Formule de calcul de l'énergie thermique!!

[invitefdc86363]

Bonjour,

Je souhaiterai connaître une ou (la) formule, pour calculer
l'énergie thermique (en W ou KW)je suppose, que pourrait dégager un volume de Fonte (de xm3), sachant que ce dernier serait chauffer à 100degré environ.

merci beaucoup.
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[poly71]

Bonjour,

Une énergie ne s'exprime ni en W, ni en KW. Il faut utiliser le Joule ou le KWh...

La formule de base :
E = masse (kg)* capacité calorifique massique (kJ.kg^-1.K^-1)* écart de température (K)

A vous de voir la masse de votre volume X (avec la masse volumique de la fonte, on doit pouvoir s'en sortir) et de trouver une valeur de capacité calorifique pour votre fonte.

[invitefdc86363]

IoupS...ok pour le Joule.

[invitefdc86363]

alors,
je vous avoue que le calcul me parait encore un peu abstrait
notamment concernant l'ecart de température, cela correspond à quoi exactement?

si mon volume de fonte est de 0.10m3
avec donc une masse volumique de fonte d'environ 7000kg/m3,
pourriez vous me faire un petit exemble de calcul


l'idée est de connaître plus concrêtement le dégagement de chaleur que pourrait produire ce petit volume de fonte, en espérant que ce soit le bon calcul

merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[RARA63]

avec donc une masse volumique de fonte d'environ 7000kg/m3,

Reste a déterminer la capacité thermique de la fonte ...
Ici on trouve plein de valeurs, mais pas pour la fonte ...

notamment concernant l'ecart de température, cela correspond à quoi exactement?

A la différance de T° entre la source chaude (ta fonte) et ce que tu veux chauffer avec (l'air de la piece ?)

J'ai essayé avec une chaleur massique de 500 kJ.kg-1.K-1
Ca à donné :
700(masse)*350000(chaleur massique)*75(differance de T°)= 18.375.000.000 J soit ~5.000 Kwh
C'est pas un peu beaucoup ?

[RARA63]

700(masse)*350000(chaleur massique)*75(differance de T°)= 18.375.000.000 J soit ~5.000 Kwh
C'est pas un peu beaucoup ?

Faut que j'aille me coucher, moi !
350000 = 700*500, j'ai multiplié deux fois ...
donc :
350000*75= 26.250.000 J soit 7,29 Kwh .

[invitefdc86363]

ok nickel merci...

et avec mes 7,29 Kwh, peut-on calculer la déperdition de chaleur
de mon volume de fonte (0,10m3).
Genre, en une heure, combien de degré mon volume de fonte aura perdu et de combien de degré ma pièce aura pu se rechauffer?

Bon je sais que ça commence à être tirer par les cheveux

merci beaucoup.

[invitedd87b291]

Les probleme dont tu nous parle n'ont pas grand chose a voir entre eux.

Tout matériau peut stocker de l'énergie (ici thermique). Pour calculer cette énergie thermique stockable on utilise la capacité calorifique: Cp en Joule par kilogramme par kelvin (J/kg.K)
Ca veut dire que un kilo d'un matériau, avec une température de un Kelvin possede X joules, ou encore il faut Y joules pour augmenter la température d'un kilogramme.

Energie = MASSE * Cp * Température (en kelvin)
(T° en kelvin = T° en °C + 273.15)


Pour restituer cette énergie thermique, il existe plusieur façon: la conduction, la convection, le rayonnement.
Si ton bloc de fonte est sur un socle (qui conduit bien la chaleur) l'énergie va partir par la.
Si ton bloc de fonte est au milieu d'une piece (sans courant d'air) peu d'énergie va partir par l'air. Il te faudrait souffler dessus pour augmenter ce type d'échange.
Si ton bloc est chaud (100°C ou 373.15K)c'est chaud!!! ) Une grosse partie de la chaleur va partir par rayonnement
Un autre probleme intervient: ton bloc va se refroidir, donc les pertes seront de moins en moins grande, et le % de perte selon le type de déperditions va changer.

Donc ton probleme ne peut pas etre résolut sans connaitre plusieur de ces parametres.

Parcontre tu peux facilement calculer l'énergie stocké dans ton bloc de fonte:

Energie de la fonte a 100°C= 7000 * 0.1 * Cp(fonte) * 373.15


Je ne sais pas comment trouver le Cp de la fonte, pcq ce n'est pas un matériau pure donc ca dépend de sa composition.


Pourquoi tu n'expose pas plus précisement ton probleme. Tu dispose d'un poele à bois en fonte?

[RARA63]

Energie de la fonte a 100°C= 7000 * 0.1 * Cp(fonte) * 373.15

Sauf que sur terre, le bloc de fonte ne descendra pas tout seul à 0°k ...

[remyb]

peut-on calculer la déperdition de chaleur

Cela dépend aussi de la forme de la fonte.
Un forme sphérique minimise la surface d'échange avec l'air.
Pour une forme de "radiateur", les échanges avec l'air sont beaucoup plud important...

[invitedd87b291]

C'est pas faux pour l'énergie de la fonte tu ne pourra pas récupéré un delta T de 375K (et pas 375°K) (n'empeche que c'est quand meme l'énergie que la fonte possede).

Pour estimer combien ton bloc de fonte à 100°C pourrait augmenter la température d'une piece, il faudrait énormément plus de données.

Volume de la piece, déperdition de la piece, déperdition de ton bloc de fonte,nombre de fenetre qui donne sur le bloc avec leurs caractéristiques,...

D'autant que ton air va se réchauffer donc il y aura moins de perte par convection, mais presque toujour autant par rayonnement.

Sinon en TRES gros tu dois pouvoir augmenter de 20 à 40°C 125m3 d'air et les maintenir pendant qq heures.

[invite0009282f]

Bonjour, avez vous trouvez la capacité thermique massique de la fonte ? Je la recherche depuis une bonne demi heure mais je ne trouve pas l'info sur le net ( fonte grise GS) !

Merci !

Trouvé pour la fonte (pas pour la fonte GS) :
C=530 J/kg.K

Par contre si quelqu'un connait le coefficient de rayonnement de cette même fonte je suis preneur !

[yves35]

bonsoir,

Par contre si quelqu'un connait le coefficient de rayonnement

l'émissivité d'un corps est fonction de la nature de la couche extérieure. Par exemple les métaux sont faiblement émissifs, s'ils sont peints ,l'émissivité augmente.
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89missivit%C3%A9

yves

[Philou67]

L'émissivité dépend aussi de la rugosité de la surface (un exemple pour l'aluminium).

[invite0009282f]

Bonjour et merci ! Vous seriez pas ou je pourrai trouver un document résumant les propriétés thermiques de la fonte ? Je cherche je cherche mais je tombe toujours sur les caractéristiques mécaniques ! En tout cas merci pour l'info !
Je recherche également le coeff de convection (W/m^2.K^4 )et le coeff de conduction (W/m^2) de la fonte si vous trouvez . Je continu mes recherches !

Seriez vous eventuellemnt si les puissances thermiques sont addditives ?
je m'explique : est ce que cela reviens au même de prendre un appareil degageant 20 kW que de prendre 4 appareils 5 kW ?

[Philou67]

Hum... drôles d'unités et drôles de noms pour vos coefficients :
- je connais la conduction thermique en W/(m.K) pour les transferts thermique par conduction, notamment pour la fonte
- je connais le coefficient de transfert thermique en W/(m².K) utilisé dans les transferts thermiques par convection, mais je ne le vois pas propre à un matériau
- et il y a la puissance rayonnée exprimée par la loi de Loi de Stefan-Boltzmann pour les transferts par rayonnement

Pourriez-vous être plus précis sur les objectifs que vous visez ?

[invite0009282f]

Bonjour Philou.

Je cherche à passer une machine à crêpe marchant au gaz en techno infrarouge. Je connais la consommation de gaz pour chauffer un tambour en fonte en 15 min (obtenu par le débit de gaz en 1 h).

Maintenant je vérifie cette puissance en faisant un bilan thermique avec des formules bêtes et méchantes.
Je calcule donc la puissance pour chauffer mon tambour mais je dois aussi prendre en compte les pertes de chaleur du a la cuisson des crêpes sur ce tambour, la chaleur perdu par convection dans l'air, la chaleur perdu par rayonnement, la chaleur consommée par l'évaporation de l'eau de la pâte à crêpe etc...

[Philou67]

Je pense qu'il serait alors bon que je déplace ta requête dans le forum physique.

Cela dit, d'un coté, tu parles de consommation (quantité d'énergie), de l'autre tu cherches à calculer une puissance (quantité d'énergie par unité de temps), et enfin, tu parles de pertes mais on ne sait pas par rapport à quoi ...

Essaye de faire un schéma de ta plaque en mentionnant les flux de chaleur, et en localisant l'inconnue que tu cherches à calculer, car là, c'est assez brouillon de mon point de vue (par ailleurs, tu sembles cumuler des pertes en doublon, comme la cuisson des crêpes et l'évaporation de l'eau des crêpes, ...).

[invite0009282f]

A oui autant pour moi je n'avais pas vu dans quel catégorie je me trouvais !

Je m'exprime mal, je recommence.

Ce que je cherche à calculer c'est la puissance nécessaire du système infrarouge que je vais placer à l intérieur de mon tambour. Ce tambour doit atteindre les 150°c en 15 min. On dépose ensuite sur ce tambour de la pâte a crêpe. Le tambour chauffe la première moitié de la crêpe puis cette dernière transite sur un second tambour qui finit de cuir l'autre moitié.

Donc ma démarche est de faire un bilan thermique pour trouver la puissance que doit fournir mon système de chauffe.
Je connais déjà la puissance fournit par le gaz (via son débit) mais

j'aimerai recalculer de façon théorique la puissance nécessaire pour chauffer ce tambour et pour se faire je calcule la puissance nécessaire pour chauffer le tambour + celle pour chauffer des crêpes + la puissance perdue par convection et rayonnement.

Pour le système de chauffe, celui ci est placé à l'intérieur du tambour (le tambour est vide de base). Je pense refermer les deux cotés de mon tambour afin de limiter les pertes de chaleur.

J'ai mis un petit schéma avec cette réponse. L'art n'étant pas mon fort, soyez compréhensif !

A bientôt.

[Philou67]

Bonjour BilloO,

Comme expliqué ici, les pièces jointes de type image doivent être prioritairement introduite sous forme de fichier de type image (JPEG ou GIF). Merci de fournir à nouveau des pièces jointes de ce type dans un nouveau message.
Pour une aide à la conversion, vous pouvez consulter cette aide : /!\ Merci de lire avant de poster!(dans le cas d'un scan, il est possible de demander une sauvegarde sous forme d'image plutôt que document PDF).

Philou67 pour la modération.

PS : avec votre autorisation, je peux éventuellement le faire.

[Philou67]

Etant donné que les pertes dans les deux systèmes (gaz ou résistances) sont identiques, que le système gaz est également en grande partie un transfert radiatif, j'aurais tendance à dire qu'il faut la même puissance électrique que celle du gaz.

[invite0009282f]

Désolé je suis un petit nouveau qui ne respecte rien ! Si vous voulez le faire pas de soucis, foncez ! Je prendrai le temps de lire les règles !

Voila je sais bien qu'il me faut à peu prés la même puissance mais j'aurai voulu le faire par moi même : d'une parce je ne m'y connais pas vraiment en thermique et que c'était l'occasion idéale d'en apprendre d'avantage, de deux parce que je ne sais pas vraiment d'où sortent les résultats au gaz (ce n'est pas moi qui est calculé cela) ! Donc pour avoir la conscience en paix j'ai décidé de me lancer à l'aventure !

En parlant de puissance thermique : est ce que cela reviens au même de prendre un appareil dégageant 20 kW que de prendre 4 appareils 5 kW ? Sans se préoccuper de disposition dans l'espace ou ce genre de considération.

Merci et à bientôt !

[Philou67]

En parlant de puissance thermique : est ce que cela reviens au même de prendre un appareil dégageant 20 kW que de prendre 4 appareils 5 kW ? Sans se préoccuper de disposition dans l'espace ou ce genre de considération.

A priori oui, puisque la puissance est le rapport énergie/temps. On peut ajouter des énergies, donc des puissances également.

Il y a une chose que je ne comprends pas : tu dis que tu dois atteindre 150°C sur la fonte en 15mn. Ce signifie-t-il que la plaque n'est pas maintenue à 150°C en permanence ?
La puissance nécessaire pour "mettre en chauffe" la fonte, et celle pour la maintenir ne sont pas du tout les mêmes. Exemple :
- tu désires une mise en température très rapide, en 5mn, dans ce cas, il faudra une puissance nettement supérieure
- si tu n'es pas pressé pour la mise en chauffe, dans ce cas, la puissance de maintien à 150°C peut suffire à la mettre en chauffe (dans ce cas, on peut calcul le temps de chauffe de la fonte).

Comment fonctionne/fonctionnera cette crêpière ?

[invite0009282f]

Admettons que la machine n'est pas été mis en route depuis un bon moment. La temperature du tambour aura chuter à la temperature ambiante 15-20 °C. Je veux atteindre 150°C en 15 mn puis une fois cette temperature atteinte, je maintiens par regulation cette temperature. Ensuite je peux venir faire couler ma pate sur le tambour avec encore une fois une regulation precise de la zone de depot de ma pate a crepes (baisse de temperature du a celle de la pate).

Bilan thermique : - puissance pour chauffer le tambour en 15 mn

Je reprend : bilan thermique
-Puissance de chauffe du tambour 150 °C en 15 mn
-Puissance necessaire a la cuisson des crepes (Puissance evaporation de l'eau + puissance cuisson pate).
-Puissance perdue par convection
-Puissance perdue par rayonnement

Ce bilan te semble t'il juste ou j'oublie des choses ?