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echangeur fumée/eau

Discussion dans 'Énergies renouvelables' créé par katak, 14 Mars 2013.

  1. katak

    katak Apprenti

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    echangeur fumée/eau
    bonjour

    voila une petite question a laquelle vous pourrez répondre
    mon bute est de convertir un poêle en lui rajoutant un circuit d'eau

    je veux partir d'une barre de cuivre pour faire un échangeur de chaleur proche des flamme dans lequel l'eau du chauffage central vas circuler

    première question porte sur la matière
    le cuivre vas t'il bien supporter les flammes?

    dans la barre de cuivre je veux faire un alésage diamètre 12mm sur toute la longueur pour le passage de l'eau et faire des ailettes avec un outils à tronçonner

    l'usinage dans ce cas vas t'il être facile dans du 40mm de diamètre

    et une petite dernière
    j'ai un devis de 115euro pour un barre de 40x300mm de cuivre et je ne sais pas si c'est correcte

    merci a tous

    KaTaK
     
  2. Stutune

    Stutune Apprenti

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  3. cf63

    cf63 Compagnon

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    echangeur fumée/eau
    Bonsoir

    Pour l’échangeur que vous envisager de fabriquer, plusieurs points sont à prendre en compte:

    1/Le cuivre possède un excellent coefficient d’échange, cependant il n'est pas conseillé de l’utiliser en contact direct avec la flamme.
    2/Les échangeurs a tube en U ne sont pas prévus pour des hautes températures.
    les fumées peuvent sortir à 700°c !
    La montée en température le recuit et donc PRUDENCE.

    3/On utilise des tubes en inox pour avoir une meilleure résistance mécanique et meilleur comportement (longévité) au feu.
    La puissance est proportionnelle à la surface d'échange.
    A titre d'exemple, un constructeur de fourneau bouilleur donne une surface d’échange de 3 m²en tube inox Ø 1" pour une puissance de l'ordre de 35kw.

    4/Si l'on travail en système hydraulique fermé (vase clos), la montée en température provoque la montée en pression et si il n'y a pas de soupape de sécurité la cocotte minute explose...
    d'ou la recherche de tube ayant une résistance mécanique à la pression.
    Une seconde sécurité consiste a refroidir (introduction d'eau froide qui un fois réchauffée va à l'égout)
    Dans les centrales thermiques, cela s'appelle le condenseur et quand ça ne fonctionne pas, alors c'est l'emballement thermique et puis boum...

    5/Je dispose de ces informations car mon frère était constructeur d'échangeurs industriels (exclusivement en inox et titane avec des soudures certifiées pour répondre aux exigences des clients).
    cldt, cf63.
     
  4. moissan

    moissan Compagnon

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    echangeur fumée/eau
    tant qu'il y a de l'eau a faire bouillir a l'interieur la temperature du cuivre ne montera pas a plus de 100°C , pas de probleme même avec un feu d'enfer

    inutile de chercher la complication avec des piece en cuivre usiné ... simplement assembler un nombre suffisant de tube en cuivre de plomberie ... theoriquement souder a l'etain suffirait , mais risquerait de se dessouder en cas de manque d'eau du a l'accumulation de bulle de vapeur mal placé ... brasé au cuivre phosphore c'est beaucoup mieux ... brasé a l'argent est possible aussi

    les chaudiere de locomotive a vapeur que l'on croit en acier rivé n'etait pas entierement en acier : la partie foyer qui souffre le plus de la chaleur etait en cuivre sur les locomotives francaises ... c'est les americain qui ont reussi a faire des locomotive entierement en acier , et on a fini par faire les foyer en acier en france aussi , surtout pour faire des economie , car les ancien foyer en cuivre avaient des duré de vie plus longue mais etaient beaucoup plus cher

    ton recuperateur de chaleur pourait aussi bien etre en tube d'acier soudé : ça serait plus economique que le cuivre

    reste a bien choisir la forme pour une bonne circulation de l'eau dans tous les tube et surtout une bonne evacuation de la vapeur
     
  5. copeau 78

    copeau 78 Compagnon

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    echangeur fumée/eau
    Bonjour

    à l' appui de ce que dit Moissan :

    une expérience de "leçons de choses" ( OK , elle date de l' époque des cuisinères en fonte ) :

    prenez un sac en papier assez étanche que vous remplissez avec de l' eau
    posez-le sur le dessus de la cuisinière et vous ferez bouillir l'eau
    évidement , sitôt qu'il n' y en a plus , le papier s' enflamme , dégoutance le dessus de la cuisinière
    et vous devenez champion de course à pied pour échapper à la mauvaise humeur de la ménagère .

    je me suis toujours posé la question ( je prépare un moteur à vapeur ) de la tenue à la pression
    des tubes de vaporisation en cuivre rouge de plomberie : le gel m' a fait gonfler et éclater un tuyau
    à quelques centimètres d' un raccord brasé argent .

    normalement une installation de chauffage central de contente de moins de cinq bars , et il y a
    vase de dilatation et soupapes donc sécurité assurée .le problème peut venir en cas de manque d' eau.
    il suffit sans doute d' avoir un détecteur de niveau avec alarme dans le circuit .

    j' ai vu un récupérateur installé dans une cheminée auvergnate , confectionné avec un radiateur en fonte
    qui servait par la même occasion de grille de combustion . au fond de la cheminée il y avait un grand
    réservoir en cuivre ( plus de 100 litres ) utilisé pour l' eau domestique - vaisselle , toilette ; ce réservoir
    était bien sûr indépendant de l' installation de chauffage central .

    le titre du sujet me fait croire que Katak a envisagé de poser son échangeur dans le tuyau d' évacuation
    plutôt que dans la braise ; je crains que les échanges thermiques soient diminués par les suies ...
     
  6. MARECHE

    MARECHE Compagnon

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    echangeur fumée/eau
    Bonjour
    Les tuyaux en cuivre sont assez résistants, ca dépend du diamètre, les plus petits les plus solides, mais il faut essayer par une haute pression d'eau sur des échantillons. Les tuyaux éclatés par le gel sont éclatés par l'eau pas encore gelée poussée par la glace, la pression peut atteindre 1000 bars. Une fois l'assemblage fait on le teste par pression d'eau à 1,5 fois la pression maximale à supporter, c'est l'épreuve. Les chauffagistes ont (ou devraient avoir) des pompes d'épreuve manuelles.
    Salutations
     
  7. netmetrique

    netmetrique Apprenti

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    echangeur fumée/eau
    Bonjour,

    Je vous signale que les foyers des locomotives à vapeur étaient réalisées jusque, dans l'entre deux guerres, en cuivre et que les tubes étaient parfois en laiton. Les meilleurs chaudières domestiques (je pense en particulier aux Frisquet) ont des corps de chauffe en cuivre, bien moins sensible à la corrosion que l’aluminium des chaudières bas de gamme.

    Coté eau les coefficients d'échange sont de l'ordre de 500 W/m2K, alors que coté fumées, ce sera plutôt 50 à 100 W/m2K. Autant dire qu'à moins de prendre des épaisseur de paroi de plusieurs centimètres, le métal sera toujours pratiquement à la température de l'eau, que les fumées soient à 700 ou 1000°C.

    Dans ton cas ,la difficulté est dans le dimensionnement des ailettes qui, si elles sont trop fines et longues, vont chauffer à l'extrémité. Pas de risque pour leur tenue, mais elles ne servent quasiment plus en terme d'échange et de transfert de chaleur. Quand à l'inox, ce sera moins bon que le cuivre en raison d'une conductibilité thermique nettement plus faible.
     
  8. phil135

    phil135 Compagnon

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    echangeur fumée/eau
    les poêles à bois ont des fumées acides, c'est pour ça que normalement on tube les conduits de cheminées en inox (ou plutôt en fin de chauffe, au refroidissement les condensats sont acides)

    pour la hauteur des ailettes, les radiateurs de composants électroniques ne dépassent pas trop un ratio de 6 à 8 entre la hauteur et la largeur de la base. quand on fait une simulation effectivement il n'y a plus grand-chose à l'extrémité.
    ce ratio peut valoir la peine d’être augmenté quand le flux d'air est plus faible
     
  9. moissan

    moissan Compagnon

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    echangeur fumée/eau
    les ailette sont une complication inutile : la suie se coince entre les ailette ... l'extremité des ailette peut surchauffer : pour augmenter la surface d'echange il vaut mieux augmenter le nombre de tube , et se contenter de tube en cuivre normal

    si le but est de chauffer le plus d'eau possible il faut mettre les tubes pres du feu , mais ça n'augmente pas le rendement et laisse sortir de la chaleur dans la fumé

    si le but est d'augmenter le rendement , il faut laisser le foyer chauffer autour de lui de sa façon habituelle et mettre les tube a la sortie de la fumé pour recuperer ce qui serait autrement perdu
     
  10. katak

    katak Apprenti

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    echangeur fumée/eau
    bonjour

    merci pour vos réponses et votre intérêt

    voici quelque précisions sur mon choix

    j'ai voulus fabriquer l'échangeur en usinage car je trouve ça beau (la pièce ne se verras pas)
    et plus particulièrement pour la surface en ailettes par rapport à un encombrement très réduit (c'est sur que le serpentin en recuit et plus économique) dans un foyer pas bien grand
    il y a aussi le faite que je ne ferrais pas de soudure mais des raccords visés dans le conduit

    une autre chose je n'ai pas de problème de suie ni de condensat (enfin moins) car c'est un poêle a pellet

    je vais placer l'échangeur fumée/eau juste devant l'échangeur fumée/air d'origine (qui est en acier tout bête)

    voila
     
  11. neophyte

    neophyte Apprenti

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    echangeur fumée/eau
    Ah ben non !
    Les problemes de condensats sont liés à une temperature trop faible au départ, ou à un mauvais tirage. Poele à buche ou poele à pelet, les problemes sont les memes !
    Et il me semble qu'a rajouter un echangeur dans ton foyer, tu vas effondrer la temperature des fumées. D'ou condensation, d'ou suie, d'ou obstruction du conduit etc etc.

    Tes essais sont interessant, mais veille à garder un systeme reversible, au risque de detruire un poele qui fonctionne. Et surveille de près l'etat du conduit pendant les essais !
     
  12. katak

    katak Apprenti

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    echangeur fumée/eau
    enfaite le faite que le poêle soit a pellet fait quand même une grosse différence sur les suies

    la vitre du poêle se nettoie à l'eau et tout le reste a la balayette pas de goudron mais juste de la poussière très fine en terme de refroidissement de fumée c'est déjà le cas vue que le poêle est tellement éfficace
    que je peut laisser la main sur le conduit a la sorti du poêle

    la combustion d'un pellet n'a rien a voir avec celle d'un bûche!!
     
  13. Bbr

    Bbr Compagnon

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    echangeur fumée/eau
    Bonsoir,

    Sauf erreur de ma part, les poêles avec bouilleur raccordé sur un chauffage central nécessitent l'utilisation d'un vase d'expansion ouvert pour éviter les risques de montée en pression du circuit d'eau.

    Pour ce qui est de la température d'ébullition de l'eau, elle n'est pas de 100°C si le circuit est pressurisé (exemple circuit de refroidissement d'une voiture). Pour plus de détail voir le diagramme de Mollier.

    Cordialement,
    Bertrand
     
  14. gégé62

    gégé62 Compagnon

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    echangeur fumée/eau
    bonsoir Katak

    pour avoir travaillé dans le génie chimique, je confirme ce que dit netmetrique sur l'echange thermique. A savoir très bon coté eau, mauvais coté fumées, avec les valeurs citées qui sont cohérentes.
    C'est donc l'interface fumée-métal qui commande l'échange. Il n'est donc pas idiot du tout d'imaginer les ailettes pour augmenter la surface coté fumée, ça se fait bien dans l'industrie. Par contre ce que dit Moissan sur l'encrasement est vrai aussi, il faut donc qu'elles ne soient pas trop serrées ni trop fines, et là je verrai plutot de l'acier ou de l'inox que du cuivre.

    Je termine avec ce qui me gêne le plus, à savoir que tu ne semble pas avoir fait de calcul d'échange pour voir ce que tu vas récupérer comme calories. Il faut le faire, sinon tu risques de faire beaucoup de travail pour rien.
    Pas question de calculs précis, c'est comme la météo, il faut seulement avoir une idée de où l'on va. Tu peux faire à la louche avec la fourchette basse 50 W/m2/degré coté fumées en négligeant la résistance thermique du reste (du tube et de l'interface coté eau).
    Il te faut estimer la différence de température fumées/eau (300 ° ?) et avec ta surface d'échange coté fumées tu connais la puissance échangée. Le débit d'eau va jouer un peu, mais au second ordre, ce qui est important c'est la puissance que tu récupères. Si tu veux un peu plus de détails, fais moi un message perso.
     
  15. moissan

    moissan Compagnon

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    echangeur fumée/eau
    non je connais beaucoup de poele bouilleur avec vase d'expansion sous pression

    justement avec un vase d'expansion ouvert , l'eau est a la pression atmospherique , et ça bout a 100°C ... avec un vase d'expension sous pression a 2 bar ca suporte une temperature un peu plus haute

    voir formule de duperay
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Formule_de_Duperray

    p = ( T/100 ) 4

    donc T = 100 p 1/4

    avec 2 bar T = 100 x 2 1/4 = 118,9°C

    la simplicité de cette formule est surprenante ... mais vu que la temperature d'ebulition de l'eau est l'unité de temperature , et que la pression atmospherique est l'unité de pression ça evite les coefficient batard
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
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