Evaporation de l'eau

invite59143495 · 04/02/2011, 11h14

Bonjour,

Je cherche le moyen de calculer la quantité d'énergie nécessaire pour évaporer 1kg d'eau en 1 heure.

Merci de votre aide.

**obi76** · 04/02/2011, 11h43

Bonjour,

quelles sont les données dont tu disposes ? Pourquoi en 1h ?

invite59143495 · 04/02/2011, 12h24

L'objectif est de sécher du sable.
Passer d'un sable humide à 5%, à un sable "sec" (pourcentage humidité 0.2%).
J'ai calculé la masse d'eau à évaporer par heure pour obtenir une cadence de production d'1tonne de sable sec/heure avec la formule suivante:
mp1 = [mp2 * (1 - W2)] / [1 - W1]
avec mp1 = masse de sable humide (ici = inconnue)
mp2 = masse de sable sec (ici = 1 000 Kg)
W1 = % d'humidité du sable humide (ici = 5%)
W2 = % d'humidité du sable sec (ici = 0.2%)
On obtient donc 51 Kg d'eau à évaporer par heure.

La ou je bloque c'est que je ne sais pas quelle quantité de chaleur apporter pour évaporer ces 51 Kg d'eau, le tout en 1 heure pour tenir le cahier des charges (séchage d'1 tonne de sable sec/heure).

Merci pour votre aide.

**obi76** · 04/02/2011, 12h30

Re,

la chaleur latente de l'eau est de 2257.92 kJ/kg

51kg, ça nécessite 115 153 kJ.
Il faut une puissance de 32kW (environ) pour ça.

Cordialement,

EDIT : ça sera un peu plus, là c'est juste la puissance nécessaire pour passer de l'état liquide à l'état vapeur. L'eau va sans doute chauffer avant...

A voir en vidéo sur Futura · Aujourd'hui

**LPFR** · 04/02/2011, 12h41

Bonjour.
Il ne faut pas oublier d'ajouter encore un peu plus, car le sable aussi, il faut le chauffer. Et même si la chaleur spécifique du sable est plus faible que celle de l'eau, il y en a 20 fois plus.

Ce n'est pas très rentable de se retrouver avec du sable chaud à la fin.
Il faudrait faire un système à contrecourant dans lequel le sable descend lentement un conduit à travers duquel on a placé des résistances chauffantes. Puis on ajoute, en contrecourant de l'air qui refroidit le sable sortant et réchauffe le sable entrant.
Au revoir.

invite2313209787891133 · 04/02/2011, 12h44

Envoyé par obi76

la chaleur latente de l'eau est de 2257.92 kJ/kg

A quelle température ? La chaleur latente est thermo-dépendante.

**obi76** · 04/02/2011, 12h54

à 100°c

invite59143495 · 04/02/2011, 12h57

Je pense être partie dans une mauvaise direction, car le but n'est pas de faire évaporer l'eau (qui nécessiterait trop d'énergie = pas économique) mais plutôt de faire passer de l'air sec dans le sable et d'absorber l'humidité du sable.

Il faut donc utiliser le diagramme psychrométrique.

Le problème est de savoir à combien doit ton chauffer l'air pour absorber 51 Kg d'eau /heure.

On travaille à pression atmosphérique.

Avez vous des formules ?

**LPFR** · 04/02/2011, 13h13

Re.
Vous trouverez ce qui vous faut dans ce site:
http://www.engineeringtoolbox.com/ai...rties-t_8.html

Mais vous avez le choix entre chauffer beaucoup très peu d'air et chauffer peu (ou pas du tout) beaucoup d'air. Il faut que vous trouviez un compromis. Car il faut savoir combien "coute" faire passer de l'air à travers du sable.
Au revoir.

invite59143495 · 04/02/2011, 13h54

J'ai un problème avec la lecture du diagramme psychrométrique.

Exemple:
J'ai de l'air entrant à une température T1 = 10° avec un pourcentage d'humidité H1 = 20%.
Je veux savoir combien l'air peut contenir d'eau en gramme/m3 (C1) ?

Y a t'il une formule plutôt que le diagramme pour obtenir ce résultat.

L'idée est ensuite de chauffer l'air pour augmenter son pouvoir d'absorption (C2).
Je n'aurai plus qu'a faire la différence C2- C1 est j'obtiens la masse d'eau absorbé lors de mon opération de séchage.

Merci d'avance pour votre aide.

**LPFR** · 04/02/2011, 14h06

Re.
Regardez dans ce tableau, la colonne "Humidity ratio at Saturation (kgH2O/kgdry air)". On vous donne la masse d'eau pour de l'air saturé (100% d'humidité relative) en fonction de la température.

L'air saturé à 10° contient 0,0077 kg d'eau pour 1 kg d'air sec. Si l'humidité relative est de 20%, ce sera 0,0077*0,2 = 0,00154 kg d'eau pour 1 kg d'air sec.
A+

invite2313209787891133 · 04/02/2011, 17h50

Bonjour

Envoyé par mode62930

Je pense être partie dans une mauvaise direction, car le but n'est pas de faire évaporer l'eau (qui nécessiterait trop d'énergie = pas économique) mais plutôt de faire passer de l'air sec dans le sable et d'absorber l'humidité du sable.

Il faut donc utiliser le diagramme psychrométrique.

Le problème est de savoir à combien doit ton chauffer l'air pour absorber 51 Kg d'eau /heure.

On travaille à pression atmosphérique.

Avez vous des formules ?

Que tu évapores l'eau avec une résistance ou de l'air la quantité d'énergie nécessaire pour évaporer l'eau est la même.

invitee0b658bd · 04/02/2011, 18h30

Bonjour,

Que tu évapores l'eau avec une résistance ou de l'air la quantité d'énergie nécessaire pour évaporer l'eau est la même.

oui , mais l'air pet être deja sec (ou pas trop humide) et apporter déja une bonne part de l'energie necessaire même sans être chauffé
il sera neanmoins refroidit par son passage dans le sable.
fred

invite59143495 · 04/02/2011, 18h51

Merci pour vos réponses.

Je pars sur une technologie de pompe à chaleur air/air qui va me permettre de chauffer l'air.
Normalement, lorsqu'on chauffe l'air le pourcentage d'humidité ne bouge pas ? sauf si on fait un apport d'humidité.

Par exemple:
L'air extérieur est à Température = 10° avec un % d'humidité de 15 %, si je chauffe l'air grâce une PAC (pompe à chaleur), seul la température devrait augmenter.

Merci

invitee0b658bd · 04/02/2011, 19h00

bonsoir,
l'humidité relative change bien évidemment avec la temperature. C'est l'humidité absolue qui ne change pas
c'est parceque tu fait baisser l'humidité relative de l'air en le chauffant qu'il est capable d'absorber de l'eau.
fred

invitee0b658bd · 04/02/2011, 19h11

Re
si tu as une pompe a chaleur pour chauffer, tu peux profiter du coté froid de la pompe pour secher l'air par condensation
si tu rechauffes cet air aprés cout de l'autre coté de la pompe a chaleur, tu obtient alors de l'air trés sec qui sera d'autant plus efficace pour absorber l'eau du sable.
Il est bien évident que pour de telles applications de chauffage, une partie non negligeable des calories peut être directement de provenance solaire.
fred

invite2313209787891133 · 04/02/2011, 19h23

Envoyé par verdifre

Bonjour,

oui , mais l'air pet être deja sec (ou pas trop humide) et apporter déja une bonne part de l'energie necessaire même sans être chauffé
il sera neanmoins refroidit par son passage dans le sable.
fred

Non ça ne change rien, l'air va se refroidir à sa température de bulbe humide, et il n'y aura plus d'évaporation. Il faudra apporter un surcout d'énergie (en forçant un plus gros débit d'air, en le chauffant...) qui correspondra exactement à l'énergie nécessaire pour évaporer l'eau. Depuis le temps que tu hantes ce forum tu devrais savoir que l'énergie ne sort jamais de nulle part.

La meilleure optimisation pour cette application serait d'utiliser une recompression mécanique de vapeur, mais pour un tonnage aussi faible l'investissement risque de ne jamais se rentabiliser.

invitef3bc56df · 04/02/2011, 19h31

Bonjour
Je vois plutôt un lit fluidisé circulant.
++

invitee0b658bd · 04/02/2011, 20h25

bonjour,

Non ça ne change rien, l'air va se refroidir à sa température de bulbe humide,

oui mais en se refroidissant il apporte de l'enrgie et emporte de l'eau

Non ça ne change rien, l'air va se refroidir à sa température de bulbe humide, et il n'y aura plus d'évaporation. Il faudra apporter un surcout d'énergie (en forçant un plus gros débit d'air, en le chauffant...) qui correspondra exactement à l'énergie nécessaire pour évaporer l'eau. Depuis le temps que tu hantes ce forum tu devrais savoir que l'énergie ne sort jamais de nulle part.

je sais bien que l'energie vient de quelque part, mais je sais aussi que le mieux c'est quand on ne la paie pas
du sable humide mis en contact avec de l'air ayant une humidité relative pas trop élevé seche naturellement
ce sechage provoque un refroidissement de l'air (jusqu'a ce que l'on arrive à un equilibre)
on empreinte alors bien l'energie pour secher le sable à la masse d'air
ce que je veux dire, c'est que dans ce calcul, il faut aussi compter l'energie que l'on prend dans l'air (elle ne vient pas de nulle part et sa provenance est bien identifiée)
c'est la même energie qui fait secher le linge etendu sur un fil à l'ombre (c'est parfois rapide ou c'est parfois trés long selon les caracteristiques de l'air) mais à moins d'avoir de l'air a 100% d'humidité (du brouillard) cela seche toujours un peu
l'aspect pompe a chaleur est aussi interessant dans ce cas.
en sortie du process on à de l'air trés humide et pas vraiment froid (si on veut qu'il transporte beaucoup d'eau)
si la pompe à chaleur prends cet air comme source froide, cela va se traduire par une condensation de l'eau avec une baisse de temperature assez faible (on prend l'energie dans la condensation)
la pompe a chaleur travaille alors avec un trés bon rendement
aux divers rendements pres, ce systeme ne fait finalement que de transporter l'eau puisque l'on donne de l'energie pour evaporer l'eau et on la recupere à la sortie en condensant l'eau
les rendements ne sont pas terribles mais c'est toujours mieux que de ne faire que de chauffer et de jetter cette energie aprés
fred

invite2313209787891133 · 04/02/2011, 20h51

Je pense que tu n'as pas tout saisi:
- Tu envoies de l'air sec sur du sable humide
- Cet air s'humidifie, son enthalpie augmente
- L'enthalpie provient de l'eau et du sable, qui refroidissent à la température de bulbe humide

Que va il se passer ensuite ? Il n'y aura plus d'eau qui s'évaporera, on va simplement refroidir de l'air à sa température de bulbe humide. Pour continuer à sécher il faut apporter de l'énergie au système.

Comment croit tu que l'on sèche des solides dans l'industrie ? On apporte de l'énergie, qui peut venir du soleil, d'une source de vapeur d'eau, d'une résistance...

Si tu penses vraiment que ton système peut marcher dépêches toi de fabriquer une unité et de la faire breveter, car il y a des milliers d'entreprises qui jettent leur argent par la fenêtre au lieu d'utiliser une énergie peu couteuse (ironie je précise).

invite59143495 · 05/02/2011, 10h07

Merci de vous intéressé à mon sujet, les réflexions sont très intéressantes.

Vous trouverez en pièce jointe le schéma de principe de mon montage.

Ma démarche est de calculer grâce au tableau qu'on m'a fourni (merci LPFR) la quantité d'eau que l'air pourra absorber en fonction de sa température et de son % d'humidité qui seront connues par capteur.
Ensuite on sait que le sable est humide à 5% et qu'on doit le sécher à 0.2%, soit 51Kg d'eau à absorber par heure (cf calcul précédant).
Puis on calcule le volume d'air à faire passer dans le sable pour absorber cette eau.

Prenons un exemple:
Température de l'air entrant = 10°
% humidité de l'air = 20%

% d'humidité du sable = 5%

Selon la courbe:
On pourra prélever 0.00154 Kg eau/ Kg air avec l'air entrant (T°=10 %H=20%)
Si on chauffe l'air de 15° avec une PAC, alors on pourra absorber selon la courbe 0.02 Kg eau / kg air (T°=25 %H=20%)
0.02-0.00154 = 0.0185 Kg eau/kg air
On convertie les Kg d'air en m3 soit 0.0156 Kg eau/m3 d'air
Puis on calcule le volume d'air nécessaire pour absorber 51Kg d'eau / h, soit 51 / 0.0156 = 3260 m3 d'air

Le raisonnement vous parait il juste ?

Reste à trouver une PAC, j'ai du mal à trouver les caractéristiques de chauffage et débit d'air.

L'idée de verdifre est intéressante: récupérer l'air pour la condenser mais tout le monde n'est pas d'accord.

Merci pour votre aide.

**LPFR** · 05/02/2011, 13h55

Re.
Je n'ai pas vérifié vos calculs, mais la démarche me semble correcte.
Votre schéma serait meilleur si l'air, au lieu d'aller de gauche à droite, allait du bas en haut. C'est ce que j'ai essayé de vous expliquer plus haut: un système à contre courant. L'avantage est que le sable sort froid et l'air aussi, ou presque.
A+

invite2313209787891133 · 05/02/2011, 14h34

Ce n'est pas possible de sortir l'air froid, il doit forcément rester chaud pour entrainer l'eau.

invite3e9922f0 · 07/04/2013, 01h16

quelle est l’équation qui nous donne l’énergie nécessaire pour faire évaporer l'eau suivant un volume donner ?

**albanxiii** · 07/04/2013, 10h38

Bonjour,

Vous reposerez votre question dans un nouveau fil et avec le minimum de politesse requis, comme demandé par la charte du forum que vous avez acceptée. Je ferme ce fil.

Pour la modération.

Evaporation de l'eau