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

[FGM]

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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[LPFR]

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.

[FGM]

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.

[LPFR]

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+

[A voir en vidéo sur Futura]

[FGM]

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 ?

[invite2313209787891133]

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.

[LPFR]

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+

[FGM]

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.

[invite2313209787891133]

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 ?

[FGM]

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.

[FGM]

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 ?

[LPFR]

Est-ce que le tableau fourni en PJ retranscrit correctement la formule ?

Re.
Oui. Nous sommes d'accord.
A+

[FGM]

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

[f6bes]

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+

[FGM]

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.

[FGM]

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.

[LPFR]

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.