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échangeur de chaleur



  1. #1
    PoPeYe1985

    Lightbulb échangeur de chaleur

    Bonjour amis thermodynamiciens.

    J'ai un petit souci et j'espère que vous allez pouvoir m'éclairer de votre sagesse divine.

    Explication :

    Nous avons un circuit d'eau qui absorbe une énergie constante de 5,5KWh/m2 par l'intermédiaire d'un panneau solaire de 3m2 et la restitue à un bassin d'eau d'un volume de 300L que l'on désire faire passer de 15 a 45°C.
    Considérons une perte nulle dans le circuit.

    Nous aimerions déterminer :

    Les températures d'entrée et de sortie du panneau en fonction du temps.
    Ainsi que le temps nécessaire pour chauffer ces 300l d'eau.

    Merci d'avance.
    Benj

    -----


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  3. #2
    bassma

    Re : échangeur de chaleur

    salut
    tu peux utiliser ces formules :
    tu multiplies l'energie absorbée par la surface du capteur t'aura l'energie totale
    l'energie =puissance/temps
    puissance d'un echangeur=debit massique¤cp¤(Te-Ts)
    donc il te faut avoir le debit massique alors commant faire?
    pour chauffer 300l il faut fournir l'energie =M¤cp¤(45-15)

    j'espere que sa t'aidera un peu

  4. #3
    florentgte2

    Re : échangeur de chaleur

    bonjour,

    Il nous faut quelques détails en plus, comment est donnée l'énergie à l'eau du bassin? (échangeur?)
    Et ton panneau solaire ne fournira pas la même énergie tout aux long de la journée?
    ton bassin, il va aussi se refroidir, il est à l'air libre?
    Si tu as un schéma, ça peut être intéressant.

  5. #4
    PoPeYe1985

    Re : échangeur de chaleur

    tout d'abord merci pour l'intérêt que vous portez à notre problème.

    Nous avons déjà tourné toutes ces formules dans tous les sens Bassma. Le problème vient du fait que nous n'arrivons pas à faire entrer le temps dans nos calculs. Aurais tu une idée ?

    Voici un petit schéma.

    Disons que nous disposons de 5,5kwh/m2 constamment durant 6H.
    L'énergie est effectivement transmise à l'eau du bassin par un échangeur d'une surface à déterminer.
    Considérons le bassin comme étant adiabatique, thermiquement isolé.

    Dans quel sens partiriez vous, je veux dire, en commençant les calculs du bassin vers le panneau ou inversement ?
    Images attachées Images attachées

  6. #5
    bassma

    Re : échangeur de chaleur

    salut
    hé sa l'air difficile qlq part puisque c 'est en fct de temps mais je crois que tu commences par le panneau alors ta l'energ constante et si ta les dimensions de l'echangeur t'aura son deltat°
    oh non ta pas la surface ?
    et si on travaille dans tout le systeme puisque ya plusieurs inconnues?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Fred des montagnes

    Re : échangeur de chaleur

    Salut,

    Vous simplifier beaucoup le problème à mon avis, mais il faut concidérer le bassin comme une capacité thermique dont le comportement est le même qu'une capacité électrique.

    Soit:

    m=masse (300kg)
    cm=chaleur massique (4187J/(kg °k) pour l'eau)
    Cth=m*cm

    et la puissance est l'équivalent du courant en électricité.

    s=surface (en m^2)
    P=s*5.5kwh/m^2 /6h*1000 (en watt)

    On a donc:

    T=température
    T0=température de départ
    t=temps (en seconde)

    T(t)=P*t/Cth+T0

    Si on remet tout dans la formule on obtien:

    T(t)=s*(5500/6)/(300*4186)*t+T0

    En réalité il y aura des pertes et des "résistances thérmiques", la montée de la température sera de nature exponnentielle (comme pour la tension dans un circuit RC série par exemple) et non linéaire..

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  10. #7
    PoPeYe1985

    Re : échangeur de chaleur

    D'accord, complètement d'accord.

    Donc, ton calcul nous permet de déterminer la température dans le bassin à l'instant "t".
    Nous essayons également de savoir l'évolution de la température dans l'échangeur en lui même. Nous savons que le delta T de notre bassin est de 30°C. Admettant que l'on désire chauffer cette eau en 3h.
    Est il possible, de calculer les températures d'entrée et de sortie de l'échangeur à l'instant "t" ?

  11. #8
    Fred des montagnes

    Re : échangeur de chaleur

    Qu'entends-tu par delta T de 30°?? entre quoi et quoi?? Idéalement la température à la sortie de l'échangeur devrait être identique à celle de l'eau, sinon cela veut dire que seule une partie de la puissance a été transmise à l'eau.

    A mon avis la ça devient vite compliqué, je pense qu'il faut tenir compte des pertes et des conductivités thermiques entre les différents éléments.

    La température à l'entrée de l'échangeur devrait être en relation avec la température de l'eau (donc à la sortie de l'échangeur), la puissance captée, le fluide calo porteur (air, eau, autre) et son débit.. Il faut établir un modèle, mathématique ou avec des éléments électriques (dans ce cas la température équivaut à la tension et la puissance au courant)..

  12. #9
    bassma

    Re : échangeur de chaleur

    Bonsoir
    fred pourrais tu me me préciser le coefficient convectif h contenu dans les pertes et qui sera calculé bien sur en convection naturelle aura quelle valeur?
    merci
    bassma

  13. #10
    PoPeYe1985

    Re : échangeur de chaleur

    La finalité pour nous est de déterminer la surface de l'échangeur dans le bassin. C'est pourquoi nous essayons de travailler avec P=U.S.DTlm.

    (Te,éch-Ti,bassin)-(Ts,éch-Tf,bassin)
    DTlm= --------------------------------------
    ln((Te,éch-Ti,bassin)/(Ts,éch-Tf,bassin))

    Le seul problème est que dans le DTlm il nous faut les 4 températures ( entrée/sortie de l'échangeur et initiale/finale de l'eau du bassin ).
    Il nous manque donc les deux températures dans l'échangeur pour trouver notre surface.
    Si nous considérons la température de sortie de l'échangeur comme étant égale à la température finale du bassin, le DTlm n'est pas calculable (nous ne sommes pas Chuck Norris, on ne peut pas diviser par zéro !!!)

    Résumons la situation :

    1ere étape, le panneau : il nous faut calculer les températures d'entrée et sortie (T1,T2) sachant la puissance fourni P1=5,5KWh/m2

    Ensuite l'échangeur : Nous savons que si il n'y a pas de perte, la puissance P2 délivrée au bassin = P1. De ce fait T3 et T4 les température respectivement en entrée et sortie de l'échangeur sont égales à T1 et T2.

    Puis le bassin : nous voulons qu'il gagne 30°C disons en 3h. En connaissant le débit, l'eau devra faire plusieurs "passage" dans l'échangeur. Quel puissance va t'il absorber à chaque "passage" ? quelle puissance va il nécessité ?
    Dans ce cas pouvons utiliser P=U.S.DTlm ?

  14. #11
    sniper7579

    Re : échangeur de chaleur

    Bonjour tout le monde,

    Je suis nouveau dans ce forum et j'ai un problème a peu près similaire à celui là.
    En fait :
    Un échangeur à plaques doit permettre de refroidir un débit de 115m3/h d’air de 450 °C à 30°C à l’aide d’un débit de 2 m3/h d’eau entrant dans l’échangeur à une température de 15°C.
    On travail à pression atmosphérique.

    Avez vous une idée du coefficient de transfert de chaleur global qu'il faut prendre dans ces conditions?

    Merciiii

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