Questions de base sur cette machine à vapeur

Nouveau
5 Décembre 2018
19
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour à tous,

Intéressé par une machine à vapeur de 3-4kw, j'en ai peut-être trouvé une, mais fabriquée en Chine avec les caractéristiques suivantes :

Power : 5 HorsePower
Single Cylinder
Bore : 2"
Stroke : 3"
RPM (tours par minutes) : 500
Steam Pressure : 150 PSI ("Pounds per square inch")
Lenght : 18"
Widht : 12"
Height : 20"
Poids : 60kgs
Pulley size 14"
Riversing Mechanism : Yes
https://french.alibaba.com/product-detail/Prince-Solar-Steam-Engine-5-HP-124343918.html?spm=a2700.7724838.2017115.142.6f4f127dHmxJ3n

A quelle puissance en kwh cela correspond ?

Quelle quantité d'eau faut-il chauffer et jusqu'à quelle pression pour faire fonctionner cette machine ?

Merci par avance à toutes les réponses.

Salut
 
Compagnon
22 Mars 2014
3 380
FR 63630
Bonjour,
* 5 Horse power= 5 CV( théorique ou utile sur l'arbre)
* 150 PSI = + - 6 bars si je ne me trompe, pas de mémento sous les yeux,, de l'eau le plus possible à amener vers 170°C pour 6 bars,
*Prévois une bonne chaudière et aussi un condenseur pour récupérer l'eau devenue vapeur qui se perdra dans l'atmosphère si pas de condenseur, c'était le cas des locomotives et des endroits riches en eau , en mobile on embarquait pas un condenseur et sa pompe, mais l'eau était réemployée à
90 %,, les 10% étaient calculé en fuite et pertes ,
* Attention à la qualité de l'eau et au calcaire qui forme des incrustations dans les tôles de la chaudière,donc moins de chauffe et aussi des écailles se détachent en réduisant l'épaisseur des tôles en acier,,
* Il ya une qualité de tôle pour les chaudières si elle est en acier ordinaire,
* La pression a une grande influence sur la puissance, pour cela une chaudière assez conséquente doit être envisagée, pour avoir de la réserve,,
* La pression utile est régulée par une soupape de sécurité, une alimentation en eau certaine pour ne pas "être à sec" et faire éclater la chaudière par manque d'eau il y a un niveau minimum à respecter,,
* Il y a une législation pour les chaudières à la mise ne service elle doit être vérifiée par l'APAVE, p c q cela fait des dégâts une chaudière qui explose,
* Il y a des contrôles annuels pour vérifier son bon état, le fonctionnement de la soupape de sécurité, le sifflet de manque d'eau, le niveau d'eau par un tube en verre avec un trait certain, l'état général, le contrôle de ton assurance , le cas échéant elle est plombée pour son arrêt et remise en conformité,,,
* C'est un outil puissant, mais à conduire avec précautions,
* Renseignes toi pour son utilisation,
* Voir aussi avec la Mairie pour l'autorisation de cette machine, cela se comprend pour les risques d'explosion,,,
* Voir avec ton assurance personnelle,,,
A ++
 
Compagnon
27 Janvier 2009
2 719
FR-31 Communauté des Hauts Tolosans
Bonjour,
Sauf erreur:

Pression vapeur vers: 10,3 bars
Température vapeur saturée vers 186°C
Rendement théorique maximal du moteur (rendement de Carnot) : 0,36 soit 36%
Rendement pratique : ce sera plutôt vers 30% (à peu près celui d'un moteur de voiture à essence; diesel est meilleur).

Il faut aussi prendre en compte le rendement de la chaudière.

On peut prévoir un surchauffeur pour augmenter le rendement…..mais cela complique sérieusement la chaudière et il n'est pas sûr du tout que le moteur accepte la vapeur surchauffée.

Pour le reste tout à fait d'accord avec ce qu'à dit @mwm
 
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Compagnon
27 Janvier 2009
2 719
FR-31 Communauté des Hauts Tolosans
Re,
Oui 5 CV correspond à 3680 W.

On peut penser qu'un moteur à vapeur peut tourner à puissance maximale en régime continu, contrairement à un moteur de voiture.

Pour obtenir cette puissance il faudra évaporer environ 112 g d'eau par seconde (soit 112 cm3 d''eau). Calcul rapide par l'enthalpie, à confirmer.

EDIT: connaissant la cylindrée on peut calculer jusqu'où est poussée la détente dans le cylindre lorsque le moteur est à pleine puissance de 3680 W.
Si elle n'est pas poussée loin le rendement à pleine puissance diminuerait.
 
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Modérateur
5 Mars 2008
6 617
Guipavas (près de Brest)
Pour obtenir cette puissance il faudra évaporer environ 112 g d'eau par seconde (soit 112 cm3 d''eau).
Par seconde ? Je ne sais pas faire les calculs, mais cela me parait (intuitivement) beaucoup. Je serai intéressé de savoir comment on calcule ça.
C'est comme l'estimation de la consommation des moteurs marins ? J'ai appris à estimer la consommation avec 20g/Cv/h lors de mes cours de mécanique navale (il y a un bout de temps maintenant...).
 
Compagnon
27 Janvier 2009
2 719
FR-31 Communauté des Hauts Tolosans
Re,
J'ai appris à estimer la consommation avec 20g/Cv/h
Chaque fois qu'on m'a parlé de g/CV/h dans les moteurs marine il s'agissait de consommation de fuel lourd , pas d'eau évaporée…..mais je n'ai connu que la Marchande à moteur diesel et aussi un peu à turbine vapeur et chaudière à gaz (navires méthaniers).
C'était autour de 180g/CV/h de mémoire.
Je n'ai pas connu la Marchande à moteur à vapeur à pistons.
 
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Nouveau
5 Décembre 2018
19
  • Auteur de la discussion
  • #8
Bonjour,
Merci pour toutes ces excellentes réponses.
J'aurais deux autres questions :
* Combien de kg de combustible (exp. charbon) faudrait-il brûler pour produire ces 5CV / 3580 W pendant une heure ?

* 112 g d"eau à la seconde, cela fait 7 litres à la minutes, 400 litres à l'heure. Intuitivement j'aurais imaginé cette consommation pour des machines plus puissantes. Est-ce que vous confirmez ces 112g d'eau à l'heure ?

Bonne journée ! :)
 
Compagnon
27 Janvier 2009
2 719
FR-31 Communauté des Hauts Tolosans
Re,
Est-ce que vous confirmez ces 112g d'eau à l'heure ?
@vax trouve 20g d'eau par CV H soit pour un moteur de 5CV une consommation d'eau de 100 g d'eau à l'heure, soit bien moins qu'une petite cafetière.

Je trouve 112 g d'eau évaporée par sec et j'ai précisé "c'est un calcul rapide par l'enthalpie, à confirmer";
Cela paraît un peu élevé j'en conviens. Je reprendrai ce calcul avec plus de finesse.

Combien de kg de combustible (exp. charbon) faudrait-il brûler pour produire ces 5CV / 3580 W pendant une heure ?
1 Kg de charbon de bois correspond en énergie, à environ 8,5 kWh.
Ton moteur produit une énergie de 3,68 kWh mécaniques sur son arbre en une heure (pas des kWh électriques).

Il te faut donc:
(3,68 / 8,5) *1/0,3 *1/0,8 = 1,8 Kg de charbon par heure si rendement 0,3 pour moteur et rendement 0,8 pour chaudière.
Il faut ajouter le rendement alternateur.
 
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Modérateur
5 Mars 2008
6 617
Guipavas (près de Brest)
NON, non non, les 20g/cv/h dont je parle c'est mon souvenir de consommation de fuel lourd pour les moteurs marin. Mais à te lire, mon souvenir serait altéré d'un facteur 10 !

Je n'ai aucune connaissance en matière de théorie sur la vapeur et c'était le but de ma question "comment arrives-tu à 112g/seconde", non pas pour le remettre en cause, mais pour savoir comment faire.
 
Compagnon
27 Janvier 2009
2 719
FR-31 Communauté des Hauts Tolosans
OK @vax, je comprends mieux, n'en parlons plus.
J'ai fait le calcul par la chute d'enthalpie de la vapeur entre celle entrée piston (2783 kJ/kg à 186°C) et celle sortie piston (2675 kJ/kg à 100°C) et en tenant compte d'un rendement moteur de 0,3.
C'est sur le 0,3 et surtout sur le 2675 et le 100°C que réside l'approximation. Ce serait plus précis s'il y avait un condenseur: on saurait exactement l'enthalpie sortie piston, par la pression de vapeur saturante régnant dans le condenseur.

Ma valeur sur-évaluée provient du fait que je n'ai pas tenu compte du fait qu'une partie de la "vapeur saturée" entrant dans le piston sort du piston sous forme "de vapeur saturée + de l'eau liquide", donc que le 2675 est bien trop élevé.
 
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La dernière réponse à ce sujet date de plus de 6 mois
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