Calcul de la chaleur massique d'une découpe laser

[invite67fd4d46]

Bonjour,
je suis acullement en terminal STI2D et j'ai pour projet bac le système des refroidissement d'une découpeuse laser. Pour cela j'ai un seau avec du liquide de refroidissement et une pompe relié à la découpeuse. J'ai donc eu l'idée d'utiliser une tireuse a biere pour décroitre la monter de température du liquide dans le seau mais pour cela je doit effectuer des calcules pour savoir la quantité de chaleur a refroidire. Je suis perdu dans les formules a utiliser...
Voila les données que je posède:
-puissance du laser: 30w
-Capaciter du seau: 15 litres
-Début de découpe l'eau est à 20°c et au bout de 1h 30 l'eau est à 35°c
Pour la tireuse elle refroidit au alentour de 3°c en 12-15h

Merci d'avance pour votre aide
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[phys4]

Bonjour,
Petite question curieuse, que refroidissez vous ?
Car la puissance correspondante à ce réchauffement de l'eau est de 175 W
Ce n'est pas pas seulement la zone de découpage qui est refroidie.

[albanxiii]

Bonjour,

augu3, vous devriez faire attention au sens des mots que vous utilisez. Votre message n'a aucun sens.
Par exemple : la découpe laser n'a pas de chaleur massique, c'est un procédé, par un objet. "savoir la quantité de chaleur à refroidir" : idem, cela ne veut rien dire.
Je vous conseille de le reformuler.

[invite67fd4d46]

Oui pardon
L’eau circule dans un tube en verre qui refroidit le laser, elle n’est pas en contact direct avec le laser et le composant a découper.
J’ai effectuer des calcules tout à l´heure, je reviens vers vous demain pour vous expliquer au claire ma situation.
Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite67fd4d46]

Je récapitule, le circuit (fermé) d’eau pour refroidir la découpeuse laser est équipé d’un seau avec de l’eau glycol et d’une pompe. L’eau est pompée dans le seau pour ensuite passer dans le tube en verre du laser où se forme le rayonnement laser ( c’est pour cela que ça chauffe) puis reviens dans le seau de départ.
Il faut savoir que l’eau met 50 minutes pour passer de 17°c à 35°c ( mesuré grâce à une sonde placée dans le seau ). Je doit donc calculer la capacité massique ( en Watt heure ) qui est présent à la fin de l’utilisation ( une fois atteint 35°c ) pour ensuite savoir la quantité de Wh à évacuer pour que l’eau n’atteigne jamais les 35°c.
Donc j’ai penser à utiliser une tireuse à bière ( donc modéliser un fût) mais pour faire le bon choix de tireuse à utiliser ( car elle ne produise pas le même froid en un même nombre d’heure ) je dois calculer le nombre de Wh qu’elle produit pour savoir si celle-ci décrouterai l’augmentation de chaleur dans le seau.
Dîner que je possède:
-puissance du laser: 30W
-capacité du glycols: 3290 j/kg/k
-température de l’eau glycols: à 0min (température ambiante)17°c et au bout de 50min-> 35°c
-5 litres d’eau ( soit 5kg )

Voici les calcules que j’ai effectué:

D’abord pour le seau:
Q=m*c*delta T
m:masse en kg
C: compacité en j/kg/k
T: température

Q=5*3290*17
Q=279650J Q=77,7Wh

Et pour la tireuse:
Donnée:
-refroidi de température ambiante à 3°c en 12-15h
-capacité du fut 5l

Q=m*c*delta T
m:masse en kg
C: compacité en j/kg/k
T: température

Q=5*3290*( 17-3)
Q=230300J Q=64Wh

Après j’ai un problème avec la relation de temps qui n’est pas la même...
Merci

[phys4]

Vous avez des calculs d'énergie qui sont proches, mais sur des temps complétement différents, il faut donc remonter aux puissances :
Echauffement laser : environ 100 W avec les nouvelles données
Refroidissement pompe : sur 12 heures, environ 5 W
Conclusions,
La pompe ne sert pratiquement à rien en temps réel, elle refroidira le réservoir pendant le nuit !
Il faudra arrêter le découpage après 50 min

[invite67fd4d46]

Donc cela ne sert à rien ?
Auriez vous une solution pour refroidire le liquide ?
Un système de radiateur et de ventilateur comme dans inébranlable voiture ?

[phys4]

Oui, si vous voulez utilisez votre montage plus de 50 minutes par jour, il faudrait mettre un petit radiateur dan le circuit de retour de l'eau avec un ventilateur.
Pour une centaine de watts des petits éléments suffisent, une voiture c'est mille fois plus de puissance thermique !

[obi76]

Bonjour,

pour des centaines de watt, regardez les watercooling pour ordinateurs. Certains dissipent très bien cet ordre de puissance là (pompe, réservoir, radiateur, etc).

[invite67fd4d46]

Les watercooling seraient le mieux pour refroidir mes 77 Wh ?

[obi76]

77 Wh c'est une énergie. Quelle puissance voulez-vous évacuer ?

[invite67fd4d46]

celle du seau qui est de 279650J que j’avais reconverti en Wh

[RomVi]

Bonjour

Quelle est la température maximale admissible sur l'eau ?

[invite67fd4d46]

35°c sinon la découpeuse ce met en arrêt forcer

[RomVi]

Tu peux utiliser un échangeur comme celui ci : https://www.ebay.fr/itm/G4-1-Aluminu...4AAOSwHYVabiVC
Avec une petite pompe à eau pour faire circuler le liquide. Il faut par contre utiliser un ventilateur de qualité, possédant une bonne pression statique, comme par exemple ceci :
https://www.amazon.fr/dp/B007RESFVI/...1_TE_item?th=1

[invite67fd4d46]

D’accord merci pour ces infos!
Mais existe-t-il une formule pour calculer l’apport de puissance ou je ne sais quoi ? Car il me faudrais des calcules de puissances pour prouve qu’en cette solution est bien ...

[RomVi]

Oui, il est possible de mesurer directement la puissance à dissiper.
Pour ça il faut faire passer l'eau à travers le tube de ton laser et mesurer le débit (en remplissant un récipient d'un volume connu en chronométrant), la température en entrée et la température en sortie.
La puissance à dissiper (en watts) est égale à débit (en litre/seconde) x 4180 x (t° sortie - t° entrée)

[invite67fd4d46]

Pour la température j’ai déjà à essayé de prendre la température d’entrée et de sortie mais là température est minime donc le thermomètre m’affiche la meme températures ... que faire ?

[RomVi]

La différence de température est faible parce que la puissance échangée est faible.
Pour avoir quelque chose de mesurable tu peux réduire le débit d'eau.

[invite67fd4d46]

Ah oui je n’y avais pas pensé merci
J’essaye ça lundi en en cours alors
Merci bcp

[invite67fd4d46]

Petite question, comment réduire le débit de la pompe ? J’ai regardée sur internet mais je n’en trouve pas..

[RomVi]

De quel modèle s'agit il ?
Si c'est une pompe centrifuge tu peux brider derrière.

[invite67fd4d46]

C’est une pompe chinoise ...
La pompe est directement immerger dans l´eau avec beh un tuyaux qui ressort du seau pour allez dans le tube laser

[RomVi]

Avec ce genre de pompe il n'y a aucun problème, on peut mettre une vanne, ou même écraser le tuyau (avec un serre joint par exemple) pour diminuer le débit.

[invite67fd4d46]

La pression ne vas pas augmenter ?

[obi76]

en sortie de pompe oui, mais le débit va diminuer.

[invite67fd4d46]

D’acc merci et juste en 4180 correspond à quoi ?

[RomVi]

C'est l'Énergie en joules qu'il faut apporter pour monter 1 litre d'eau de 1°C. Lorsque l'on divise la quantité d'énergie (en joules) par le temps (en secondes) on obtient la puissance instantanée (en watts).

[Ala087]

Bnsr je suis un étudiant je entrain de faire un projet de fin d’etude : systeme de refroidissement d’un tube laser CO2
Le systeme sera a base d’une installation frigorifique j’ai une grand problème de calcul pour le dimensionnement des composants de circuit : compresseur condenseur détendeur evaporateur
Quel démarche dois-je suivre ?
Merci d’avance

[f6bes]

Bjr à toi, Voiçi un peu de lecture que m'a fourni Google:
https://www.google.com/url?sa=t&rct=...X&opi=89978449
C'est un début de piste.
Mais bien qu'il n'en déplaise à certain.....consulter Google ne peut etre que bénéfique.
Bonne journée