cycle de l'eau dans une machine à vapeur pour produire de l'éléctricité.

[gloups13]

Bonsour tous le monde.
Voila ce que je veux faire.J'ai un miroir parabolique qui concentre les rayon du soleil en une seule petite surface où se trouve une sphère en cuivre partiellement remplie d'eau.J'admais avoir une puissabce de chauffage de l'eau : Psoleil=2,5kW.

Dans la sphère en cuivre, l'eau quitte cette sphère à la température T1 et la pression P1 sous la forme de vapeur sèche pour entrainer une hélice.A la sortie de l'hélice, elle a une température T2 et une pression P2.
En effectuant un bilan d'énergie j'obtient que la puissance de la vapeur sur l'héluce est Pv->h=Dm/mû*(P1-P2).
mû masse volumique de l'eau.
Dm débit massique de vapeur.
Ensuite, cette vapeur passe dans un condenseur et ressort à la pression P3=P2 et à la température T3 sous la forme d'eau liquide à 100%. Ensuite cette eau passe dans un compresseur adiabatique qui comprime cette eau pour l'envoyer dans la sphère en cuivre. On a donc décrit un cycle complet du fluide caloporteur: l'eau.
Notons P' la puissance délivré par la pompe.Comme Psoleil est gratuite on veut Pv->h >P'.Sinon ce système n'a pas de but.

Je connais la thermodynamique et la mécanique des fluides mais la je ne sais pas comment on fait pour calculer T1,P1 , P2 , T3 etc... Je considère la vapeur d'eau comme un gaz parfait.
Ces calculs vont me permettre de dimensionner l'ensemble du dispositif et de voir si il est physiquement réalisable.
J'éspère que vous allé piuviir m'aider dans ma démarche. D'avance je vous remercie.
-----

[invitecaafce96]

Bonsoir,
Ma première réflexion d'ordre pratique , c'est de me demander, comment avec 2.5 kW , on va faire tourner une installation digne d'une centrale nucléaire .
Pour moi, c'est totalement irréaliste , mais ce n'est que mon avis .

Sinon, voici un lien qui est votre problème:

http://www.chimix.com/an6/bts6/chim.htm

[calculair]

Bonjour,

Sur l'aspect thermodynamique j'ai l'impression que vous avez une vision trop simple du processus.

Par ailleurs, les aspects mécaniques de la machinerie prévue me paraissent très délicat. Il faut un sur bon mécanicien pour réaliser cela.

Enfin pour que cela tourne en cycle fermé, au pif avec 2,5 kW, cela me parait très peu.

Quant à la pression suivant la température dans la chaudière regardez ce lien

http://eduscol.education.fr/rnchimie...equilibres.pdf

Au dela de 374° C et une pression de l'ordre de 220kg/cm2 tout explose...... A éviter même dans les centrales nucléaires

[gloups13]

bonsoir, je ne veux pas réaliser une centrale nucléaire. Si je prend de l eau a 298K il me faut une énergie de 315kJ donc il me faut 2,1minutes pour vaporiser un litre d'eau.Donc j'ai un débit de 7 9 g/s.Donc je ne vois pas ou c'est que c'est irréalisable!
Sinon je sais que j'ai simplifié la partie thermo.
Je ne cherche pas à avoir une puissance de 250W (rendement de 10%). ce qui me parait raisonnable.

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

bonjour,

Je n'ai aucune idée du rendement possible, sans trop de difficulté sur de petite machine un objectif de 10% pourrait être un objectif raisonnable..

La partie mécanique me parait difficile à réaliser ans compétence en mécanique industrielle de précision

[gloups13]

désolé j'ai fait une faute de frappe c'est 7,9g/s et non pas 79g/s.
Pour le coté mecanique, j'achette le compresseur pour mettre l'eau sous pression.Quand aux autres elléments je ne pense pas qu'il y a des peoblèmes pour les construires.Le miroir parabolique va me poser (je pense) plus de problème que le reste.
Sinon,pas d inquiétude je ne vais pas monter jusqu'à 220kg/cm^2. 50bars me suffit je pense.

[invitecaafce96]

Bonjour,
En fait, c'est tout fait , vous êtes dans le domaine des machines à vapeur de modélisme .
Il me semble qu'il n'y a pas besoin de compresseur (?) : c'est l'eau qui se transforme en vapeur qui assure la pression .
Mais ça m'étonnerait que vous réussissiez une turbine , plus condenseur , plus accessoires , avec un cycle fermé sur l'eau : en tout cas, je ne l'ai jamais vu à cette échelle chez les modélistes , qui pourtant savent faire des réacteurs d'avions .
Au mieux, avec une machine à vapeur , vous entraînerez un alternateur automobile qui produira quelques centaines de watts , ce qui serait déjà pas mal ...

[f6bes]

Bonsour tous le monde.
Voila ce que je veux faire.J'ai un miroir parabolique qui concentre les rayon du soleil en une seule petite surface où se trouve une sphère en cuivre partiellement remplie d'eau.J'admais avoir une puissabce de chauffage de l'eau : Psoleil=2,5kW.

Bonjour à toi,
La terre reçoit en "moyenne" 1000 watts/m2
En théorie te faut une parabole de 2.5 m2 pour récupérer 2500 watts.
En pratique te faut doubler la surface=5m2 .C'est déjà une belle couscoussiére !!
Bien sur va falloir orienter cette parabole perpendiculairement aux rayons du soleil et cela dans les 2 axes.
Belle motorisation de poursuite et AUTOMATISATION à prévoir pour une surface de 5 m2.
En hiver les rayons du soleil son bas sur l'horizon, la couche à traverser de l'atmosphére terrestre est plus épaisse, d'ou baisse
de puissance. Et les durée d'ensoleillement sont...plus courtes.

Je ne sias ce que tu voudrais faire de ton électricité, mais cela va nécessité ENCORE une conversion énergie électrique/ mécanique.

Bref BEAUCOUP de question à se poser.
Bonne jounrée

[marsan09]

bonjour,
je trouve moi aussi que c'est un véritable défi technologique pour une puissance récupérée aussi petite.
Pour quelques centaines d'euros, vous pouvez avoir la même puissance, sans aucun embêtement, en utilisant des photopiles.
Elles ont une durée de vie d'au moins 20 ans sans pannes ni usure.

[invite6dffde4c]

...
La terre reçoit en "moyenne" 1000 watts/m2
...

Bonjour F6bes.
Vous péchez par optimisme.
Dans nos contrées, après avoir traversée une épaisseur de 1,5 fois l'atmosphère on reçoit 825 W/m² à 14h le 22 juin. (Quand il n'y a pas de nuages). Et des m² perpendiculaires aux rayons solaires.
L'ensoleillement en France est de l'ordre de 2200 h/an.
Cela fait une moyenne annuelle de 207 W/m².
Pour ce qui est du projet de Gloups13. Avec de si faibles puissances il ferait mieux de penser à un moteur Stirling qui a un rendement plus élevé et moins de problèmes de calcul.
Il se trouve même des marchands qui les vendent:
http://www.fr.boehm-stirling.com/
Ou des gens qui les construisent:
http://forums.futura-sciences.com/ph...-stirling.html
Au revoir.

[calculair]

Bonjour,

C'est je crois une bonne idée le moteur Stirling.

Si on veut le faire fonctionner avec un circuit fermé d'air, il y a lieu de bien maitriser le cycle de Carnot pour avoir des conditions de fonctionnement correctes et un bon rendement de cette usine solaire

[gloups13]

bonjour,
Ma parabole a,une surface de 3 m^2 et j ai pris un rendement de 80% pour les miroirs .
Le moteur stirling est bien mais il est trop compliqué à realiser.De plus je veux pas acheter un truc tout fait.Je veux le faire moi.C.est quand même mon projet de tipe.La pompe sert à envoyer l.eau dans l'évaporateur.Car la pression dans celui-ci est très élevée.
Mais peut etre que je me trompe peut etre qu'il est «facile» de construire un moteur stirling qui puisse produire une puissance de quelque centaines de Watts. je veux pas juste faire briller une ampoule!

[f6bes]

Remoi,
Alors si c'est un projet de TIPE, commence par déterminer la puissance UTILE que tu désires ( dernier maillon de la chaine).
Indique dans laquelle des plus mauvaises CONDITIONS tu veux obtenir cette puissance , et combien d'heure d'utilisation.
Aujourd'hui beau soleil, je viens justement de faire cuire mon steack à la parabole solaire. Ca m'a tout de meme pris 2 fois plus temps
qu'en ...Juillet. C'est sur la puissance n'est plus la meme.
Tu parles de miroir. Je vois mal comment tu vas fixer des "miroirs" sur ta parabole.Ca va surtout faire un GROSSE tache ( mais c'est pas forcément un mal)
Apparemment tu n'as l'air de te souçier du suivi du soleil par ta parabole. Faudra tout de memme en passer par là...ou alors ton rendement
va aller en s'amenuisant !!

Comme le fait remarquer LFPR j'ai plaçé la barre......haute !

Bonne continuation

[calculair]

Bonjour,

Si tu veux tout faire par toi même, il te faut un atelier de mécanique et de sérieuse compétence de mécanicien.

La solution d'acheter dans le commerce les éléments pré existants, comme proposé par LPFR, est surement un moyen pour réussir ce projet. Une bonne approche théorique est indispensable pour choisir correctement les divers élements du système. Cela revient à faire l'ingénierie du système et assembler les divers éléments.

[invite2313209787891133]

Bonjour

Bonjour F6bes.
Vous péchez par optimisme.
Dans nos contrées, après avoir traversée une épaisseur de 1,5 fois l'atmosphère on reçoit 825 W/m² à 14h le 22 juin. (Quand il n'y a pas de nuages). Et des m² perpendiculaires aux rayons solaires.

Cette quantité me semble assez pessimiste par contre, je suppose qu'il s'agit d'une moyenne. Pour ma part j'ai des valeurs plus importantes en pointe, assez proches de 1000W/m².

[gloups13]

bonjour,
Pour le miroir,je vais d'abord construire l armature de la parabole (1m de rayon) et je fais y coller un peut comme des carrelages des petit miroirs carrés de coté 5cm .Ma parabole je la cinstruit pas au pif. J'ai du trouver son equation, sa surface (pas facile à calculer) etc.
Je sais ça va être laborieux de coller tout ces petuts miroirs mais on a rien sans rien.Et si vous avez une autre solution je suis ouvert à la discusion.Sinon concernant la puissance que je veux en sortie, il faut qu'elle soit suffisante piur pas que je passe pour un débil devant l'examinateur.Donc je suis partit du plus gros miroir que mes petuts bras peuvent construire dans la limite du raisonnable.Un mitoit de 2m de diamètre. Son orientation sera mécanique.C'est moi qui l'oriente pendant 2,3 heure

s le temps de faire la manipulation à 2 heue1 de l'après midi dans le Sud.

[f6bes]

Bonjour



Cette quantité me semble assez pessimiste par contre, je suppose qu'il s'agit d'une moyenne. Pour ma part j'ai des valeurs plus importantes en pointe, assez proches de 1000W/m².

Bonsoir Dudulle,
J'ai indiqué en "moyenne" sur terre. Entre les poles et l'équateur y a de la...dispersion !!
Et c'est donc pas cela qu'il faut retenir pour un lieu...préçis .
Et de plus entre été/hiver...ça change encore suivant le lieu.
Bonne soirée
Bien entendu suivant la latitude on l'on se trouve ça change la donne.

[invite6dffde4c]

Bonjour



Cette quantité me semble assez pessimiste par contre, je suppose qu'il s'agit d'une moyenne. Pour ma part j'ai des valeurs plus importantes en pointe, assez proches de 1000W/m².

Re.
Les chiffres du Sze:
AT0 = 1353 w/m² (dans l'espace avant de traverser l'atmosphère)
AT1 = 925 W/m² (Avec le soleil à la verticale uniquement possible en zone tropicale)
AT1.5 = 844 W/m² (Avec le soleil à 45°)
AT2 = 691 (avec le soleil à 27° sur l'horizon).
Ce sont des valeurs crête, évidement.
A+

[invite2313209787891133]

Sur la base de données du SODA je trouve une valeur crête effective de 1051 W/m², avec un maximum possible de 1061W/m² en ciblant au hasard vers le centre de l'Afrique.
Pour le sud de la France je trouve un maximum à 968W/m², avec un maxi possible à 987W/m².

[f6bes]

bonjour,
Pour le miroir,je vais d'abord construire l armature de la parabole (1m de rayon) et je fais y coller un peut comme des carrelages des petit miroirs carrés de coté 5cm .Ma parabole je la cinstruit pas au pif. J'ai du trouver son equation, sa surface (pas facile à calculer) etc.

Bonsoir à toi,
Pas la peine de connaitre la surface " développée" de la parabole, ça ne sert STRICTEMENT à rien si c'est vis à vis de l'ensoleillement.
Ce qui compte c'est la surface " d'ouverture" de ta parabole.
Bon courage si tu la fait toi meme !
Faut etre un peu mécanicien tout de meme ou BON bricoleur et etre équipé pour...souder.

Pour ma part j'en ai réalisé une de deux metres de diam , avec un rapport F/D de 0.7.
C'était pour une antenne sur 1.2 Ghz grillagée.

Pour en revenir a ton projet, je suppose que l'examinateur se moque bien pas mal de la puissance que tu vas en retirer.
Ce qui va compter pour lui, c'est que tu lui expliques tes calculs et la démarche que t'as suivi.....que tu fasses une parabole pour 10watts ou
pour 2000 watts.
Bonne soirée

[gloups13]

bonsoir,
Le calcul de l'aire de la parabole me permet de connaitre la surface de miroir et donc de pouvoir calculer l'absorbtion de l'onde electromagnétique émise par le soleil.Je ne considère pas que cette onde est réfléchie à 100% par les miroirs.Ça fait des calculs en plus comme ça les examinateurs aimeront.

[f6bes]

Remoi,
Méfie toi des idées préconçues !
Faut pas prendre les examinateurs pour des idiots tout de meme.
Bonne suite

[calculair]

Bonjour

L'aire de la parabole n'a rien avoir

C'est l'aire du faisceau lumineux intercepté par la parabole qui compte.....

Inutile de faire beaucoup de calcul, si on ne reflechit pas à la physique des choses.....

La puissance recueillie ne dépend pas de la profondeur de ta surface parabolique...... J'imagine que cela doit de paraitre évident

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je ne sais pas s'i ça vaut la peine de continuer d'essayer d'aider Gloups13.
Il nous dit qu'il trouve que faire un moteur Stirling est difficile, et il a raison.
À la place il semble trouver que faire une turbine à vapeur avec un rendement décent c'est simple.
Je soupçonne qui croit qu'il suffit de souffler sur une hélice pour que cela marche. Et pas besoin de calculs. Même pas pour faire plaisir à ces sots d'examinateurs.
Et, évidement, F6bes et Calculair ont raison sur la surface à prendre. Et ceci aussi bien si les miroirs réfléchissent 100% que 20 %.
Au revoir.

[gloups13]

Bonsoir,
LPFR mettez vous à ma place deux secondes.Votre prof de physique,vous dit que ce projet est une bonne idée et qu'il faut d'abord faire tous les calculs avant de se lancer dans la réalisation de ce projet.Alors vous faites quoi?vous écoutez votre prof.C'est pour quoi je croyais que ce projet était réalisable.Et oui pour moi il fallait juste que l' hélice tourne pour réussir mon projet.

Sinon pour l'aire de la parabole,la puissance perdue par l'absoption des miroirs dépend bien de la surface des miroirs donc de l'aire.Non?
Merci et bonne soirée

[invite6dffde4c]

Re.
En soufflant sur une hélice, vous la ferez tourner si elle est libre de tourner. Si elle est reliée à quelque chose elle ne tournera pas.
Et non la puissance absorbée ne dépend pas de la surface des miroirs, mais de la puissance incidente.
Et si votre prof vous a dit que c'était réalisable, il est incompétent ou il s'en fout (ou les deux).
A+

[f6bes]

Bonsoir,
LPFR mettez vous à ma place deux secondes.Votre prof de physique,vous dit que ce projet est une bonne idée et qu'il faut d'abord faire tous les calculs avant de se lancer dans la réalisation de ce projet.Alors vous faites quoi?vous écoutez votre prof.C'est pour quoi je croyais que ce projet était réalisable.Et oui pour moi il fallait juste que l' hélice tourne pour réussir mon projet.

Sinon pour l'aire de la parabole,la puissance perdue par l'absoption des miroirs dépend bien de la surface des miroirs donc de l'aire.Non?
Merci et bonne soirée

Bonjour à toi,
T'as pas encore assimilé ce qui se passe entre la puissance reçue et la surface illuminée.
Pour une MEME puissance reçue disons sur 1 m2 à PLAT la puissance se dilue si la surface " arrosée " est plus grande.
Ex: soit 1000 watts sur 1 m2 de rayonnement solaire, si cela "arrose" 1 m2, tu conserves ta puissance.
Si cela arrose 2 m2 (tes miroirs) ( surface arbitaire supposée de la surface "déveolppée" de ta parabole) , cela dilue la puissance (1000 watts) sur ..2 m2 soit.....500 watts par m2 de tes miroirs !!
Pas plus compliqué.
Nota tes miroirs ne vont pas épouser la forme de la parabole, cela va etre autant de miroirs plants qui vont diverger ( en partie) du foyer.
Ca ce n'est pas du à l'absobtion de tes miroirs , mais au DEFAUT de SURFACE de ta parabole.
Te faudra effectivement y RAJOUTER la perte de réflexion des miroirs.
Donc au lieu de se casser la tete à coller des miroirs (mauvais ETAT de SURFACE= rendement moindre) autant utiliser un RELECTEUR peut etre
moins performant, mais APPLIQUER..DIRECTEMENT surl a surface de la parabole. La forme parabolique est ainsi...respectée.
Du papier miroir autocollant sera bien plus facile à placer que des centaines de bouts de miroirs !!

A+

[gloups13]

Bonsoir tout le monde.
J'ai compris mon erreur.Je ne la ferai plus.
Vous avez raison, je vais remplacer les miroirs par du papier miroir collant.Je ne savais pas que cela existait.
Par contre ce qu' a dit LPFR est sage.Je veux reproduire ce qui ce passe dans une centrale nucléaire avec commme source de base , le soleil.C'est trop compliqué.Alors voilà, je ne baisse pas les bras mais je modifie mon projet.
La parabole je la garde, avec le papier miroir.
J'oubli la production d'éléctricité et à la place je me sert de la parabole pour chauffer de l'eau de 20 à 90 degrés,que je stoke dans un réservoir non calorifugé.Pour faire circuler l'eau de la parabole au réservoir, j'utilise une pompe éolienne que je dimensionne et que je fabrique de a à z.Ensuite je m'occupe de rendre le réservoir le plus possible adiabatique pour limiter les pertes thermiques.Ainsi je crée une batterie qui stoke de l'énergie sous forme de chaleur.Je peut donc ensuite si je le veux faire fonctionner une pompe à chaleur ou un moteur(stirling).
J'aimerais avoir votre avis sur la faisabilité de ce nouveau projet.
Je vous remercie d'avance . Bonne soirée.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Peu à peu vous vous rapprochez des choses qui existent: le chauffage direct de l'eau par le soleil.
Mais au lieu de faire une énorme parabole unique, on utilise des "cannelures" paraboliques horizontales, avec un tuyau qui cour tout le long du "foyer". Cela diminue les dimensions et la difficulté de l'usinage. Car les cannelures n'ont pas besoin de beaucoup de précision.
Au revoir.

[f6bes]

.Votre prof de physique,vous dit que ce projet est une bonne idée et qu'il faut d'abord FAIRE tous LES CALCULS avant de se lancer dans la réalisation de ce projet.Alors vous faites quoi?vous écoutez votre prof.C'est pour quoi je croyais que ce projet était réalisable

Bonjour à toi,
Donc pour savoir SI c'est réalisable faut AUPARAVENT faire les CALCULS .
Faut pas SEULEMENT " écouter" le prof.
As tu fait VERIFIE tes calculs , as tu pris les BONNES données pour tes calculs,as tu pris TOUTES les données en compte ..,?
C'est SEULEMENt aprés cela que tu pourras savoir la faisabilité...qui comporte AUSSI la faisabilité de réalisation PRATIQUE.

Bonne journée