Connaitre combien de mètres de tube et quel diamètre de tube cuivre faut-il ?

[regobo]

Bonsoir

Je souhaite pasteuriser du jus de pomme avec un serpentin en cuivre plongé dans une cuve 100 Litres d'eau chaude à 80°

Mon intérogation réside dans le fait de connaitre combien de mètres de tubes cuivre et quel diamètre de tube me faut-il?

Le Jus de pommes circule dans le serpentin par gravité.
Sa température de départ est celle de l'air ambiant (disons 10°)
Sa température de sortie devra être de 78° mini

Si Diamétre tube (exter 10 inter 8mm) = combien de mètres?
Si Diamétre tube (exter 12 inter 10mm) = combien de mètres?

Merci d'avance pour votre aide
Cordialement
Bertrand
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[Thibaut42]

Bonsoir,

Ton eau ne peut pas dépasser les 80°C?
Tu souhaites traiter de gros volume?
Rapidement?

Monter ton jus de pomme à une température si proche de la température max de ton "système", en partant de 10°C, ça me parait assez difficile à mettre en oeuvre.

[invite2313209787891133]

Bonjour

Je peux te faire le calcul, mais pour ceci il faudrait donner un débit de jus de pomme estimé.

[regobo]

Bonjour

Je peux te faire le calcul, mais pour ceci il faudrait donner un débit de jus de pomme estimé.

Bonjour
La pasteurisation du jus pomme consiste à porter le liquide à 76° mini c'est pour cela que j'estime que 80° devrait suffir.

J'étais partis sur l'idée de faire plonger un serpention de diamètre 10 exter et 8 inter d'une longueur de 25 mètres (volume = 1.2 litre). A l'extrémité haute du serpentin, arrive le jus de pomme branché par une durite à une autre cuve contenant le jus de pomme fraichement pressé et à l'extrémité basse qui traverse la cuve chauffée sort le jus à la bonne température. A cette extrémité, il y a un robinet (vanne) d'arrêt permettant de changer de bouteille. Au changement de bouteille, il y à un temps de latence (30 seconde) qui doit permettre au jus de monter en température.
Concernant le débit, c'est un débit naturel d'écoulement par gravité d'un liquide dans un tuyau penté d'environ 15%. Je ne connais pas sa valeur chiffrée mais cela doit bien se calculer (moi je ne sais pas).
Il est vrai que c'est un critère important car si le débit naturel est trop faible pour ce diamètre de tube peut être faut il passer à un plus gros?

Merci pour votre aide

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2313209787891133]

Bonjour

Tu n'as pas répondu à la question; quel débit doit être traité ?
La longueur du tube sera différente si tu passe 1 litre de jus en 1 heure, ou 1000 litres en 10 minutes...

[regobo]

Bonjour

Tu n'as pas répondu à la question; quel débit doit être traité ?
La longueur du tube sera différente si tu passe 1 litre de jus en 1 heure, ou 1000 litres en 10 minutes...

Le débit souhaité est d'environ 150 à 200l à l'heure.
cordialement

[invitefa8c52d2]

Bonjour, je ne saurais te répondre, mais si tu veux le faire chauffer à haut débit, il est logique, qu'un tuyau a gros diamètre est nécessaire ...

Ensuite, et ce pourquoi je répond à la discussion, c'est pourquoi vouloir faire chauffer du jus de pomme a 80° ? pour le boire ? on se brule la langue là ... Franchement je vois pas, pourquoi (si c'est pas privé) ?

[regobo]

Bonjour, je ne saurais te répondre, mais si tu veux le faire chauffer à haut débit, il est logique, qu'un tuyau a gros diamètre est nécessaire ...

Ensuite, et ce pourquoi je répond à la discussion, c'est pourquoi vouloir faire chauffer du jus de pomme a 80° ? pour le boire ? on se brule la langue là ... Franchement je vois pas, pourquoi (si c'est pas privé) ?

On fait chauffer le jus à 80° pour le pasteuriser. C'est le seul moyen de le conserver sans qu'il puisse fermenté et devenir cidre.

[invite2313209787891133]

Pour réaliser ce que tu demande il faut 8m² de surface d'échange, soit avec un tube en 8/10 255m de longueur.

Cette longueur n'est pas surprenante; tu as choisi des paramètres extrêmes (différence de température très faible entre l'eau et la température souhaitée sur le jus).

Avec de l'eau à 95°C on obtient 3.5m², soit 111m.
avec du 10/12 il en faut 93m.

De plus il faut garder à l'esprit que la température de l'eau chaude va rapidement chuter, et la température du jus va faire de même.

Il faut en fait prendre le problème dans l'autre sens:
On veux passer 200l de jus de 10 à 80°C; quel flux d'énergie cela représente ?
0.2 x (80-10) x 4.18 = environ 58 MJ/h, soit 16.3 kW qu'il va falloir apporter en continu, ça fait une belle quantité d'énergie.

Je pense qu'il faudrait déjà réduire le débit souhaité, ensuite il serait plus simple et moins couteux de partir sur une solution à base de résistance électrique.

[regobo]

Pour réaliser ce que tu demande il faut 8m² de surface d'échange, soit avec un tube en 8/10 255m de longueur.

Cette longueur n'est pas surprenante; tu as choisi des paramètres extrêmes (différence de température très faible entre l'eau et la température souhaitée sur le jus).

Avec de l'eau à 95°C on obtient 3.5m², soit 111m.
avec du 10/12 il en faut 93m.

De plus il faut garder à l'esprit que la température de l'eau chaude va rapidement chuter, et la température du jus va faire de même.

Il faut en fait prendre le problème dans l'autre sens:
On veux passer 200l de jus de 10 à 80°C; quel flux d'énergie cela représente ?
0.2 x (80-10) x 4.18 = environ 58 MJ/h, soit 16.3 kW qu'il va falloir apporter en continu, ça fait une belle quantité d'énergie.

Je pense qu'il faudrait déjà réduire le débit souhaité, ensuite il serait plus simple et moins couteux de partir sur une solution à base de résistance électrique.

Merci Dudulle pour ces précisions mais je ne pensais pas à une telle longueur, c'est énorme. Il faut que je change mes paramètres (mes ambitions)
J'avais vu sur le site tompress http://www.tompress.com/pasteurisateur_a_jus_p693.htm
un exemple vendu assez cher alors je pensais en réaliser un.

Avec les nouveaux paramètres
Temp de l'eau dans la cuve de 100L = 95° voir bouillante
Tube cuivre 8/10 en serpentin Longeur 25 mètres
Temp d'entrée du jus = 10°
Temp sortie = 75° (c'est la vraie temp de pasteurisation)
Délai de stagnation du jus dans la cuve = 40s(temps volontaire pour faire monter en température le 1,2 litre contenu dans le tube)
Délai de remplissage d'une bouteille de 1 litre= 20ss
==> Débit de 60 Litres/H

Question: Est-ce que ces nouveaux paramètres sont bien cohérents. Quelle est la formule exacte?

[invite2313209787891133]

La formule à utiliser est relativement simple:
On calcule l'énergie qu'il faut apporter au jus:
Débit en ml/h x différence de température x 4.18.

On obtient des joules par heure (ou des kJ si on utilise des litres).; donc avec tes chiffres 60 000 * (75-10) * 4.18 = 16.3 . 10⁶ joules par heure, ou en divisant par 3600 : 4528W.
Avec le système que tu as décris 1m² de surface de tube est capable de céder 100W par degré de différence entre ses 2 faces.

Au début du tube le jus est à 10°C; si l'eau est à 95°C on a 85°C de différence.
A la fin du tube on veux avoir un jus à 75°C; on a 20°C de différence.
On calcule la différence de température moyenne : (85 + 20) / 2 (en réalité il faudrait calculer la moyenne log, mais la différence est assez faible pour rester fiable dans le cadre de ton application).

On obtient une différence moyenne de 52.5°C.
On calcule la surface nécessaire: S = 4528 / ( 100 * 52.5) = 0.86m².
Tu peux majorer à 1m² pour plus de sureté.

Avec un tube en 8/10 le mètre linéaire du tube a une surface de 0.01 * 3.14 =0.03214 m². Pour avoir 1m² de surface il en faut 1 / 0.0314 = 32m.
Avec du tube en 10/12 il en faut 26.5m.

Voici le calcul théorique si l'eau reste à 95°C; le problème c'est que ça ne sera pas le cas très longtemps; dés l'instant où l'on passe du jus elle va se refroidir; il faut donc chauffer l'eau en continu (avec une résistance électrique ou un réchaud à gaz) pour la maintenir chaude.

Il faut environ 5000 à 6000 W de puissance si les déperditions sont réduites (couvercle posé sur le dessus pour empêcher les vapeur de partir; pas fermé de façon étanche pour ne pas monter en pression).

A noter: Si l'eau est en ébullition constante on peut réduire la longueur de tube par 3 car le coefficient d'échange est nettement plus haut avec du liquide bouillant qu'en convection naturelle.

[regobo]

L'explication est très claire

Merci Dudulle