Exercice 1 bilan thermique

[RomVi]

oui, tu as tout compris.
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[aite33]

Merci beaucoup
Tu m'as énormément aidé
Bas dans ce cas je vais refaire l'exo et je t'enverrais mes résultats d'ici demain )

[aite33]

Bonjour, alors j'ai grossomodo compris l'exercice ainsi que des différents mécanismes
Mais il y'a encore un petit point sur lequel je bloque:
Pour la puissance du condenseur, selon ce que j'ai compris, il consomme trop et il faut lui enlever de l'énergie pour plus ou moins revenir a "ce qui entre=ce qui sort" il consomme une puissance positif et il faut ajouter une puissance négatif mais de la même valeur pour revenir a l'égalité. Pour le système, j'avais choisi le condenseur lui même, ce qui veut dire que si on cherchais une puissance positif, on devrait mette p a droite de l'égalité or, dans le cas présent, p est a gauche de l'égalité pour pouvoir trouver la puissance positif je ne comprends pas trop tout ceci et j'aimerais bien que vous m'expliquer. Enfin, ce n'est pas demander dans l'exercice mais supposons qu'on veuille créer un équilibre des flux, faut il rajouter d'autres appareil au procédé ou y'a t'il un autre moyen d'équilibrer les flux thermique échanger par l'installation?
Merci d'avance

[RomVi]

Je ne comprend pas très bien la question, il n'existe pas de système hors équilibre, la somme des enthalpies qui entrent est forcément égale à ce qui sort, sauf si le procédé est transitoire (par exemple un réacteur qui est mis en chauffe). Si un bilan sur une unité réelle n'est pas à l'équilibre c'est qu'il y a une erreur sur une entrée ou une sortie.

Si le concept de puissance positive ou négative te gêne il suffit simplement de se dire que la puissance véhiculée par le fluide chaud est transférée vers le fluide froid : Le fluide chaud perd de l'énergie, le froid en gagne.

[aite33]

Oui j'ai compris cette histoire de transférer d'énergie du fluide chaud au fluide froid
Mais au fait comme vous me m'avez dit il ne fallait pas confondre puissance consommer par les "machines" et puissances a fournir aux machines pour revenir a l'état ce qui entre=ce qui sort
Pour la puissance du condenseur, j'ai effectuer un bilan sur sur le condenseur en question et je trouvais
Flux thermique v1=p+ flux thermique (Lo+D) car le condenseur consomme une puissance positif et il faut lui en soutirer
Ensuite pour le bouilleur, j'ai effectuer un bilan sur tout le procédé
Selon moi, si il faut fournir une puissance au bouilleur, c'est qu'il ne consomme pas assez et il faut donc lui en rajouter
J'avais donc l'égalité suivante
Flux F=flux condenseur+ flux bouilleur +flux w car ce sont les flux sortant
On doit donc trouver un résultat positif pour le condenseur et négatif pour le bouilleur
Est ce le bon raisonement ?
Merci d'avance

[aite33]

au fait, je retire ce que j'ai dit. bon le bilan thermique est bien plus difficile à schématiser dans sa tête que le bilan de matière mais je pense plus ou moins avoir réussi à cerner. Alors, pour le cas du condenseur: si on fait un bilan sur le condenseur (1 entrée et 1 sortie car LO et D ont la même composition et température), on remarque que le flux thermique qui entre dans le condenseur ( phi v1=83133,4 W) est largement supérieur au flux thermique qui en sort (phi lo+d=-5755,26 w). il faut donc diminuer le flux de d'entrée ou soutirer au condenseur, un flux thermique pour que le flux entrant= au flux sortant. de ce fait, je trouve comme expression: phi v1-p=phi (lo+d)donc p= phi v1- phi (lo+d)=88888,26 w. Il faut donc enlever 88888,26 au condenseur. Supposons que cela soit fait: il faut donc maintenant s'intéresser au bouilleur. mais la, on ne peut pas faire un bilan sur le bouilleur uniquement car on ne connait pas les débits massiques total des courant vn+1 et ln, donc le plus judicieux serait donc de faire un bilan sur toute l'installation afin de faire disparaitre ces 2 courants.
on remarque que sur toute l'installation, la somme des flux thermique entrant est largement inférieur à la somme des flux thermique sortant
il faut donc ajouter une puissance thermique tel que ce qui entre= ce qui sort
j'ai donc l'équation suivante: phi f+p= phi condenseur+ phi w
pour phi f je trouve phi=-23781,39 w et phi w=45204,86 w; il faut donc rajouter 157119,65 w au bouilleur afin que les flux thermiques entrant= aux flux thermiques sortant (je peux me tromper mais pour l'instant cela à l'air en adéquation avec ce que dit l'énoncé)
si tout ceci est bon, je trouve un débit d'eau nécessaire au refroidissement du condenseur de 252,66 kg/h et un débit d'huile pour le bouilleur de 478,26 kh/h
mon raisonnement et mes résultats sont ils exact ?
merci d'avance

[aite33]

Bonjour, j'ai essayer de me relancer dans l'exercice mais je n'arrive pas a savoir si mon raisonement est exact ou si je suis passer a côté de quelques chose
Pouvez vous m'aider ?
Merci d'avance

[aite33]

J'essaye encore de revoir l'exo mais je stagne encore
Pourrez vous m'aider si vous avez un peu de disponibilité ?
Merci d'avance

[RomVi]

Bonjour

Les raisonnements sont exacts, par contre les résultats ne le sont pas.
Dans la feuille que je t'ai envoyé pour le condenseur il faut fixer d'abord 1 entrée :
- vapeur de tête : 20.96 kg/h d'eau ; 398.2 kg/h d'acétone ; 56.5 °C ; état = 1

et une sortie :
- Condensats : 20.96 kg/h d'eau ; 398.2 kg/h d'acétone ; 35°C ; état = 0

On trouve une différence d'enthalpie de 88 890 W, ce qui correspond à la puissance que l'eau doit absorber (la puissance échangée).

On rajoute une entrée :
- Eau de condensation : 2000 kg/h d'eau ; 0 kh/h d'acétone ; 10°C ; état = 0

et une sortie, avec les mêmes paramètres, mais une t° de 40°C. Il sufit alors de chercher la valeur de débit pour laquelle on a une différence d'enthalpie nulle.
Pour le débit d'eau sortant on note la formule =H13, pour ne pas avoir à le taper 2 fois à chaque essai.

Avec la même logique on cherche le débit d'huile sur le bouilleur, cette fois pour faire un bilan sur l'installation globale (bouilleur, colonne et condenseur), pour faire disparaitre les flux Ln et Vn+1 comme tu l'a remarqué.

[aite33]

bonjour, oui je réitère mes données:
je ne sais pas quel température de référence vous avez choisi, pour ma part j'ai choisi Tv1=56,5°C je trouve effectivement 88888,26 w et un débit d'eau de 252,66 kg/h ce qui pourrait correspondre aux ordres de grandeurs
pour le bouilleur, j'ai réaliser un bilan global et on remarque globalement que la somme des flux thermiques entrant est largement inférieur à la somme des flux sortant. Il faut donc rajouter une puissance qui correspond à la puissance à fournir au bouilleur. je trouve une puissance de -156435,71 w
par contre, la où je bloque c'est pour le débit d'huile: si la puissance trouvé est négatif, cela signifie que la différence de température entrée-sortie du bouilleur est négatif car cp huile et débit d'huile sont positif mais avec une équation aux dimensions, on s’aperçoit que si l'on met la température en kelvin, elle devient positif et on ne peut pas trouver un débit d'huile positif.
mes nouveaux résultats sont ils correct
par ailleurs, selon vous comment pensez vous que dans la vie réele il faudrait s'y prendre pour ajouter ou soutirer une puissance au condenseur ou au bouilleur car je n'arrive pas à le schématiser dans ma tête, faudrait il diminuer ou augmenter le débit de l'un des flux entrant ou sortant de l'une de ces ''machines''
merci d'avance

[aite33]

bonjour, oui je réitère mes données:
je ne sais pas quel température de référence vous avez choisi, pour ma part j'ai choisi Tv1=56,5°C je trouve effectivement 88888,26 w et un débit d'eau de 252,66 kg/h ce qui pourrait correspondre aux ordres de grandeurs
pour le bouilleur, j'ai réaliser un bilan global et on remarque globalement que la somme des flux thermiques entrant est largement inférieur à la somme des flux sortant. Il faut donc rajouter une puissance qui correspond à la puissance à fournir au bouilleur. je trouve une puissance de -156435,71 w
par contre, la où je bloque c'est pour le débit d'huile: si la puissance trouvé est négatif, cela signifie que la différence de température entrée-sortie du bouilleur est négatif car cp huile et débit d'huile sont positif mais avec une équation aux dimensions, on s’aperçoit que si l'on met la température en kelvin, elle devient positif et on ne peut pas trouver un débit d'huile positif.
mes nouveaux résultats sont ils correct
par ailleurs, selon vous comment pensez vous que dans la vie réele il faudrait s'y prendre pour ajouter ou soutirer une puissance au condenseur ou au bouilleur car je n'arrive pas à le schématiser dans ma tête, faudrait il diminuer ou augmenter le débit de l'un des flux entrant ou sortant de l'une de ces ''machines''
merci d'avance

[RomVi]

Le débit d'eau est faux, il faut trouver environ 2500 kg/h, tu as du faire une erreur de virgule quelque part.
Dans la pratique pour diminuer la puissance de chauffe on diminue le débit d'huile sur le bouilleur.

Ici sans même faire de calcul on se rend compte que la puissance échangée en tête est du même ordre que ce qui entre en pied. Etant donné que le Cp de l'huile est proche de celui de l'eau et que le Dt sur le bouilleur est aussi de 30°C on devrait trouver un débit assez proche de celui de l'eau.

[aite33]

oui, je vois j'avais trouver une valeur proche de 2500 kg/h mais c'étais sans convertir la température en kelvin, est ce le bon raisonnement ?
donc, si je comprends bien, prenons le cas du condenseur, il faudrait augmenter le débit de l'eau de refroidissement non ?
en dernier lieux, les valeurs des nouvelles puissances trouvées sont elles correct ?

merci d'avance

[RomVi]

Je t'ai refais la feuille excel avec les différentes étapes pour retrouver chaque débit sur l'installation.