact c'est vrai, mais supposons que je pose mes pièces sur une plaque de refroidissement, 1 ou 2 min par exemple. Je risque d'avoir un refroidissement qui n'est pas uniforme sur la pièce n'est-ce pas ?

Etant donné la conductivité de l'aluminium la température sera homogène.

[Jaunin]

Bonjour,
Je n'apporte pas directement une solution, désolé, mais simplement un exemple pour les yeux, ceux qui aiment.
Cordialement.
Jaunin__

http://www.comsol.com/video/shell-tu...model-tutorial

[wizz]

@Boumako : Les 60 M/s ce serai pour refroidir les pièces à température ambiante en 5mn c'est ça ? Oui 60m/s ça commence à faire .. Il y a aussi la possibilité de refroidir par contact c'est vrai, mais supposons que je pose mes pièces sur une plaque de refroidissement, 1 ou 2 min par exemple. Je risque d'avoir un refroidissement qui n'est pas uniforme sur la pièce n'est-ce pas ?

60m/s, c'est 216km/h
ce n'est plus un caisson de séchage que tu viens de faire
c'est un caisson pour simuler les ouragans
http://www.futura-sciences.com/photo...-caraibes-572/

quand on pose les chiffres, il convient de se représenter de ce que ça vaut
à cette vitesse de ventilation, ton soucis ne sera pas d'ordre homogénisation de la température de la pièce....mais de son maintien dans le caisson, tout comme de la solidité de ce caisson (et accessoirement comment faire pour obtenir une telle vitesse de ventilation)

@DAUDET78 : Oui, il y a bien des petits alésages mais que je n'ai pas représenté sur le schéma. Ils ne devraient pas jouer beaucoup sur le calcul de surface.

au contraire
La dynamique des fluide, c'est comme la dynamique des Corses. Ça prendra le chemin le moins contraignant.
Passer par les gros alésages, un flux d'air global le fera
Passer par des petits alésages, ça sera niet. Seuls des jets orientés dans ces trous seront efficaces.



Maintenant, tu n'as toujours pas répondu à une de mes questions: quelle est la précision exigée pour les mesures?
-si c'est de l'ordre du micron, alors oui, une température constante et homogène est indispensable
-si c'est à 0.1mm près, alors tu te compliques la vie pour rien. C'est de la sur-qualité.

Tu connais le coef de dilatation de l'alu
Tu connais donc la variation des dimensions de tes pièces pour une plage de température de 10°C
Etc...