Hydraulique et changement d'état

[PlomBage]

Bonsoir,

J'ai une question qui me travail depuis quelque temps.

situation:
On imagine un réseau hydraulique fermé sur lequel est installée une pompe nous permettant de faire circuler de l'eau à une vitesse de 0,5 [m/s].
Le diamètre intérieur du tube est de 30 [mm].
La longueur totale de la boucle formant le réseau est de 6 [m].
L'eau qui se trouve dans le tube n'est pas déminéralisée (eau de robinet par exemple).
La température d'eau initiale est de 10 [°C] (avant de placer le montage dans un frigo).
Le réseau est parfaitement étanche à l'air.

Questions:
-Dans le cas ou nous plaçons ce montage dans un frigo à -5 [°C] par exemple, est-ce l'eau se transforme en glace si la pompe est en fonction (eau en mouvement)?
-Combien de temps faut-il à l'eau liquide en mouvement pour se transformer en glace?
-Comment calculer l'influence de la pression dynamique de l'eau (en variante la vitesse de circulation du liquide) sur le temps de transformation ?

J'ai fait quelque recherche et je suis tombé sur le therme de ''surfusion'' de l'eau mais j'ai un peu de peine à suivre...

Dans le cas ou je ne suis pas suffisement clair je peux vous fournir un dessin pour illustrer la situation.

D'avance merci pour vos aides et conseils à ce sujet.
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[LPFR]

Bonjour.
La surfusion se produit quand il y a peu d'impuretés dans l'eau et qu'elle n'est pas agitée. Alors on peut refroidir l'eau bien au dessous de 0°C sans qu'elle gèle. Mais il suffit de l'agiter pour qu'elle gèle presque instantanément. Comme votre eau est bien agitée, le cas ne peut pas se produire.

L'eau gèle à zéro dégrées quelle soit agitée ou pas (sauf surfusion). Il se formera alors une pellicule de glace sur les parois de tuyaux et probablement des petits cristaux en suspension, les deux grandiront en ralentissant la circulation et l'ensemble finira par geler.

Le temps dépend d'un tas de choses qui déterminent la vitesse d'échange de chaleur.
On peut faire des calculs si on connait la géométrie de l'ensemble et toutes les conditions.
Au revoir.

[PlomBage]

Bonjour LPFR,

Merci pour ce début de réponse.
Si j'ai bien compris le principe, la pression d'eau dans la boucle n'a aucune influence sur le phénomène de surfusion de l'eau?

Voilà plus de précision pour poursuivre le calcul:
Le tube a une épaisseur de parois de 2 [mm] sans isolation et en acier inox.
Son coefficient lambda est de 17 [W/mk]
La résistance thermique du tube est donc de d/λ = 0.002/17=0.000117647[m²k/W]

Le flux d'air (dans le frigo) à -5 [°C] est parfaitement perpendiculaire au tube et circule à 2 [m/s]--> ∝extérieur = 13.5 [W/m²k] --> 1/13.5=0.74074[m²k/W]
Est-ce qui faut tenir compte d'un ∝intérieur avec l'eau pour le calcul de la résistance? si oui comme le calculer en fonction de la vitesse?

Pour ''simplifier'' un peu le problème, on admet que la boucle dans laquelle circule l'eau a 1 mètre de tube se trouve en dehors du flux d'air à -5[°C] c'est 1 mètre de tube se trouvent dans l'ambiance à 10 [°C].
Nous avons donc 5 mètres de tube ''immergés'' dans un flux d'air à -5 [°C] et 1 mètre à 10 [°C]. La pompe et son moteur son en dehors du flux d'air à -5 [°C] le dégagement de chaleur généré par le moteur de la pompe me semble insignifiant si on admet que le local dans lequel est disposé ce montage à un volume de 200 [m³] à 10 [°C].

Merci de m'indiquer de quelle manière je dois poursuivre ma recherche, je ne suis pas spécialisé dans ce genre de calculs.