refroidissement d'une cuve a vin grâce a un échangeur

[invite4adad9b4]

bonjour a tous

J'ai un probleme pour calculer le temps de refroidissement d'une cuve a vin avec un échangeur

alors j'ai une cuve de 6m3
je veut la descendre de 15 à 10 °C
roh vin = 1070 kg/m3
cp vin = 3800 J/kg.°C

je calcul la quantité de chaleur necessaire pour refroidir la cuve :
Q= 1070*3800*(15-10)*6=122000000 J

mon échangeur a une surface de 1m²
la température de la cave est de 10 °C je néglige donc les pertes par les parois.

Mais ensuite je dois faire quoi, je n'arrive pas a trouvé le déclik pour déterminer mon temps de refroidissement

merci d'avance, benoît
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[jason513]

Bonjour,
Ne peut-on écrire simplement(si l’échangeur est un simple serpentin) :

Mv=masse du vin Qe=débit de l’échangeur en kg/s
Cpv=chaleur spécifique du vin Cpe=claleur spécifique fluide échangeur
DTv=baisse de température du vin Tfs et Tfe=température à l’entrée et sortie de l’échangeur
Ce qui donne
Cordialement

[invite4adad9b4]

oui on peut écrire cela mais du coup la surface de l'échangeur ne rentre pas en compte. Donc comment peut t'on faire pour que le temps dépende de la surface d'échange de mon échangeur?

[invite4adad9b4]

merci de votre réponse tout de même
dans mon cas c'est un échangeur drapeau mais cela revient a peu prés au même

[A voir en vidéo sur Futura]

[jason513]

Bonjour,
Quelles sont les caractéristiques de cet échangeur que vous connaissez(à part sa surface).
Température du fluide à l'entrée et à la sortie?
débit?
coefficient d'échange thermique?
cordialement

[invite4adad9b4]

bonjour,
J'ai toutes c'est caractéristique a par le coéfficient d'échange :
te = -4.8 °C
ts = 1.9 °C
DT = 6.7 °C
débit = 1.25 m3/h

le coefficient d'échange thermique doit pouvoir se calculer mais je trouve un coefficient de l'ordre de 1500 W/m².°C, alors que pour un échangeur de ce type nous somme plus aux alentours de 250 W/m².°C

P = m * cp * DT * roh= (1.25/3600) * 4180 * 6.7 *1079 = 10kW

d'ou le coefficient d'échange :
K = P / (DT * S) = 10000 / (1 * 6.7) = 1492 W/m².°C

je dois surement me tromper pour calculer le coeff d'échange, et ensuite je n'ai pas encore trouvé pour avoir mon temps de refroidissement.

merci pour la suite, Benoît

[azizovsky]

bonjour,
J'ai toutes c'est caractéristique a par le coéfficient d'échange :
te = -4.8 °C
ts = 1.9 °C
DT = 6.7 °C
débit = 1.25 m3/h

le coefficient d'échange thermique doit pouvoir se calculer mais je trouve un coefficient de l'ordre de 1500 W/m².°C, alors que pour un échangeur de ce type nous somme plus aux alentours de 250 W/m².°C

P = m * cp * DT * roh= (1.25/3600) * 4180 * 6.7 *1079 = 10kW

d'ou le coefficient d'échange :
K = P / (DT * S) = 10000 / (1 * 6.7) = 1492 W/m².°C

je dois surement me tromper pour calculer le coeff d'échange, et ensuite je n'ai pas encore trouvé pour avoir mon temps de refroidissement.

merci pour la suite, Benoît

Chaque échangeur thérmique a une éfficacité n=DT(réel)/DT(max) avec DT=T(entrée1)-T(sortie1)/T(entrée1)-T(entrée2) ,pour que le fluide 1 atteind la température du fluide 2 , il faut un échangeur infini , pour DT(max ) on prend toujour le fluide qui'a q(m)c(p) petit (débit.c(p)).

[azizovsky]

poue appliquer la relation P=kS.DT pour l'échangeur , il faut prendre la moyenne logaritmique des températures DT=DT(moy..log)

[jason513]

bonjour benoit41
Bonjour,
Je pense qu’on peut appliquer la formule suivante pour le calcul de k :

Te=température entrée fluide
Ts=température sortie fluide
Tv=température du vin
J’obtiens k=616 W/m2°C
cordialement

[azizovsky]

Salut ,tape sur le net : température moyenne d'un échangeur thérmique , tu'aura tous .

[azizovsky]

bonjour benoit41
Bonjour,
Je pense qu’on peut appliquer la formule suivante pour le calcul de k :

Te=température entrée fluide
Ts=température sortie fluide
Tv=température du vin
J’obtiens k=616 W/m2°C
cordialement

Oui c'est ça

[invite4adad9b4]

merci pour toutes vos réponses
je n'avais pas calculer la température moyenne logarythmique car ce n'est pas comme un échangeur bitubes par exemple. L'échangeur et plongé dans le vin.

Pour le coeff K c'est beaucoup mieu et beaucoup plus réaliste merci.

J'ai tout de même une derniére question, pour calculer mon temps de refroidissement :
je calcul la quantité de chaleur nécessaire soit Q=122000000 J et la puissance de l'échangeur soit 10kW

soit : t = Q/(P*3600) = 3.38heures

Ce résultat me parrais tres peu car j'ai réalisé des essais et je suis plus de l'ordre de 14heures..

Es que je me trompe ?

Merci benoît

[jason513]

bonjour,
avec les données qui sont fournies le calcul me parait exact.
cordialement

[jason513]

Par contre il y a un détail que je comprends pas:comment peut-il se faire que la température de l'eau soit égale à -4,8 °C si c'est de l'eau liquide à l'entrée.

[invite4adad9b4]

je vais essayez de refaire je crois que mon coefficient d'échange est trop élevé je ne devrais pas trouver au dessus de 500 et avec un autre cas je trouve 1000
ce n'est pas de l'eau pur il y a 30% de glycol