Bonjour,
Je suis en PTSI, l'an passé, j'ai réalisé un système permettant de recupérer la chaleur des eaux usées pour rechauffer de l'eau propre à travers des tuyaux de cuivres.
Dans le cadre des TIPE j'aimerai, cette année, réaliser la partie théorique du système en trouvant un rendement théorique. Auriez vous des formules empirique qui permettent de quantifié l'énergie echangé a travers le cuivre.
Merci d'avance pour vos futur reponse.
personne pour ce sujet?
C'est très simple : le rendement théorique est de 1. Ensuite, il faut regarder la pratique. Le problème est de créer une grande surface d'échange entre l'eau chaude sale et l'eau froide propre, donc on est tenté de créer des chicanes, comme un radiateur. On est alors confronté au risque de voir les saletés se déposer dans les virages et il faudra prévoir un nettoyage (avec ou sans démontage).
Ensuite il faut voir l'encombrement du machin : y a-t-il de la place pour une isolation extérieure ? Après, le prix : faut-il du cuivre ou bien de l'alu suffirait-il ? Quels sont les produits corrosifs dans les eaux usées ?
C'est un vrai problème d'ingénierie qui réclame une vraie étude avec tous les paramètres, pas de formule plus ou moins magique à espérer.
Bonjour
Tu prend le problème à l'envers; c'est la technologie de l'échangeur qui va conditionner l'échange.
Un échangeur défini aura une surface d'échange et un coefficient d'échange, qui correspond à la quantité d'énergie qu'il cède (du liquide chaud vers le liquide froid) pour un certain delta de température.
Pour ton application l'idéal serait un échangeur à plaques d'alu, mais il faudrait prévoir une filtration auparavant.
excusé moi, j'ai omis de préciser un truc très important. J'ai déjà réalisé le système. il se compose d'une cuve de 300l contenant de l'eau chaude grise a environ 40°. Dans cette cuve passe 6 tuyaux de cuivre en parallèle, ce qui permet de réduire le débit dans la cuve sans perdre de pression, le tout relié avec 2 collecteurs, l'un d'eux est reliés a l'entrée d'un cumulus et l'autre a l'arrivée d'eau froide. j'ai en tout 25m de cuivre enroulé en 8 spires il me semble.
J'aimerais maintenant avoir une idée théorique du rendement qu'il peut avoir et après faire une étude expérimentale par la suite.
J'espère que cela va vous aider. et surtout que vous pourrez m'aider.
Merci
Est ce que tu pourrais faire un petit schéma de l'installation ?
Pour faire le calcul il faudrait aussi l'épaisseur du tube et le diamètre.
voici une image de l'echangeur.
le principe :
la cuve contient de l'eau chaude sale a 40° environ. de l'eau froide circule dans les tubes de cuivre a 10° (cela varie selon la saison). cette eau arrive directement du secteur sans aucun changement sur le debit ou la pression (du moi entre l'entrée et la sortie, car il y a une variation a cause du changement de diametre dans l'échangeur ).
il y a juste une petite différence par rapport au réel, c'est la position des tuyaux. je les ai mis verticaux dans le soucis d'avoir un meilleur rendement (eau plus chaude en haut que en bas).
donc comme je le disais la cuve fait 300l, il y a 6 tubes de cuivre d'environ 4m de long de diamètre 8mm et
excusez moi, c'est du diamètre 14 en revanche et 1mm d'epaisseuril y a 6 tubes de cuivre d'environ 4m de long de diamètre 8mm et
Tout d'abord pour améliorer le rendement il faudrait que le liquide chaud circule de haut en bas, le fluide qui se réchauffe de bas en haut. Il faut minimiser au maximum le volume pour avoir une vitesse importante et passer en régime turbulent.
Dans l'exemple que tu donne à 'instant t0 on peut calculer l'échange d'energie assez facilement; on a un flux thermique égal à (t1-t2) / (e/lambdaS)
Le flux thermique est en watts, e est l'epaisseur du cuivre en m, S la surface d'échange et le lambda est celui du cuivre (390 W.m-1.K-1).
Le seul soucis c'est que ça ne va durer qu'un instant, puis l'eau chaude étant immobile le transfert thermique va s'atténuer et devenir incalculable.
Le liquide chaud circule déjà de bas en haut et liquide froide de haut en bas. Et mon but n'est pas vraiment de voir comment améliorer le rendement mais plutot de le calculer. On m'avais egalement dit que plus la vitesse de circulation était faible et plus la surface de contact etait grande et meilleur le rendement était, ce qui contredit un peu ce que tu me dit.Envoyé par Dudulle
Peux tu m'expliquer ce qu'est exactement un régime turbulent?
Le régime turbulent est un type d'écoulement.
Imagine que tu puisse tracer une ligne (avec des toutes petites particules en suspension dans le liquide par exemple).
Quand tu vas commencer à déplacer le liquide cette ligne va se déplacer sans être modifiée. Une molécule d'eau qui se trouve au centre de la conduite va y rester. Ce type d'écoulement est appelé "laminaire".
Si maintenant on augmente la vitesse du fluide il va se former des turbulences; on passe en régime turbulent. Une molécule d'eau placée au centre de la conduite pourra se retrouver n'importe où.
Lorsque l'on est en régime laminaire l'échange est diminué; coté fluide chaud le centre de la conduite reste chaud. On peut se representer l'image du pot de nuttela, qui ayant une viscosité énorme garde un écoulement laminaire.
Si on plonge ce pot dans l'eau chaude le centre restera froid pendant longtemps; les couches font office d'isolant.
Pour avoir un bon échange il faut donc une vitesse de passage maximale, et eventuellement des aspérités pour creer des turbulences.
Donc dans ton exemple tu as ce qu'on appelle dans le jargon un "échangeur tubulaire à contre courant"; tu trouvera des formules à appliquer ici: http://www-gim.univ-paris13.fr/therm...Echangeurs.pdf
Toutefois si tu n'es pas en régime turbulent il n'est pas possible de vraiment calculer le flux échangé.
quelqu'un pourrait m'explique le critère de Nusselt, parce que j'ai vu sur plusieurs site (http://www.utc.fr/~houde/TF11/ch3b.html#n3c qu'il en parlait mais je n'arrive pas à comprendre ce que c'est exactement et en plus il fait intervenir des grandeur que je ne connais pas.
j'ai cherché des trucs sur les échangeur tubulaire à contre courant mais je ne trouve d'equation qui caractérise leur fonctionnement.
Je ne suis pas sûr qu'il soit permis de faire se côtoyer les eaux usées et les arrivée d'eau. Imagine la moindre fuite dans ton échangeur ! Il est vrai que la pression est là pour empêcher ce genre d'accident, mais tout de même, il y a des principes difficilement contournables en matière de législation. A chaque fois que je vide ma baignoire je me dis aussi qu'il est dommage de ne pas pouvoir récupérer cette belle et précieuse énergie.
quoi!!!!!
dans le mesure ou le circuit d'eau propre est entièrement fermé et qu'il n'y a aucun contact avec les eaux usées, je ne vois pas ou est le problème. De plus cette eau est ensuite chauffé a 80°C donc nettoyer de ses germes. Je ne vois vraiment où est le problème. Le système est prévu pour être totalement étanche, aucunes fuites ne peut être autorisées. Il y a d'ailleurs de nombreux exemple ou on refroidit grâce a un liquide des matières très dangereuse donc bon...
Excuse moi mais je ne pense pas que ta remarque soit pertinente. En revanche si tu t'y connais et physique et que tu as des notions sur l'échange thermique tes compétence seront les bien venu
Je crois que tu as tort de considérer que ma remarque n'est qu'une c******, même si c'en est une. Dans un projet tous les aspects doivent être considérés, quitte à les rejeter pour des raisons bien définies. Les aspects sanitaire d'un tel projet doivent être regardés de très près.
Je n'ai jamais dit que disait des conneries, ta remarque est juste, mais elle ne rentre pas dans ce sujet. Voila tout. mon est uniquement de quantifier le gain apporté par le système.
excusez moi de relancer le sujet, mais pour la troisième année je me relance dedans et j'ai toujours pas plus d'information. Cependant, je connais désormais la thermodynamique en système ouvert et je pense que cela peut m'aider. Mais il me manque une des température de sortie quand je compare aux exercice que l'on a fait en cour. Est il possible de faire sans?
