étude thermique d'un préchauffeur sur 6

[JessQueen]

Bonjour j’ai besoin d’aide pour la fin de mon exercice svp

Sujet :
EXERCICE 1
Un préchauffeur a les caractéristiques suivantes : Fluide procédé débit 4300L / h ; densité 0,97; capacité calorifique massique: 1300 J/kg/c ; température d'entrée 45 degrees ; température de sortie 95 degrés
Fluide caloporteur: vapeur surchauffée à 150 degrés sous 3 bar; échangeur muni d'un purgeur qui évacue les condensats formés .
Rendement 89 %
Données concernant l'eau et la vapeur d'eau : Capacité thermique massique de l'eau liquide: 4,2 kJ.kg^ -1 .K^ -1 - Capacité thermique massique de l'eau vapeur : 2,0 kJ.kg^ -1 K^ -1 Enthalpie massique de vaporisation de l'eau: Lv(en kJ.kg^ -1 )=2535-( 2,9 x theta en degrés)
Relation entre pression de vapeur saturante en bar et température d'ébullition en Degrés : theta = 100 * sqrt[4] P
1. Calculer le flux capté par le fluide procédé ainsi que le flux cédé par la vapeur .
2. En déduire le débit de vapeur nécessaire (qmv)

1.
Je trouve 75,26 KW pour le flux capté par le fluide grace a la relation flux=qm.c.delta theta
Et 66,99 KW pour le flux cedé par la vapeur grâce a la relation : fluxcédé = rendement . fluxcapté

2.
J’ai fait :
qmv = fluxcapté / L = 0,0311kg/s
Avec L = 2535-(2,9.theta) = 2153,36.10^3 kJ/kg
Avec Theta = 100. * sqrt[4] P = 100* sqrt[4] 3 =131.6 degres
Avec fluxcapte = 66,99.10^3

Le problème est que je n’ai pas utilisé les capacités thermique massique de l’eau liquide et vapeur dans aucun des exo j’ai rater quelque chose ? Car les valeurs ont l’ai cohérente
-----

[gts2]

Pour le 1, j'aurai tendance à définir le rendement dans l'autre sens : utile/couteux utile c'est pour réchauffer le fluide, couteux c'est l'utilisation de la vapeur d'eau surchauffée.

Pour 2, on vous dit que l'entrée est de la vapeur surchauffée, donc avant de se condenser il faut d'abord passer à l'état de vapeur saturante. Ensuite quelle est la sortie du fluide caloporteur ? Même en lisant entre les lignes, j'ai du mal à voir.

[RomVi]

Bonjour

De la vapeur à 3b et 150°C n'est pas vraiment "surchauffée". De plus il n'existe pas de notion de rendement sur un échangeur, je suppose qu'on parle plutôt ici d'efficacité.
Par ailleurs la puissance reçue par le fluide est forcément celle apportée par la vapeur.

[JessQueen]

Merci pour vos réponses rapide

Alors gts2
1. Vous voulez dire flux capté = flux cede x rendement ce qui donne
75,27/0,89=84,57 KW
2. J’ai essayé de faire un schema du montage mais je vous avoue que je ne comprends pas vraiment non plus par ou sort les liquide vapeur condensat…

Et RomVi
A l’inverse de gts2 vous pensez que flux cede = flux capté ? Pourtant on me demande CALCULER le flux capté ET le flux cédé par la vapeur

Je suis encore plus perdue qu’avant …

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

2. J’ai essayé de faire un schema du montage mais je vous avoue que je ne comprends pas vraiment non plus par ou sort les liquide vapeur condensat.

Le problème n'est pas vraiment de savoir où est la sortie : c'est celui de savoir quel est l'état de sortie, vous êtes parti sur l'idée que la sortie était l'eau liquide saturante à 3 bars (132°C d'après votre formule), mais il faut d'abord faire passer la vapeur de 150 à 132°C.

Mais le texte n'est pas très clair : qu'est ce que le "rendement" ? quel est l'état de sortie ?

[RomVi]

Le rendement n'existe pas sur un échangeur, par contre on parle d'efficacité. Celle ci est définie comme étant le rapport de la puissance échangée, sur la puissance maximale que l'on pourrait échanger avec un échangeur parfait, mais parler d'efficacité dans le cas d'un échangeur chauffé à la vapeur avec un purgeur en sortie n'a pas tellement de sens non plus (pour avoir une efficacité de 100% il faudrait que les condensats sortent à la température d'entrée du flux à réchauffer).
Dans le doute j'appliquerai cette démarche, mais comme l'énoncé est un peu bancal je ne suis pas certain que ce soit la bonne démarche.

[FC05]

Ben si on peut définir un rendement.

Le fluide caloporteur cède de la chaleur au fluide de procédé, mais une partie de cette chaleur peut aller vers l’extérieur.
Du coup il y a un rendement.
Et effectivement l'efficacité c'est autre chose mais ça n'a rien à voir avec cet exercice.

Donc la valeur de 84,57 kW est bonne.

Ensuite, l'entrée c'est de la vapeur à 150°C et la sortie c'est un mélange de vapeur et d'eau liquide à la température d'équilibre à 3 bars (température que le texte permet de déterminer).
On peut calculer le débit de vapeur entrant et même le débit d'eau liquide à évacuer.


PS : c'est marrant, il y a un intervenant qui fait une hypothèse trop simple, un échangeur parfait (rendement 100%) et un autre qui parle d'un truc plus compliqué mais qui n'a aucun intérêt pour l'exercice.

[gts2]

la sortie c'est un mélange de vapeur et d'eau liquide à la température d'équilibre à 3 bars.
On peut calculer le débit de vapeur entrant et même le débit d'eau liquide à évacuer.

Mais pour cela il faut connaitre l'état de sortie, donc ici la proportion liquide/vapeur, le texte n'est quand même pas très explicite.

[FC05]

Oups, autant pour moi ... Effectivement il faut un coefficient de liquéfaction ... on peut juste faire 2 calculs, pas de liquide et 100% de liquide.

[RomVi]

Ben si on peut définir un rendement.

Le fluide caloporteur cède de la chaleur au fluide de procédé, mais une partie de cette chaleur peut aller vers l’extérieur.
Du coup il y a un rendement.

Je dimensionne des échangeurs de chaleur pour l'industrie depuis 20 ans, et sur cette période je n'ai jamais vu de notion de rendement, parce que ça n'aurait aucun sens.
Il y a un ratio taille/puissance échangée, qui est toujours du même ordre de grandeur, et ce ratio implique que la puissance dissipée est plus que négligeable.

Mais pour cela il faut connaitre l'état de sortie, donc ici la proportion liquide/vapeur, le texte n'est quand même pas très explicite.

L'état de sortie est connu puisque le texte précise qu'il y a un purgeur.