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Niveau école ingénieur
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Chauffage d'un tuyau d'eau

Posté par
Tobelu
23-10-12 à 23:37

Bonjour,
Dans le cadre de mes études je dois dimensionner le chauffage d'une canalisation d'eau (un tuyau en cuivre dans lequel circule de l'eau).

J'ai donc une canalisation en cuivre de diamètre intérieur Di, d'épaisseur e et de longueur L connus. D'autre part, je sais que l'eau entrante est à une pression de 3 bars, de débit 0.20L/s et de température initiale Ti = 1°C.
J'aimerais obtenir une température finale Tf de 60°C, à la sortie de mon tuyau en cuivre.
Un brûleur est situé juste en dessous de mon tuyau en cuivre sur toute sa longueur et celui-ci a une puissance P.

J'aimerais pouvoir déterminer la puissance P du brûleur nécessaire pour chauffer mon eau en fonction de Di, e et L.

Je sais que cela ne semble pas si compliqué, mais mon soucis vient du fait que l'eau possède une vitesse et donc un débit. J'ai commencé à étudier la résolution de ce système en considérant une succession de transfert par convection naturelle entre la flamme et le cuivre, puis une conduction dans le cuivre, puis une convection forcée entre le cuivre et l'eau mais pour l'instant rien n'a été concluant... De plus, j'imagine que ce problème risque de faire entrer en jeu des paramètres tels que la capacité massique de l'eau que j'ai du mal à déterminer.

Est-ce qu'il serait possible de m'aider à résoudre ça ou au moins de me mettre sur la piste...

Merci d'avance!

Posté par
J-P
re : Chauffage d'un tuyau d'eau 24-10-12 à 11:21

Quantité de chaleur pour faire passer 0,2 L d'eau de 1°C à 60°C : Q = 4186 * 0,25 * 60 = 50282 J
Le débit est de 0,2 L/s, il faut une puissance de 50282 W fournie à l'eau dans le tuyau.

Cà c'est la partie émergée de l'iceberg.

Reste encore à estimer la partie de la puissance du brûleur qui est transférée à l'eau par conduction à travers le cuivre ... Et rien dans l'énoncé de permet de le dire (les pertes pourraient bien être très grandes et chauffer l'air ambiant).

Il faudrait ensuite voir si c'est possible de "passer" cette puissance vers l'eau à travers le cuivre en fonction de Di, e et L et çà c'est encore une autre histoire ... mais, est-ce demandé ?



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