OK Domi,
c'était pour ne pas embêter tout le monde ou ne pas surcharger le post une fois qu'on arrive dans les détails. Mais tu as raison, donc restons ici !
Expertise, ce serait exagéré mais j'ai effectivement une bonne expérience des calculs d'échangeur au boulot et je n'aurais pas bonne conscience de laisser Katak se débrouiller tout seul. Je vais donc prendre un peu de temps, en espérant que mon PC ne se plante pas, ça lui arrive et je perds tout
J'ulilisais un logiciel pour ça, que je n'ai plus maintenant bien sûr mais il me reste pas mal de docum et l'expérience. Il faut seulement remettre tout ça en ordre de marche dans mon petit cerveau
Katak:
Pour les calculs thermiques, un ordre de grandeur est souvent suffisant dans la pratique, d'ailleurs si les calculs peuvent être faits avec grande précision, au final on ajoute en général 30% de surface en plus...ce qui veut tout dire.
La transmission de chaleur d'un fluide à l'autre.
Je négligerai la transmission par rayonnement, qui aux températures où l'on est n'est pas prépondérante. Au pire ça ça donnera un coup de pouce à notre affaire.
Donc par conduction. Puisqu'il y a une différence de température entre l'intérieur et l'extérieur du tube, il va y avoir transfert thermique. Plusieurs résistances s'opposent à ce transfert en s'ajoutant. On peut très bien faire l'analogie avec un circuit électrique avec 3 résistances en série.
- une qui représente l'interface fumée-tube ,
- une pour la résistance thermique du métal
- une pour l'interface
Une petite épaisseur de fluide (gaz ou liquide) est "collée" immobile au contact du tube, et ne transmet la chaleur que par conduction, soit beaucoup moins bien qu'ailleurs, où les mouvements de convection du fluide sont importants.
Dans le cas présent, il se trouve que la principale résistance se situe à l'interface fumée-paroi du tube, au point qu'on peut négliger les deux autres. On considère de préférence le coefficient d'échange, qui est l'inverse de la résistance dont j'ai parlé, et s'exprime donc en W/m2/degré (on parle d'une différence donc Kelvin ou Celcius, c'est pareil ). C'est "la conductance thermique" comme la résistance électrique est l'inverse de la conductance électrique.
en bref, on a
puissance= surface d'échange* delta T (fumées - eau) * coefficient d'échange
Comme il 'est pas question de calculer le coefficient d'échange à la main
on se sert de l'expérience, par rapport à des types comparables d'échange, pour lesquels on a une idée des coefficients d'échange obtenus.
Si on choisit par précaution un coefficient assez faible, comme 50 proposé par Netmetrique -qui a l'air de bien connaitre le sujet- cela compensera le fait de négliger la résistance du tube et de l'interface coté eau. Cela prend également en compte un certain encrassement. Plus l'encrassement sera important, plus le coefficient diminuera.
En général, on connait la puissance recherchée, et les conditions d'échange (natude des fluides, températures d'entrée) et on calcule la surface d'échange nécessaire.
La température des fluides varie dans le temps et l'espace, puisque l'un se refroidit pendant que l'autre se réchauffe. Là encore, on simplifie en prenant
une température moyenne pour les fumées et une pour l'eau.
Il est possible de faire une mesure de température des fumées avec un thermocouple et un millivoltmètre digital (à grande impédance d'entrée). Je joins un tableau de correspondance que j'avais fait, pour un couple J (fer-constantan). Ajouter à la température lue la valeur de la température ambiante (température de l'extrémité froide du thermocouple). La précision sera médiocre mais c'est mieux que rien.
Un thermocouple se trouve à pas cher <10 euros (ref 621-2142 < 5 euros chez RS en type J isolant fibre de verre)
Si tu ne trouves qu'un autre type, K par exemple- chromel-alumel-, indique le, je te ferai le tableau de correspondance
Résumons-nous.
Tu veux récupérer 1000 W. Tes fumées sont en moyenne à 200°C. L'eau est à 50°C.
Le delta T est 150°(K ou C).
Le coefficient d'échange attendu est 50 W/m2/degré
Il faut une surface de S (en m2)= 1000 / 50 /150
soit 0.13 m2.
Ceci pour exemple, à voir avec tes propres valeurs
Si tu as des ailettes, il serait optimiste de compter leur totale surface développée, car à ce moment là l'hypothèse de négliger les résistances du tube et surtout coté eau deviendraient moins légitimes. Il faut faire "une cote mal taillée".
Le tube ailetté (ruban de tôle en spirale plaquée sur le tube par exemple) existe c'est utilisé dans l'industrie. Tu pourrais essayer d'en trouver un bout en récup ? usine pétrochimique dans le coin....?
Voir la pièce jointe mV thermocouple fer-constantan J.xls