Calcul thermique dans un convertisseur

[invitef2fe2a7c]

Bonjour,
Dans le cadre de mon TIPE, je suis amené à calculer l'évolution de la température dans un compartiment immergé dans la mer et contenant: un convertisseur et un transformateur. Je connais les capacités thermiques de chacun, leur masse, ainsi que leur puissance et leur efficacité (donc la puissance dissipée dans l'atmosphère). Je connais aussi la température de l'eau à l’extérieur du compartiment.
Il faut maintenant que j'arrive à trouver la température du compartiment en fonction de la puissance d'entrée de chaque appareil électrique (qui est bien-sur variable).
J'aimerais commencer par ce calcul avec une puissance d'entrée de 430kW.
En vous remerciant
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[f6bes]

Bonjour à toi,
Manque juste un détail: les DIMENSIONS du compartiment !
C'est à dire les "surfaces d'échange"entre les deux milieus.

Bon W E

[invitecaafce96]

Bonjour,
J'ai juste pas compris comment ça marche ...
On amène de la puissance électrique , 430 kW, dans la boîte immergée et elle ressort ???

[invitef2fe2a7c]

Bonjour,
oui je les connais en effet, le compartiment est un cylindre de 7m de long et de 3m de diamètre.
comment faire pour en déduire la température?
Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef2fe2a7c]

Bonjour,
Le but est de modifier la fréquence d'un courant d'entrée grace au convertisseur et au transformateur, mais cette opération dégage de la chaleur. Y ayant une contrainte de température maximum dans le compartiment il me faut d'abord déterminer la chaleur dégagée afin d'imaginer un système de refroidissement.
Merci

[f6bes]

Bonjour à toi
Pour qu'il y ait un BON échange encore faut il que le MATERIEL qui CHAUFFE soit en contact AVEC les parois ( effet de dissipateur de chaleur ).
Pour l'instant on n'en sait rien ?
Si le matériel n'est PAS en contact suffisant avec les parois , il va s'échauffer et faut pas trop compter sur l'air emprisonné pour servir d'échangeur.

Quels sont les IMPERATIFS qui t'obligent à mettre cela en mer ??

A l'air libre l'évacuation des calories serait certainement plus efficasse , quitte à ventiler.
Bon W E

[invite2313209787891133]

Il manque au moins 3 données pour répondre : Quel est le couplage thermique avec le caisson et quelle est la puissance réelle à dissiper et accessoirement quelle est la nature de la paroi ?

A l'air libre l'évacuation des calories serait certainement plus efficasse , quitte à ventiler.
Bon W E

Tout dépend du couplage, si les radiateurs sont disposés au centre du cylindre et entourés d'air alors la dissipation serait moins bonne en effet, mais il faudrait être sérieusement incompétent pour avoir conçu le caisson de cette façon.
Le coefficient d'échange dans l'eau est typiquement plus grand de 1 à 2 ordres de grandeur, donc la dissipation est bien plus efficace dans l'eau.

[invitef2fe2a7c]

Bonjour,
il est en effet impératif que ce compartiment soit en mer car il concerne les hydroliennes. Cependant les dispositifs électriques ne sont pas en contact avec les parois. Le but de mon étude est pour me moment de prouver que sans système de refroidissement, la température serait bien trop élevée, et déterminer la quantité de chaleur à évacuer.
Merci

[invitef2fe2a7c]

Bonjour,
Je pourrais sans doute trouver la nature de la paroi. J'imagine que l'échauffement dans l'air sera catastrophique, mais mon étude n'est que préliminaire, j’essaie enfaîte de déterminer quel type de système de refroidissement est nécessaire dans mon cas. En revanche, qu'est ce que le couplage thermique?
Merci

[f6bes]

En revanche, qu'est ce que le couplage thermique?

Bonjour à toi,
Dit autrement= échange thermique entre les différents milieu !

Le refroidissement à l'air n'a rien de....catastophique.
Comment fait on à ...terre ...avec des puissances NOTABLEMENT plus conséquentes !!
Ca fait des décennies que cela existe.

Faut commençer par connaitre les conditions d'UTILISATION (température) de ton matériel....et ne pas les dépasser.

Comme on ne sait RIEN de l'échange entre le matériel et le caisson...difficile d'aller plus loin.
Faudrait connaitre les pertes calorifiques du au matériel.
Si t'as 5kw de perte (à évacuer) c'est pas pareil que...20kw.
Donc rendement en puissance du systéme ?

Bon WE

[invitecaafce96]

Re,
Au début du post, l'auteur nous dit connaître la puissance dissipée , l'efficacité donc le rendement ...
Dans ma petite tête, je me dis : 2 unités de gros matériel moderne , 0.95 * 0.95 = 0.903 et donc pertes thermiques 42 kW , ordre de grandeur évidemment ....

[invitef2fe2a7c]

Bonjour,
enfaîte, la paroi du compartiment doit être en acier doux pour plusieurs contraintes (a moi de choisir lequel exactement).
Cette info est-elle suffisante?
Encore merci, et bon WE!

[f6bes]

Remoi,
Non , ca n'apporte aucune information.
Si ton transfo est à 1m des parois , c'est pas pareil que s'il TOUCHE les parois.
L'échange thermique entre transfo et parois n'est pas du tout le meme.
A+

[invite2313209787891133]

En fait j'ai un peu de mal à cerner le but de ton TIPE ; est ce que tu dois calculer un échauffement dans un appareil existant pour voir si ça colle avec la réalité, ou est ce que tu dois proposer des améliorations, faire le design du caisson etc.

[invitef2fe2a7c]

Bonjour,
Le but est de calculer l'échauffement des appareils (convertisseur/transformateur) pour en déduire la température globale du caisson. En comparant cette température à la maximale autorisée je montrerai qu'un système de refroidissement est indispensable et en fonction de l’écart obtenu, je pourrai trouver quel type de système est nécessaire.
Pour cela je dispose:
-des dimensions du caisson
-le materiaux du caisson
-les capacités thermiques des appareils
-leur masse
-leur puissance
-leur efficacité
-la puissance que chacun perd dans l'air ambient
-leurs dimensions
-la température de l'eau à l’extérieur du compartiment.
-Puissance d'entrée
J'ai un vague schéma de la disposition des appareils dans le caisson, il ne me semble pas y avoir de contact avec la paroi.
Merci

[invite2313209787891133]

Dans ce cas voici la démarche :
- Il faut connaitre la puissance réellement dissipée par le matériel en présence
- Estimer les coefficients d'échanges successifs : entre ce matériel et l'air, l'air et la paroi, à travers la paroi, puis entre la paroi et l'eau.
- On en déduit la température à chaque interface

[f6bes]

Bonsoir,
Donc ttitti92 n'a certainement accés qu'en partie aux données nécessaires (puissances dissipées)
Estimer les coeff d'échanges successifs, est une chose, qu'il y a lieu de...valider par ...l'expérience !
Donc ne reste que les ESSAIS pratiques pour avoir des éléments de travail.
Reste à mettre le thermométre au BON endroit (le matériel) et encore ce n'est pas évident.
Bonne soirée

[invite2313209787891133]

Estimer les coefficients d'échange est relativement facile, soit par la méthode rigoureuse (en prenant en compte les caractéristiques de l'air, la géométrie etc), soit en prenant une valeur arbitraire pour un cas similaire. Valider par l'expérience n'est pas utile car le but n'est pas de connaitre la température dans le caisson à 0.1°C près, il s'agit d'une démarche de dimensionnement.
Par ailleurs je doute qu'il soit possible de vérifier expérimentalement dans ce cas précis.

[invitef2fe2a7c]

Bonsoir,
Je prends bonne note de vos conseil et je vais essayer de m'en sortir avec ça. En effet il me serait difficile de mettre en oeuvre une démarche expérimentale pour mon travail. Je vous remercie en tout cas beaucoup pour vos réponses et le temps que vous m'avez accordé, et je reviendrai vers vous si j'ai d'autres questions.
Merci et à bientot!

[f6bes]

n'est pas utile car le but n'est pas de connaitre la température dans le caisson à 0.1°C près, il s'agit d'une démarche de dimensionnement.
Par ailleurs je doute qu'il soit possible de vérifier expérimentalement dans ce cas précis.

Bonjour à toi,
Il n'est indiqué nulle part que la précision doit atteindre les..0.1° C prés.

Vérifier par l'expérience est pour moi ultra simple!
On a le caisson , l'appareillage à mettre dans le caisson.
Suffit de mettre le tout en conditions de fonctionnement et de mesurer la température de ce que l'on
veut savoir.C'est EXPERIMENTAL et certainement faisable sans se prendre la tete.

A partir de la température obtenue on en tire des conclusions ( c'est bon ou on est...hors spécifications).
L'avantage c'est que c'est du "réel" et non pas du "calculé".


Bonne journée

[invite2313209787891133]

Bonjour

Il n'est pas précisé que la précision en température doit atteindre 0.1°C, ma phrase n'était pas à comprendre dans ce sens. Le matériel dans le caisson est par exemple prévu pour fonctionnement correctement jusqu'à 70°C, mais ça ne signifie pas qu'à 70 il fonctionne, et à 71°C ce n'est plus le cas. Ici le but de l'exercice est d’estimer la température, pas de la connaitre avec certitude avec une grande précision. D'ailleurs le concept même de température n'a pas de sens dans un cas comme celui ci, car celle ci n'est pas homogène.
De plus la nature du caisson implique que toute expérimentation est compliquée, ce que l'auteur à confirmé juste avant ton message.

[f6bes]

Remoi,
Faudra bien tout de meme VERIFIER PRATIQUEMENT que cela correspond aux...prévisions. Donc...mesures.
Faudra bien le faire à un moment donné.
Si c'est conforme....no problém. Si grosse différence ( pour ne pas dire erreur)....c'est plus génant.

Encore faut il avoir les "billes" pour les calculs et surtout les BONNES billes.

Comment on vérifie un...TPE vis à vis de la réalité "...Dans le cadre de mon TIPE, je suis amené à calculer l'évolution de la température ..."
T'en que ça reste sur du papier, c'est pas trop génant.
Bonne journée

[invite2313209787891133]

Le but peut aussi simplement consister à démontrer que la température sera trop importante, et proposer des améliorations. Si le calcul théorique (avec la précision relative qui lui est associé) montre par exemple que l'équipement atteindra 150°C une vérification est superflue : Il faut repenser le design.