Calcul de la masse d'eau à brumiser pour abaisser la température de 7°C

[invitecb57ab26]

Bonjour,

Je dispose d'un espace de 0.945 m3, dans cette espace la température est de 32°C.
Je souhaite refroidir cette espace grâce à des brumisateurs à 25°C.
La température extérieur à cette espace reste de 32°C, les brumisateurs doivent permettre de maintenir la température intérieur à 25°C.

Je connais la quantité d'air dans cette espace :
m = 1,12 Kg

Je connais la quantité d'energie qu'il faut que l'eau que je brumise absorbe :

Q = m x c x T
Q = 1,12 x 1004 x 7
Q = 7,871 kJ

Maintenant il me faut calculer la masse d'eau (Ou le volume) d'eau à brumiser pour absorber cette énergie.

Merci de votre aide !
-----

[Boumako]

Bonjour

1g d'eau absorbe 2200 joules en s'évaporant, mais ce n'est pas si simple car dès que l'air sera saturé en humidité ça ne fonctionnera plus (il n'y a plus d'évaporation), et les parois continueront à chauffer le volume intérieur.

[invitecb57ab26]

Merci de ton aide

Les brumisateurs mettent l'eau sous pression, ce qui a pour effet de diviser les molécules d'eau, ainsi l'eau est plus facilement vaporisé.
Mais le problème c'est que toutes l'eau ne va pas être vaporisé, il y a t'il un moyen de quantifié l'eau évaporé par rapport à l'eau injecter ?

Autre question, le transfert thermique ce fait t'il en externée ou mais t'il quelques minutes ?

[Gilgamesh]

Merci de ton aide

Les brumisateurs mettent l'eau sous pression, ce qui a pour effet de diviser les molécules d'eau, ainsi l'eau est plus facilement vaporisé.

Disons plutôt : le brumisateur divise la masse de l'eau (et non la molécule) en fine gouttelettes.

Mais le problème c'est que toutes l'eau ne va pas être vaporisé, il y a t'il un moyen de tquantifié l'eau évaporé par rapport à l'eau injecter ?

Cela dépend de la pression de vapeur saturante, qui elle même dépend de la température.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pressio...peur_saturante

Cela signifie que si vous n'évacuez pas la vapeur d'eau de l'enceinte (en renouvelant l'air), l'absorption de la chaleur par l'évaporation, phénomène extrêmement vorace en énergie, donc très efficace pour refroidir, ne va fonctionner qu'une fois : de l'eau va passer de l'état liquide à l'état vapeur jusqu'à l'atteinte du point de rosée. Ensuite l'eau ne pourra plus s'évaporer. De la chaleur sera toujours absorbée par l'eau si sa température est plus basse que celle de l'enceinte, mais avec une capacité d’absorption massique bien plus basse : 4,18 J par gramme et par degré Celsius au lieu de 2200 J par gramme. Et cette eau restera sous forme liquide dans l'enceinte.

Autre question, le transfert thermique ce fait t'il en externée ou mais t'il quelques minutes ?

?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecb57ab26]

Merci de ta réponse

Autre question, le transfert thermique ce fait t'il en instantanée ou mais t'il quelques minutes ?

Je voulais dire, est ce que la vaporisation de l'eau liquide injecté ce fait presque instantanément ou prend t'elle un peu de temps ?

Cela dépend de la pression de vapeur saturante, qui elle même dépend de la température.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pressio...peur_saturante

Cela signifie que si vous n'évacuez pas la vapeur d'eau de l'enceinte (en renouvelant l'air), l'absorption de la chaleur par l'évaporation, phénomène extrêmement vorace en énergie, donc très efficace pour refroidir, ne va fonctionner qu'une fois : de l'eau va passer de l'état liquide à l'état vapeur jusqu'à l'atteinte du point de rosée. Ensuite l'eau ne pourra plus s'évaporer. De la chaleur sera toujours absorbée par l'eau si sa température est plus basse que celle de l'enceinte, mais avec une capacité d’absorption massique bien plus basse : 4,18 J par gramme et par degré Celsius au lieu de 2200 J par gramme. Et cette eau restera sous forme liquide dans l'enceinte.

Je ne veux pas que l'eau reste sous forme liquide, donc si je comprend bien il faudrai que j'ajoute un ventilateur qui change l'aire de mon espace afin
de pouvoir continuer à refroidir en continu ? Le ventilateur changerai l'air juste avant que l'eau atteigne le point de rosé.
Si je reste en dessous du point de rosé tout le temps la totalité de l'eau sera vaporisé donc ?

Je calcul la pression de vapeur saturante de l'eau avec l’équation d'Antoine :


http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quation_d%27Antoine

Sur l'intervalle de température de 273K à 303K (0°C à 30°C) :
- A = 5,40221
- B = 1838,675
- C = -31,737

La température qui est demandé est-elle bien celle de l'air ambiant ?

Si oui on obtient à 32°C

Psat = 4715 Pa

A 25°C :

Psat = 3138,5 Pa

Ce calcul doit me permettre de savoir quand l'air est à saturation en eau ?

[Boumako]

Il faut également prendre en compte l'humidité de départ(de l'air à 32°C autour de la zone que tu veux rafraichir). As tu une valeur ?

[invitecb57ab26]

Oui, quand l'air extérieur sera à 32°C dans le pire des cas j'aurai 50% d'humidité.

[Boumako]

Un air à 32°C et 50% d'HR est saturé à 23.7°C, donc ça ne va pas passer. Il faudra trouver une autre solution. Tu ne peux pas aspirer de l'air frais autre part ?

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Est qu’il serait possible de refroidir les parois en les aspergeant avec de l’eau à 25° ou lieu d’essayer de refroidir l’air et laisser les parois chaudes ?
Évidement, il faudra prévoir un écoulement pour l’excès d’eau.
Au revoir.

[invitecb57ab26]

Un air à 32°C et 50% d'HR est saturé à 23.7°C, donc ça ne va pas passer. Il faudra trouver une autre solution. Tu ne peux pas aspirer de l'air frais autre part ?

Si l'air passe de 32°C à 23,7°C quand l'humidité passe de 50% à 100% je ne vois pas pourquoi c'est pas possible car moi je veux passer de 32°C à 25°C.

Je ne peux pas aspirer d'air frais.

[invitecb57ab26]

Bonjour.
Est qu’il serait possible de refroidir les parois en les aspergeant avec de l’eau à 25° ou lieu d’essayer de refroidir l’air et laisser les parois chaudes ?
Évidement, il faudra prévoir un écoulement pour l’excès d’eau.
Au revoir.

Je peux asperger les parois avec de l'eau à 15°C mais est ce que sa va suffire pour que la température ne monte pas en dessus de 25°C à l'intérieur ?

Après une autre solution (Qui peut être complémentaire) serait de faire passé une serpentin dans lequel circule de l'eau à 15°C, mais je ne sais pas comment dimensionne
ce serpentin, sa matière (Du cuivre ?), le débit de l'eau optimal, longueur optimal, diamètre du serpentin...

[Boumako]

Si l'air passe de 32°C à 23,7°C quand l'humidité passe de 50% à 100% je ne vois pas pourquoi c'est pas possible car moi je veux passer de 32°C à 25°C.

Je ne peux pas aspirer d'air frais.

Ce n'est pas possible car il n'y a plus de "marge" ; un air à 32°C et 50% d'HR est déjà presque saturé à 25°C, donc la température se stabilisera plus haut, puisque tu ajoutes de l'eau.
Si tu disposes d'eau à 15°C alors la solution la plus simple est effectivement d'utiliser un simple radiateur.
Je peux t'aider à dimensionner, mais il faudrait un peu plus de détails :
- En quelle matière sont faites les parois ?
- Est-ce que la boite contient une source de chaleur quelconque (lampes, résistances etc) ?
- D'où proviendrait cette eau à 15°C ?

[invitecb57ab26]

Mon eau provient du réseau de distribution elle est considéré au maximum à 15°C mais pourra être plus froide parfois.

Mon espace de 0,945 m3 est une serre expérimentale

3,90 m² de sa surface en contact avec l'extérieur est en polycarbonate de U = 1,14 W/m²K soit une résistance thermique de 0,87 m²K/W

1.89 m² de sa surface est en isolant qui a une résistance thermique de Rth = 2,5 m²K/W

La seul source de chaleur à prendre en compte est celle du soleil qui tape sur les parois et l'air extérieur à 32°C.

[Boumako]

Le soleil est une source de chaleur qui est loin d'être négligeable, en pointe il faudra dissiper environ 800W. L'eau du réseau est utilisable, mais le cout sera très important sur le long terme.
Personnellement je pense qu'il serait plus judicieux d'utiliser un climatiseur. On peut en trouver aux alentours de 100 euros d'occasion.

[invitecb57ab26]

En effet le soleil n'est pas négligeable.

Un climatiseur, Electrique ?

[Boumako]

Oui, fonctionnant à l'aide d'un groupe froid.