Connaitre la température minimale à laquelle une batterie à eau glacée peut descendre

[bratak]

Bonjour,

Je suis en difficulté sur un problème que l'on m'a soumis et je commence réellement à m'embrouiller l'esprit.

Je suis en présence d'une installation batterie eau froide (régime 5/10°C) dont les caractéristiques de fonctionnement actuelles sont les suivantes:

Sur l'air :
débit: 60 000m3/h
T entrée = 35°C / 32%
T sortie = 15°C / 85%
Puissance totale = 519.6 kW (3 éléments de 173.2 kW)

Sur l'eau :
débit: 89.4m3/h
T entrée = 5°C
T sortie = 10°C
Vitesse de passage = 1.282 m/s

Aujourd'hui, on souhaite abaisser la température de soufflage de manière à déshumidifier l'air.
Or je ne sais pas comment trouver jusqu'à quelle température d'air je peux aller au plus bas.
Avez-vous une idée de comment s'y prendre s'il vous plait?


Voici les choses qui font que je m'embrouille:
- Le régime est 5/10°C, or pour atteindre les points de fonctionnements définis par le fournisseur, on doit considérer une température de batterie de 12°C alors que par habitude on prends la moyenne arithmétique entre la T entrée et T sortie (soit 7.5°C ici)
- J'ai tenté de calculer la puissance totale transportée par l'eau (donc la puissance totale disponible pour l'échange avec l'air en mettant de côté l'efficacité de la batterie). Je trouve : Rho.Cp.DT.Débit :
(971,817 x 4 185 x (10-5) x 89.4) / (3600 x 1000) = 505 kW
Or c'est moins que la puissance actuellement délivrée par l'air (519.6 kW).

Merci pour votre aide.

Bratak
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[sethace]

Bonjour.

Pour la densité tu dois prendre celle de l'eau à 7°C (environ 1000 kg/m3) et tu arrives bien à la puissance fournie de 519.6 kW.

[bratak]

Bonjour,

Merci pour cette précision, ça me fait une épine de moins dans le pieds à traîner.

Autrement, avez-vous une idée de comment déterminer jusqu'à quelle température je peux descendre mon air avec une telle configuration?

Merci encore.
Je me remets dessus demain, la tête reposée.

[RomVi]

Bonjour

Pour connaitre la température de rosée il suffit d'utiliser un diagramme d'air humide, ou éventuellement, si on veut vivre avec son temps, une appli.
Personnellement j'utilise AirCalc. Avec 35°C et 32% d'HR on trouve une température de rosée de 15.85°C, donc il faudra descendre en dessous pour commencer a retirer de l'eau.
Attention , la chaleur échangée n'est plus du tout la même lorsque l'on commence a condenser l'humidité.

[A voir en vidéo sur Futura]

[bratak]

Bonjour et merci pour votre réponse.

Puisque la surface de ma batterie est inférieure à 15.85°C, je vais forcément condenser et réduire la quantité d'eau dans l'air que je traite.
Dans mon cas, la batterie fonctionne en régime 5-10°C (soit une température de surface d'environ 7.5°C).


Pour essayer de précise ma question:
Sur l'image suivante, nous sommes dans le cas d'un refroidissement avec perte d'humidité (mon cas).
FPT est la température de ma batterie sur laquelle il y a condensation (7.5°C sur la courbe de saturation).

Ce que je me demande : Comment connaitre jusqu'où le point 2 peut descendre sur la droite de refroidissement ?
J'imagine bien qu'il n'est pas envisageable de refroidir l'air jusqu'à la température de surface de la batterie (de par l'efficacité de la batterie qui n'est pas de 100%).
Sachant que je n'ai pas d'information sur l'efficacité de la batterie, comment savoir quelle température d'air je peux atteindre au minimum?

J'ai tenté en calculant la puissance maximale transportée par l'eau de circulation de la batterie (mais je n'ai qu'une information sur le diamètre, rien sur la pompe associée, donc rien sur la vitesse d'eau glacée atteignable dans la batterie).

Une idée?

[sethace]

Bonjour.

Ton humidité relative en sortie est fonction du débit d'air inséré (attention m3/h ou Nm3/h c'est pas pareil).
Tu sais que tu as besoin de 519.6 kW pour réchauffer ton eau, et que ta T°C d'entrée est de 35°C (hr 32%).
Cette donnée d'entrée, d'après les tables (je ne sais pas si je peux mettre un lien, tape enthalpie spécifique air humide sur google), te donnent l'enthalpie spécifique à chaque T°C et chaque humidité relative. Il faudra faire une approximation linéaire pour 32%.

En tout cas, tu peux utiliser le 1er principe de la thermodynamique

Tu connais ton enthalpie d'entrée, ta puissance demandée, il faut que tu choisisses ton enthalpie de sortie dans la table.
Une fois choisie, tu peux déterminer ton débit massique (c'est là où il faut faire attention à ce que tu as comme débit volumique, et quelle densité tu prends).

[RomVi]

Puisque la surface de ma batterie est inférieure à 15.85°C, je vais forcément condenser et réduire la quantité d'eau dans l'air que je traite.
Dans mon cas, la batterie fonctionne en régime 5-10°C (soit une température de surface d'environ 7.5°C).

Attention, ce n'est pas parce que l'eau est à 7,5°C que la surface est à la même température, et c'est encore moins valable pour l'air. A chaque interface il existe une résistance thermique à prendre en compte.
Il y a 2 approches possibles :
- Effectuer des mesures des performances sur ta batterie et extrapoler, ce n'est pas forcément évident
- Récupérer la doc d'une batterie similaire, les performances ne varient pas beaucoup d'un modèle à l'autre.

[bratak]

sethace :

Merci pour le conseil, j'ai effectivement recoupé mes calculs en utilisant le débit massique et l'enthalpie, ça m'a aidé à vérifier mes résultats.


RomVi :

Merci pour cette précision, je suis bien conscient que mon air n'arrivera pas à la température de la batterie (c'est un peu l'objet de ma question que de savoir jusqu'à quelle température d'air je peut arriver avec une telle batterie).
Pour ce qui est de ta remarque sur le fait que la température de surface de la batterie ne sera pas égale à 7.5 °C, j'ai par fois lu que certains prenaient une marge d'un degré dans l'estimation de la température de surface de la batterie:

T eau entrée : 5°C
T eau sortie : 10°C

T surface batterie : (|(5-10)|/2)+1 soit 8.5°C
Mais je ne sais pas ce que ça vaut.



Quoi qu'il en soit merci à vous tous, j'ai réussi à me dépatouiller en recoupant mes calculs de plusieurs manières. Je pense qu'il y avait des erreurs dans mes données d'entrée. Dans l'ensemble les documents que l'on m'a fournis ne sont pas tout à fait cohérents.

Merci encore pour votre aide, et merci de faire vivre ce forum.

Bratak

[RomVi]

Pour ce qui est de ta remarque sur le fait que la température de surface de la batterie ne sera pas égale à 7.5 °C, j'ai par fois lu que certains prenaient une marge d'un degré dans l'estimation de la température de surface de la batterie:

T eau entrée : 5°C
T eau sortie : 10°C

T surface batterie : (|(5-10)|/2)+1 soit 8.5°C
Mais je ne sais pas ce que ça vaut.

Ça me semble réaliste. En général pour un échangeur eau-air on prend environ 10°C en température de pincement. Sachant que le coefficient d'échange est grossièrement 10 fois plus important dans l'eau on pourrait avoir 1°C de différence entre l'eau et la paroi, et 9°C entre la paroi et l'air.