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Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude



  1. #1
    FGM

    Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude


    ------

    Bonjour,

    Si je suis capable de produire de l'eau chaude à 70°c grâce au soleil, quel est le meilleur système pour utiliser cette eau chaude, sachant que le but recherché est d'élever la température d'un liquide stocké dans une cuve en fer ? (usage non alimentaire, non sanitaire).

    La capacité thermique massique du liquide à chauffer est de 2200 J·kg-1·K-1.
    La quantité du liquide à chauffer est de 1 à 2 t par jour.

    Dois-je opter pour un système de serpentins en cuivre à l'intérieur (ou à l'extérieur ?) de la cuve en fer ?

    Si oui, comment dimensionner les serpentins et quelle quantité d'eau à 70°c doit-on fournir, pendant combien d'heure, selon vous ?

    -----

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  4. #2
    LPFR

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Bonjour.
    Ça dépend de la température de départ de votre liquide et de la température à laquelle vous voulez le chauffer.
    En gros, pour le tiédir vous aurez besoin de 1 à 2 tonnes d'eau chaude par jour. J'espère que vous avez un beau soleil et une bonne surface chauffante chez vous. (Quelques 6 heures de soleil sans nuages pendant 6 heures, au minimum sur 40 ou 50 m²).
    Au revoir.

  5. #3
    FGM

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Effectivement j'ai oublié de préciser la température de départ : 10°C. Mettons que nous voulions gagner 50°C pour arriver à 60°C.

    Nous sommes sur la Côte d'Azur bien orientés.

    Pourriez-vous me donner une idée du système ou une formule pour comprendre comment refaire le calcul avec des variables différentes.

    Merci.

  6. #4
    LPFR

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Re.
    Avec des hypothèses simplificatrices (on suppose que la chaleur se conserve, et que la température finale est la même pour els deux liquides) on écrit que la chaleur avant est égale à la chaleur à la fin.
    Me masse d'eau, Ml masse liquide Te température initiale de l'eau Tl température initiale du liquide Tf température finale commune. Ce chaleur spécifique de l'eau, Cl chaleur spécifique du liquide:
    Me.Ce.Te + Ml.Cl.Tl = Me.Ce.Tf + Ml.Cl.Tf

    Vous pouvez sortir Me de l'équation. Si l'échangeur de chaleur n'est pas parfait (il y a des chances), la température finale de l'eau sera plus grande que celle du liquide et il faudra modifier la droite de l'équation. Mais cette différence de température dépend de l'échangeur, des températures de départ, des vitesses de circulation, etc. Il ne faut pas essayer de se lancer dans les calculs que si ça vaut vraiment la peine et que l'on a toutes les données concernant l'échangeur.
    A+

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #5
    FGM

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Concernant l'échangeur, je suppose qu'un serpentin de cuivre à l'intérieur de la cuve contenant le liquide à chauffer est la meilleure solution. Qu'en pensez-vous ?

    Est-il possible d'avoir une idée du dimensionnement de ce serpentin ?

  9. #6
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Bonjour

    Il n'est pas nécessaire d'utiliser du cuivre; l'échange sera surtout limité par la convection dans la cuve.

    Pour estimer une surface d'échange il faudrait connaitre la nature du fluide.

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  11. #7
    LPFR

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Re.
    Un serpentin de cuivre c'est bien pour les bouilleurs de cru.
    Si votre échangeur travaille 6 heures par jour, il faudra qu'il échange 10 kw tout ce temps. De plus, la différence de température devra être la plus faible possible du côté chaud. Il faut des surfaces d'échange beaucoup plus grandes (genre radiateur de voiture ou plutôt de camion).
    de plus si vous voulez que les températures finales soient très proches (le 10° dont vous parliez), il faudra probablement une dispositif à contre-courant: l'eau rentre du côté chaud du liquide et ressort du côté froid.

    Mais là, on rentre dans une zone que je ne domine pas. Je ne connais rien aux échangeurs de chaleur.
    Il faudra voir si ça inspire d'autres foristes.

    De quel liquide il s'agit? Du pastis?
    Car s'il s'agit du fioul lourd, c'est beaucoup plus compliqué, car il est très visqueux.
    A+

  12. #8
    FGM

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    de plus si vous voulez que les températures finales soient très proches (le 10° dont vous parliez), il faudra probablement une dispositif à contre-courant: l'eau rentre du côté chaud du liquide et ressort du côté froid.
    Là j'ai un peu de mal à vous suivre. Je me suis peut-être mal exprimé. En fait, la température de départ du liquide à chauffer est fonction de la température ambiante, je compte en moyenne 10°C.
    Mon seul impératif, c'est que le liquide dans la cuve soit une fois par jour à 60°C pendant au moins 1 h.

    Quant au liquide, il s'agit d'huiles et graisses animales ou végétales.

    A ce stade, vos réponses m'ont m'ont bien aidé. Je vais mettre l'équation dans un tableur pour faire varier les paramètres.

    Quant à l'échangeur, je m'interroge toujours sur le matériau, le dimensionnement et le positionnement.

  13. #9
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Je peux te dimensionner l'échangeur, mais je dois en savoir plus.
    Ces graisses, est ce qu'elles sont visqueuses ? Aurais tu une valeur de viscosité ?

  14. #10
    FGM

    Arrow Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Voici un petit graph (en PJ) pouvant servir de base de calcul.

    Tu comprendras mieux pourquoi les 60°C.
    Sachant que l'idéal serait d'atteindre 95°C, mais pour organiser un système de chauffe raisonnable (et apprivoiser le solaire au passage), je préfère viser le minimum. J'ai déjà travaillé à 60°C et je sais que c'est suffisant pour l'instant.
    Images attachées Images attachées  

  15. #11
    FGM

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Avec des hypothèses simplificatrices (on suppose que la chaleur se conserve, et que la température finale est la même pour els deux liquides) on écrit que la chaleur avant est égale à la chaleur à la fin.
    Me masse d'eau, Ml masse liquide Te température initiale de l'eau Tl température initiale du liquide Tf température finale commune. Ce chaleur spécifique de l'eau, Cl chaleur spécifique du liquide:
    Me.Ce.Te + Ml.Cl.Tl = Me.Ce.Tf + Ml.Cl.Tf
    Est-ce que le tableau fourni en PJ retranscrit correctement la formule ?
    Images attachées Images attachées  

  16. #12
    LPFR

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Citation Envoyé par FGM Voir le message
    Est-ce que le tableau fourni en PJ retranscrit correctement la formule ?
    Re.
    Oui. Nous sommes d'accord.
    A+

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  18. #13
    FGM

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Ok, merci bcp. J'attends donc les indications de Dudulle concernant l'échangeur.

  19. #14
    f6bes

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Bjr à tous,
    Juste un détail, concertant les matériaux à utiliser:quele est "l'acidité" (s'il ya lieu) du "liquide" à chauffer.
    Ce serait coui.... de perçer le serpentin dans 6 mois !!
    A+
    Vide pour l'instant

  20. #15
    FGM

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Bon dimanche à tous

    Nous travaillons principalement des huiles végétales dont le ph est supérieur à 7 et inférieur à 8.
    Mais il faudrait que le gras animal (travaillé occasionnellement) ne pose pas de problème, avec un ph compris entre 2 et 5.

  21. #16
    FGM

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Concernant l'échangeur (matériau, dimensionnement, positionnement), ce serait super d'avoir une formule reprenant les paramètres définis plus haut (Me, Te, Ml, Tl, Tf, etc.).

    Pour la viscosité, voir le grah du message 10.

  22. #17
    LPFR

    Re : Chauffer un liquide à l'aide d'une source d'eau chaude

    Bonjour.
    Bien que les huiles et les graisses soient des "acides gras", et qu'ils réagissent avec les alcalis pour faire du savon (j'imagine que c'est cela que FGM fait), je ne pense pas qu'ils attaquent des métaux "normaux" (peut-être que les métaux alcalins réagissent avec les acides gras, mais je ne le sais pas).
    Au revoir.

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