Puissance thermique

[invitea6cde0c4]

Bonsoir,

J'ai un compresseur entraîné par un moteur électrique. Le compresseur est refroidi par eau et le moteur par l'air. Le compresseur est le principal consommateur d’énergie active et le moteur d’énergie réactive. En connaissant le delta T° et le débit de refroidissement du compresseur. J'utilise la formule de calcul de la puissance thermique suivante : P = ( (delta T°) * débit * 4186 ) / 3600. Si je compare ce résultat avec mon analyseur d'énergie qui est sur le départ du moteur.Le résultat obtenue me donne de la puissance apparente alors que je devrai obtenir de la puissance active, pour qu'elle raison ?

Cordialement.
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[LPFR]

Bonjour.
En laissant de côte les frottements, ce qui chauffe dans un compresseur n’est pas la pression multipliée par le volume, car ce travail est transformé en énergie potentielle.
Ce qui chauffe est la compression adiabatique du gaz. Quand vous comprimez du gaz il chauffe. Regardez :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Processus_adiabatique
Au revoir.

[Boumako]

Bonjour

Dans la mesure où la puissance réelle injectée dans le système correspond à la puissance efficace il y a forcément une erreur quelque part : Tu ne peux pas récupérer plus d’énergie que ce qui est réellement consommé. Peut être sur la mesure de débit ?

[invitef449a3e9]

Ca depend de ce qu'on calcule au niveau des energies (mecanique et calorifique).

J'ai deja vu un calcul sur un bout de table, qui montrait un compresseur produire 85% de chaleur, extraite de l'air ambiant en passant de 1 à 8bar, comprendre pompe à chaleur mais mécaniquement, il a les pertes par échauffement de l'air comprimé. Normalement on est censé bien refroidir l'air avec un echangeur en sortie de compresseur. Je parle de compresseur à vis de 250kw, evidement sur d'autres coucous les instalations peuvent s'optimiser

[A voir en vidéo sur Futura]

[Boumako]

La chaleur n'est pas extraite de l'air ambiant, elle provient de l’énergie mécanique qui provient elle même de l’énergie électrique. Il est impossible de récupérer plus de puissance sous forme de chaleur que ce qui est utilisé (en puissance efficace) au départ.

[invitef449a3e9]

Fait le calcul thermodynamique, c'est pas si compliqué et tu verra par toi même que thermiquement (chauffer de l'eau de refroidissement dans notre cas) est en accord avec les lois de la physique

[Boumako]

Juste pour confirmation : Ce que tu es en train de dire c'est qu'en injectant par exemple 1000W de puissance électrique efficace dans un compresseur on peut céder plus de 1000W à un débit d'eau de refroidissement ?

[invitef449a3e9]

non pas tout à fait, si on prend le rendement d'un compresseur à vis (0,9) et que l'on injecte 1000W, on doit avoir 900W x 0.85 = 765W dans le circuit de refroidissement.

Je m'etais posé la question vu que j'etait en face de 1,25MW de compresseur à vis et qu'il avait des idées pour changer la chaudiere gaz insuffisante pour le chauffage des locaux.

Pour les calculs, 1m3 d'air fait 1,2kg et le cp de l'air est 1kj/kg/K
Coeficient polytropique 1,4
On passe de 1 bar à 8 et si on estime que 1m3 dair qui rentre à 20c resort à 20c :

1) avec la compression la temperature de l'air passe de 290k à 290x8x1,4 soit 3248k evidement refroidit par echange thermique dans le compresseur.

2) en passant de 3248k à 290k avec 1m3 en entrée on a libéré 3548kj soit 1kwh environ.

3) reste a savoir combien d'energie à depensé le compresseur pour comprime ce m3 d'air, et la ca depend du circuit de refroidissement en aval du compresseur, souvent il y a meme une clim pour enlever les condensats d'eau.
La mesure de la puissance instantanée et le debitmetre permet d'avoir le rendement en normaux m3/kwh en input

Voila de memoire, à verifier biensur

[Boumako]

Dans ce cas je suis au regret de te dire que tu n'as pas compris la question de l'auteur, ni ma réponse que tu as contre argumenté à tord.

[invitef449a3e9]

Au contraire l'auteur à posé le postulat suivant :

"En connaissant le delta T° et le débit de refroidissement du compresseur. J'utilise la formule de calcul de la puissance thermique suivante : P = ( (delta T°) * débit * 4186 ) / 3600."

J'explique juste pourquoi il a de nouvelle calories dans son systeme, apres ca on aura sans doute une autre piste sur son probleme

[Boumako]

C'est ce que l'auteur a noté, mais ce n'est pas ce qu'il a demandé. Donner des informations sur une autre problématique n'est pas pertinent.
Sa question était

Le résultat obtenue me donne de la puissance apparente alors que je devrai obtenir de la puissance active, pour qu'elle raison ?

Question à laquelle j'ai répondu que le calcul effectué sur le débit d'eau ne pouvait donner plus d’énergie que la puissance efficace, ce que tu t'es empressé de venir contredire en répondant à coté de la plaque pour justifier la pertinence de l'intervention.

[invitef449a3e9]

le calcul effectué sur le débit d'eau ne pouvait donner plus d’énergie que la puissance efficace

Ce pourquoi j'ai argumenté car je pense que tu est à coté de la plaque et j'ai essayé de te démontrer pourquoi, je ne peux rien faire de plus désolé

[Boumako]

Au message #7 je t'ai demandé si tu confirmais ce point, tu as clairement répondu que ce n'étais pas le cas, et maintenant tu dis le contraire ?

[invitef449a3e9]

Noyade de poisson acceptée, je ne vois pas du tout comment tu as fait ton calcul pour etre sur que la puissance efficase (active) > pertes dans le liquide de reffroidissement...mais peutetre bien.

Maintenant la mesure réalisée par l'auteur si elle est juste contredit ce que je pourait admettre cidessus, car on aurait une perte dans le liquide de refroidissement > à la puissance active (efficace) car elle semblerai correspondre à la puissance apparente (cos phi du moteur), qui elle est mathematiquement toujours supérieur à la puissance efficace (active).

Donc je continue de croire que :

1) il y a bien les pertes provoquées par la compression de l'air avec ajout de calories dans le systeme de refroidissement.
2) le moteur etant couplé mecaniquement au chassis du compresseur, il a transfert thermique des pertes moteurs. Non pris en compte pour l'instant.
3) il y a les pertes mecaniques du compresseurs.
4) si on comprime de l'air c'est quand meme pour que les machines outils derrières puissent avoir un reste, meme infime de puissance!

Le probleme a l'air simple et l'on croit s'en sortir facilement avec la baguette magique du rendement = 1 - pertes, ca me semble plus compliqué

[Boumako]

Noyade de poisson acceptée

Ce genre de provocation se passe de commentaire...

, je ne vois pas du tout comment tu as fait ton calcul pour etre sur que la puissance efficase (active) > pertes dans le liquide de reffroidissement...mais peutetre bien.

Je n'ai pas besoin de faire de calcul, il s'agit de thermodynamique de base : Il est impossible de récupérer plus d’énergie que ce que l'on a injecté dans le système.

Je vois que tu étais en désaccord sur ce point, puis en accord, à nouveau en désaccord pour finalement adopter une position intermédiaire.

[invitef449a3e9]

"Je n'ai pas besoin de faire de calcul, il s'agit de thermodynamique de base : Il est impossible de récupérer plus d’énergie que ce que l'on a injecté dans le système."

Le probleme quand se targue de ne pas avoir besoin de faire le calcul, c'est que parfois on se plante sur des acquis qui fonctione dans un cadre bien precis (r=1 quoi qu'il arrive).

D'apres ce que tu me reproches, tu pense que j'ai ajouté de l'energie magique dans le systeme or c'est completement faux thermodynamiquement. Que va produire comme energie une machine ditherme avec 3600KJ d'energie avec une difference de temperature de zero degré celcius, zero watt mecanique. J'ai donc pas sorti du chapeau de l'energie à aimantation universelle et surunitaire.

Ce probleme est deroutant si on a pas de notion de pompe à chaleur (thermodynamique pure et dure) et devrait etre un cas d'ecole.
Aujourd'hui c'est certain qu'il ne l'est pas car c'est pas la premiere fois que des calés en electrotech se moquent de cette realité physique calculable - sans doute traumatisé à l'ecole par r=1 TOUT LE TEMPS, le prof a du parler trop fort je sais pas. Triste de pas se remettre en question quand les mesures ne donnent pas les valeurs attendues, j'ai tout vu, le type qui pense que le debit metre merdouille, l'autre qui dit de refaire la mesure avec un wattmetre francais, d'eviter de faire la mesure par un stagiaire forcement il sait pas lire un ecran. Et au final ils campent sur leur acquis, ont tout melangé entre puissance active, reactive et apparente, si ca c'est pas un drame...

[Boumako]

Le problème c'est qu'un grand nombre d'utilisateurs de ce forum sont beaucoup plus calés que tu ne le penses, et à chaque message supplémentaire tu démontres un peu plus ton incompétence sur le sujet. Non, on ne peux pas "extraire" de la chaleur de l'air ambiant, et un compresseur n'a rien à voir avec une pompe à chaleur.

D'apres ce que tu me reproches, tu pense que j'ai ajouté de l'energie magique dans le systeme

Ce que je te reproche c’est de ne pas être honnête dans ton argumentation en changeant d'avis à chaque message et en tentant de détourner la conversation continuellement. Je n'ai malheureusement aucun moyen d'action contre ça, car les meilleurs arguments du monde sont inefficaces face à ce genre de comportement.

[invitef449a3e9]

C'est vraiment le comble ton argumentation, je n'ai jamais changé d'avis du debut à la fin, mais vu que la donnée du compresseur nm3/kwh est absente je ne peux me prononcer sur ton affirmation (pertes < Pefficace). Pour te montrer ma bonne fois je vais meme rectifier mes horribles erreurs concernant la pompe à chaleur, car je suis bien en présence d'une pompe à chaleur.

En regardant la doc du compresseur que je connais on a les valeurs connues suivantes : 250Kw efficace pour 40,9nm3 / min soit 2454nm3/h à 7,5bar. voir le pdf de ce modele http://www.atlascopco.fr/frfr/produc...73343/1524395/
On a donc en pratique 1nm3 à 7,5bar en injectant 0,1Kwh efficace.

Je reprends le calcul de la température en fin de compression (là j'avais vraiment tout faux, je m'excuse) :

On a pour formule de base T2/T1 = (P2/P1)^((1.4-1)/1.4) cf ce lien page 12 http://www.ineris.fr/centredoc/P7514...diabatique.pdf

Ce qui donne numériquement une température en fin de compression à 7,5bars, de 290K x 7.5^0.286 = 516K
Avec 1.2kg d'air par nm3 que l'on a reffroidit de 516k à 290k, on a pompé la chaleur à auteur de 226K x 1.2kg x 1KJ = 271KJ soit 0,075Kwh

Donc voilà techniquement tu as raison l'energie recupérée est inferieur à la puissance efficasse du moteur.
Pour resumer avec un bon compresseur à vis on peut recuperer 75% de la puissance efficasse + les pertes moteurs et compresseurs.
J'avais dit 85%, bon ok je me suis trompé.

Ce qui est aussi confirmé par un site serieux : http://www.thermexcel.com/french/ressourc/aircomp.htm :

"Il existe de nombreux procédés pour que cette chaleur perdue soit utilisée dans des processus industriels. On peut considérer que 80% à 95% de l'énergie fournie au compresseur est récupérable sous forme de chaleur."


En poussant le vice au maximum, si on install un moteur à air comprimé sur l'axe du moteur electrique, on a bien une pompe à chaleur car il va faloir rechauffer le moteur pneumatique, je pense que ca doit etre moins performant que ce que les industriels fabriquent avec des fluides et des cycles optimisés.