Calcul de la puissance réelle d'un four

[elatour]

Bonjour,

je me pose une question simple quant à la puissance électrique d'un four.
Si je dispose d'un four dont la puissance indiquée est 2000W , cette valeur correspond-t-elle à la puissance maximal que le four peut atteindre ?

Hypothèse:

La puissance développé réellement (Préel) par le four est proportionnel à la température imposée une fois cette température atteinte
Le four utilisera la puissance dont il dispose lorsqu'un lui impose une température (Timp) différente de celle du compartiment à chauffer (Tcomp).

(Timp)>(Tcomp) alors Puissance four = 2000W
(Timp)<(Tcomp) alors Puissance four = 0W

Lorsque le four atteint la T° qu'on lui impose, j'imagine qu'il continue a utiliser une certaine quantité d'énergie pour le maintien à (Timp); comment déterminer la puissance réelle développée par le four lorsque (Timp)=(Tcomp)

Selon mes hypothèses :

(Préel)=(Pmax*Timp)/(Tmax)



Je ne suis pas capable de prouver la validité des ce raisonnement, c'est pourquoi je suis à la recherche de quelqu'un pour le valider ou au contraire l'invalider et m'expliquer son raisonnement plus cohérent.


Je vous remercie d'avance,
Edgar
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[XK150]

Bonjour ,

Je ne comprends pas bien votre notion de " puissance réelle développée " .

Il CONSOMME 2000 W électriques à sa pleine puissance , c'est tout ce que vous disent les fabricants .
Il rend ses 2000 W en chauffant le four , les matériaux à cuire et en chauffant un peu l'extérieur par des pertes inévitables .

Ensuite , il régule ,pour maintenir la température demandée , sans avoir forcément besoin des 2000 W , juste la puissance ( ou mieux énergie ) nécessaire à compenser les pertes déjà évoquées .

[phuphus]

Bonjour,

Selon mes hypothèses :

(Préel)=(Pmax*Timp)/(Tmax)

Je ne suis pas capable de prouver la validité des ce raisonnement, c'est pourquoi je suis à la recherche de quelqu'un pour le valider ou au contraire l'invalider et m'expliquer son raisonnement plus cohérent.

Il y a plusieurs éléments pour critiquer ce raisonnement :
. La Tmax est la température de consigne max ou de pyrolise ?
. Si j'étais concepteur de four, je ne le dimensionnerais pas pour qu'il puisse simplement maintenir à vide sa Tmax. Surtout que dans ce cas, il mettrait un temps très long à l'atteindre.
. Il y a une question d'ergonomie, avec vitesse de montée en température : le dimensionnement de la puissance pour une vitesse montée en température correcte va certainement au delà du simple maintien de Tmax
. Le dimensionnement se fait aussi pour une certaine masse d'aliments à cuire, avec des réactions potentiellement endothermiques

Donc si Pmax ne correspond pas à un simple maintien de Tmax à vide, alors ton équation est fausse.
Si Pmax correspond à un simple maintien de Tmax à vide, ton équation est tout de même fausse car elle exclut ce qui se passe dans le four (réactions endothermiques, vapeur qui modifie les échanges, etc.).
Si Pmax corespond à un simple maintien de Tmax et qu'il ne se passe rien de particulier dans le four, ton équation est fausse car elle suppose que tous les mécanismes thermiques sont linéaires, ce qui est au moins faux pour le rayonnement et probablement faux pour la convection libre (qui va fortement dépendre de la température et de son homogénéité dans le four).

C'est une réponse rapide et qualitative, qui te donne déjà quelques pistes à suivre.

[elatour]

"Puissance réelle développée" est une notion que j'ai mis sur mon inconnue, elle n'est pas un terme scientifique.

Je cherche justement à déterminer comment calculer la puissance du four une fois la température imposée atteinte.


Il y a deux possibilité : 1 = le four fonctionne en 0 1 avec 0W et 2000W
2 = le four adapte sa puissance en fonction de la différence entre la température qu'on impose et celle dans le compartiment de chauffe ainsi la puissance peut varier 0 100...800...1300...2000W


Si un four électrique fonctionne selon 1, alors ma question n'a pas lieu d'être. Dans le cas numéro 2 alors comment trouver la puissance à laquelle le four fonctionne en fonction de la température qu'on lui impose.

[A voir en vidéo sur Futura]

[elatour]

Bonjour Phuphus,


je ne cherche pas une précision absolue dans les calculs que je cherche à réaliser. J'aurai du préciser que je néglige les phénomènes thermodynamique et que je considère l'enceinte à chauffer vide.


Je reformule: mon four n'est pas à 2000W quelque soit ce qu'on lui demande de faire, vous semblez d'accord avec moi sur ce point. En négligeant tout phénomène Thermo et la non linéarité des différents modes de transferts thermique, comment estimer la puissance électrique développée par le four pour maintenir une température donnée.

[phuphus]

Bonjour,

Si un four électrique fonctionne selon 1, alors ma question n'a pas lieu d'être. Dans le cas numéro 2 alors comment trouver la puissance à laquelle le four fonctionne en fonction de la température qu'on lui impose.
[...]
Je reformule: mon four n'est pas à 2000W quelque soit ce qu'on lui demande de faire, vous semblez d'accord avec moi sur ce point. En négligeant tout phénomène Thermo et la non linéarité des différents modes de transferts thermique, comment estimer la puissance électrique développée par le four pour maintenir une température donnée.

Dans le cas 1 il y aura un rapport cyclique, donc une puissance moyenne différente de Pmax.

Pour le cas 2 (et cas 1 en puissance moyenne), et dans la série dites-nous ce dont vous avez besoin on vous expliquera comment vous en passer :
. Un wattmètre sur la prise ?
. Éteindre tous les autres appareils chez toi, vérifier au compteur que la consommation est nulle ou négligeable, allumer le four, aller voir le compteur...

Tu tiens vraiment à passer par des calculs ?

[elatour]

Phuphus, c'est une question dans le cadre pro pour un four de plus grande envergure (chiffres donnés à titre d'exemple) que le four ménager pour faire de beaux poulets rôti. Aussi il n'est pas envisageable de "débrancher" l'usine où je fais mes recherches. C'est pourquoi j'espérai plutôt être guidé sur la voie calculatoire.

[phuphus]

Bonjour,

donc un wattmètre n'est pas déconnant : c'est un investissement minime en milieu industriel. Dans le pire des cas, une pince ampère-métrique et un peu de réflexion te donneront un résultat déjà correct.

En supposant tous les phénomènes thermiques linéaires la puissance sera proportionnelle à la différence de température entre l'intérieur du four et l'extérieur (je suppose que ces deux température sont uniques et homogènes dans tout le milieu considéré). Il te faut donc un point de mesure pour avoir ton résultat (mais cela demande une mesure de la puissance). Tu pourras donc remplacer dans ton équation Pmax par la puissance au point de mesure et Tmax par la température au point de mesure.

(mais bon : partir du principe que tu négliges tout ce qui peut rendre fausse ton équation pour en conclure qu'elle est valable...)

Question supplémentaire : je suppose que tu as les specs du four. Es-tu certain que la puissance consommée du four correspond à la puissance thermique dissipée par la résistance (puissance active de la résistance) ?

Dernière remarque : tous les fours que je connais fonctionnent en rapport cyclique. Tu ne pourras donc pas aveuglément utiliser un wattmètre sans intégrer sur un temps "long".

[elatour]

Phuphus,

je ne comprend pas pourquoi Pmax serai la valeur indiquée par le wattmètre, pour moi la valeur mesurée serait Préel; Pmax comme son nom l'indique n'est pas une variable, c'est la puissance max que le four est capable de développer en fonction de ses caractéristique électrique (V,A).

Désolé phuphus mais je ne fais pas dans la métrologie. Les variables dont tu me parles vont probablement fausser mon calcul mais c'est déjà mieux que partir du principe que le four développe 2000W point.
Je suis dans l'évaluation des coûts énergétiques visant à établir une analyse de cycle de vie donc autant te dire que la thermo et la métrologie des transf th. ne sont pas mes premiers outils. Malgré cela, j'apprécie la précision dont tu fais preuve.

Je ne dispose pas encore de la valeur du ratio entre la puissance éléc du four et celle dissipée par la résistance. C'est une valeur qui, pour le coup, me serait utile.

[phuphus]

... je viens de vérifier sur une étuve industrielle : il y a un voyant de chauffe. Si ton four est dans ce cas et qu'il fonctionne bien en rapport cyclique, alors un chronomètre suffit...

(il faudra quand même que tu détailles quelle puissance t'intéresse : résistance ? Consommation globale ? Puissance active ? Etc.)

[phuphus]

Bonjour,

Phuphus,

je ne comprend pas pourquoi Pmax serai la valeur indiquée par le wattmètre, pour moi la valeur mesurée serait Préel; Pmax comme son nom l'indique n'est pas une variable, c'est la puissance max que le four est capable de développer en fonction de ses caractéristique électrique (V,A).

Désolé phuphus mais je ne fais pas dans la métrologie. Les variables dont tu me parles vont probablement fausser mon calcul mais c'est déjà mieux que partir du principe que le four développe 2000W point.
Je suis dans l'évaluation des coûts énergétiques visant à établir une analyse de cycle de vie donc autant te dire que la thermo et la métrologie des transf th. ne sont pas mes premiers outils. Malgré cela, j'apprécie la précision dont tu fais preuve.

Je ne dispose pas encore de la valeur du ratio entre la puissance éléc du four et celle dissipée par la résistance. C'est une valeur qui, pour le coup, me serait utile.

Ce que je demande à mes collaborateurs n'est pas d'arriver absolument au résultat (pas d'obligation de résultats) mais de me montrer qu'ils ont tout mis en œuvre pour résoudre le problème posé avant de déclarer forfait. Un membre de mon équipe qui me dirait qu'il a exclu à priori une solution pour "convictions personnelles" passerait un sale moment. C'est une manière un peu abrupte de le dire mais je pense que l'on attend la même chose de toi.

Peut-être que tu peux commencer par l'évaluation suivante :
. Coût de l'évaluation des coûts énergétiques si tu passes par un calcul
. Coût de l'évaluation des coûts énergétiques si tu fais une mesure en investissant dans un appareil dédié
. Fiabilité des résultats dans les deux cas

Si l'incertitude d'évaluation dans le cas "calculs" est largement supérieure au coût de la méthode 2, c'est déjà tout vu. Et je pense ne pas avoir besoin de faire une évaluation pour en être convaincu.

[elatour]

Donc, si on a un voyant de chauffe c'est le cas 0 1 --> 0W 2000W
il ne me reste qu'a faire la moyenne avec mon chrono pour un cycle que j'aurai déterminé.

Si je n'ai pas de voyant de chauffe, j'achète un Wmètre et je regarde l'évolution de la puissance mesurée en fonction de la T°

Cela reste expérimental, si jamais quelqu'un à une solution pour estimer cela par la théorie alors je reste preneur.

Et Phuphus je te remercie !!

[phuphus]

Re,

Donc, si on a un voyant de chauffe c'est le cas 0 1 --> 0W 2000W
il ne me reste qu'a faire la moyenne avec mon chrono pour un cycle que j'aurai déterminé.

C'est bien ça !

Cela reste expérimental, si jamais quelqu'un à une solution pour estimer cela par la théorie alors je reste preneur.

Contacter le fabricant du four pour voir s'il l'a déjà caractérisé à vide ?

Et Phuphus je te remercie !!

Je t'en prie.