Chauffage pavé droit Aluminium

[invitee128c60e]

Bonjour à tous,

Dans le cadre d'un projet pour mes études je dois réaliser un dispositif comprenant deux parallélépipèdes en aluminium de dimension approximative 10*4*4cm fournissant une puissance de chauffe de 0,1 à 10W/cm2 (puissance devant être connue et monitorée) afin d'évaluer les efficacités de différents fluides caloporteurs.
Je n'arrive tout simplement pas à trouver comment réaliser ces deux cellules chauffantes. Je pourrai mettre une grosse résistance (environ 2000W) réglable afin de pouvoir chauffer mon pavé d'alu à 10W/cm2 mais d'une, ce n'est tout de même pas très pro (c'est globalement du bricolage), et de deux, cela m'étonnerait que de telles résistances soient modulable de 20 à 2000W..

Auriez-vous des conseils/idées?
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[antek]

Pourquoi un volume aussi compact pour une puissance surfacique ?
Les autres faces sont isolées ?
Une résistance est commandable de 0 à 100 %.

[invitee128c60e]

Merci de ta réponse.
Pourquoi un volume aussi compact? Car la device doit être petite, transportable, et que globalement c'est le cahier des charges que l'on m'a donné.
Après, je suis en droit d'en modifier les dimensions si c'est pour le meilleur, mais je ne comprend pas comment cela pourrait aider, si on augmente le volume on augmente la surface (si on reste sur des pavés droits), donc on augmente encore la puissance à envoyer (qui est déjà assez costaude je trouve) non?
Les autres faces? C'est à dire?

[f6bes]

Bjr à toi, Dans un parallépidédes , il y a...6 faces.
Combien de faces...vas tu chauffer !
Tu ne chauffe qu'UN coté (une face) ?
Bon WE

[A voir en vidéo sur Futura]

[bobflux]

On peut varier la puissance d'une résistance facilement... à condition de faire attention aux détails...

Par exemple, on peut faire un PWM, c'est très simple, on part d'une alim DC puis on hache la tension avec un transistor, et la puissance est proportionnelle au rapport cyclique, mais il te faudra une alimentation DC stable car la puissance dépend aussi de la tension de l'alim bien sûr. Donc là tu pars sur une alim DC de 2kW, ça peut être assez cher.

Une autre solution plus low-tech c'est le variac de 2 kVA, c'est lourd, mais pas trop cher. Là tu mesures la tension sur la résistance avec un voltmètre "true RMS" et puis tu tournes le bouton pour ajuster la tension AC.

Y'a le gradateur à train d'ondes mais la puissance de sortie est quantifiée en fonction du nombre d'alternances actives.

Sinon y'a la solution du gradateur à triac, mais c'est pas évident de descendre à 1% de la puissance max.

Sinon un redresseur suivi par un hacheur à MOSFET, à une fréquence plus élevée genre 20 kHz.

C'est possible de mettre plusieurs résistances pour avoir plusieurs gammes de puissance, mais bon 0,1 à 10W/cm2 c'est une plage de 1 à 100 donc ça devrait être faisable avec une seule résistance sans trop de problèmes.

Je te dis tout ça car tu vas devoir choisir une résistance, et donc une valeur en ohms et une tension de fonctionnement, ce qui dépend du choix que tu feras au niveau de l'alim et du variateur.

[invitee128c60e]

Je compte chauffer les parallélépipèdes dans leur ensemble (6 faces), ou dans le pire des cas 5 des 6, la face du dessous n'offre pas beaucoup d'utilité mais perturberai les résultats si elle restait "froide" car elle modifierai ainsi la température de bordure des autres faces, et les résultats du thermocouple du bas de la cellule seraient ainsi faussés.

[invitee128c60e]

Merci bobflux!
Je ne suis pas en filière électronique à l'origine (plutôt en hydraulique), c'est pourquoi de nombreuses solution que tu proposes ne m'avaient absolument pas sauté aux yeux
J'ai un budget de 3000€ grand max pour l'ensemble comprenant la résistance, l'alimentation, la pompe, l'échangeur, les thermocouples, et les divers éléments de jointure et d'usinage, donc ça risque d'être short pour l'alimentation DC stable..après à voir..tout dépend du bloc pompe échangeur..

Pour le variac ça peut le faire..faut que je vois avec mon tuteur si le poids et l'encombrement ne sont pas trop embêtants..

Pour le gradateur ou le redresseur, à voir, je ne suis pas assez compétent pour en juger je vais en discuter avec mon tuteur également.

Merci beaucoup en tout cas!

Et je me demandais..avec une seule résistance, comment obtenir la puissance demandée sur chacune des faces? Si je la place "simplement au milieu du parallélépipède" il y aura pas mal de déperdition d'énergie dans l'air (et même à travers l'alu) et je n'atteindrai pas mes 10W/cm2 en surface de l'aluminium non?

[bobflux]

Y a moyen de remplacer le parallélépipède en alu par une résistance de bouilloire, lave vaisselle, ou autre résistance de type "aquatique" ? Si tu ne tiens pas trop à la forme... tant que tu connais la surface...

> comment obtenir la puissance demandée sur chacune des faces? Si je la place "simplement au milieu du parallélépipède" il y aura pas mal de déperdition d'énergie dans l'air

Bon, ça dépasse mes compétences mais ce sera difficile d'obtenir une T° et une diffusion de la chaleur bien uniforme... C'est pourquoi je pense à une résistance cylindrique (de bouilloire), c'est rond, symétrie cylindrique, fil chauffant au milieu, donc diffusion uniforme d'office

[f6bes]

Et je me demandais..avec une seule résistance, comment obtenir la puissance demandée sur chacune des faces? Si je la place "simplement au milieu du parallélépipède" il y aura pas mal de déperdition d'énergie dans l'air (et même à travers l'alu) et je n'atteindrai pas mes 10W/cm2 en surface de l'aluminium non?

Remoi,
De toute façon il y AURA des déperditions dans l'air, si cela reste à l'air libre. C'est une évidence.
D'autre part tu nous causes de fluide caloporteur...c'est donc pas un bloc d'alu tout cru.
Mais probablement une boite avec entrée et sortie du fluide.
Mais je ne fais que supposer..car tu n'en dis rien .
Si tel est le cas on ne sait rien de l'épaisseur de la boite ?


Peux tu nous fournir un petit schéma/croquis ?
https://forums.futura-sciences.com/e...s-jointes.html

Bonne soirée

[invitee128c60e]

Voilà un schéma très basique de ce que je souhaite réaliser, deux sorties car deux configurations à tester: cellule uniquement sous jet de fluide caloporteur ou cellules immergées.
Du coup le fluide ne circule pas dans les cellules mais autour, l'épaisseur de l'aluminium des cellules sera déterminé après l'achat du matériel mais cela reste simplement une donnée à modifier dans les formules
L'intérêt du parallélogramme est qu'on puisse récolter des données (via les thermocouples) à différents endroits des cellules afin de voir le comportement vis à vis du temps de contact avec le fluide, et de la T° du fluide.
Après ça peut aussi bien être un cylindre ou autre mais c'est plus embêtant à usiner..

[bobflux]

> Après ça peut aussi bien être un cylindre ou autre mais c'est plus embêtant à usiner..

Là tu as le nez dans le guidon et tu ne t'intéresses qu'à un seul aspect. Il faut regarder le système en entier.

[invitee128c60e]

Le système est réalisable, le dimensionnement est relativement aisé, mon seul véritable problème est de savoir comment chauffer ces cellules à la puissance surfacique requise.
Donc si des résistances en Aluminium (peu importe si elles sont cubiques, parallélépipèdiques ou cylindriques) d'une hauteur suffisante pour y greffer 3 thermocouples représentatifs, et de la puissance demandée existent, je fonce en acheter, mais sinon, je dois trouver une solution, comme celle d'insérer une résistance dans un pavé droit en aluminium.

[gienas]

Bonjour à tous

Le système est réalisable, le dimensionnement est relativement aisé, mon seul véritable problème est de savoir comment chauffer ces cellules à la puissance surfacique requise.
Donc si des résistances en Aluminium (peu importe si elles sont cubiques, parallélépipèdiques ou cylindriques) d'une hauteur suffisante pour y greffer 3 thermocouples représentatifs, et de la puissance demandée existent, je fonce en acheter, mais sinon, je dois trouver une solution, comme celle d'insérer une résistance dans un pavé droit en aluminium.

Ce type de problématique n’est pas du domaine électronique comme expliqué dans l’épinglé suivant qu’il convient de lire avant de publier:

https://forums.futura-sciences.com/e...de-poster.html

c’est pourquoi la question va être déplacée vers un section plus adaptée.