Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau première
Partager :

Energie à la ferme

Posté par
kermit
05-11-15 à 13:56

Bonjour,
Voici mon exercice avec mes propositions de réponses, si quelqu'un peut y jeter un œil et me dire si ca colle ou pas.
Merci d'avance pour votre aide.

Récupération de chaleur en élevage laitier
Il est possible d'économiser de l'énergie nécessaire au chauffage de l'eau en exploitation laitière par récupération de la chaleur dégagée par les animaux ou par le lait sitôt après la traite.

a)Chaleur ambiante des étables

Chaque bovin adulte dégage par convection, rayonnement, respiration et condensation, une énergie d'environ 25 kWh par jour, auxquels s'ajoute le dégagement de la chaleur de fermentation des défections qui peut atteindre près de 15 kWh au cours de leur traitement par aération.
L'éleveur dispose ainsi en permanence d'une puissance calorifique de 1 à 1,5 kW par bovin, utilisable après passage de l'air de l'étable dans un échangeur thermique protégé contre la corrosion, pour le chauffage de l'air d'un local ou pour celui de l'eau de nettoyage des installations.
NB : 1kWh = 3,6.106 J

b) Chaleur du lait
La chute rapide indispensable de la température du lait entre 35°C à la traite et environ 5°C à la conservation après refroidissement, représente un potentiel thermique non négligeable de l'ordre de 0,4 kWh par vache et par jour.
Cette chaleur peut être récupérée à deux niveaux :

- Sur le lactoduc de transfert avant le refroidissement. Un litre de lait peut ainsi réchauffer près de deux litres d'eau de 10°C, et être refroidi instantanément à 15°C
- Sur le groupe frigorifique du refroidisseur du refroidisseur, à condition que sa capacité soit d'au moins 1200 litres et que le refroidissement de lait ne soit pas retardé.
Au total, l'installation peut réchauffer 1 litre d'eau de 12 à 50°C à partir de 3 litres de lait dont la température passe de 35 à 5°C.

1) Exprimer(en joules) la quantité de chaleur totale dégagée par un bovin adulte par jour (par convection, rayonnement, respiration, condensation et fermentation des défections).

25 kWh + 15 kWh = 40 kWh pendant 24h      soit   1.44 dix puissance 8 Joules en 24 h

2) En déduire la puissance calorifique (=thermique) disponible par bovin. Comparer ce résultat à celui du document. Commenter brièvement.

P= E/t  donc P= 144000000 Joules / 86400 Secondes = 1,666 kW

3) Calculez la quantité de chaleur que l'on peut théoriquement récupérer par refroidissement d'un litre de lait d'une température de 35°C à une température de 5°C.

Masse 1 litre de lait =1030g     capacité thermique= 4180 J kg.k    delta t = 30° ou 30K
Q= 1.030 kg * 4.18 Kj.kg.k * 30K = 129.16 Kj

4) Rechercher dans le texte du doc les données qui permettent de déterminer le rendement de l'ensemble du dispositif de récupération de la chaleur, lors du refroidissement du lait. Déterminez ce rendement.
Le texte donne un rendement d'un litre d'eau de 12 à 50°C à partir de 3 litres de lait dont la température passe de 35 à 5°C.

R= Pu/Pr = 1 litre / 3 litres = 0.3333 ou 33%

5) Si une vache donne en moyenne 26 litres de lait par jour, calculez la quantité de chaleur qu'il est possible de récupérer par l'intermédiaire de son lait en un jour, compte tenu du rendement de l'opération calculé ci-dessus. Exprimez ce résultat en kWh et comparez-le à celui donné dans le texte. Commentez brièvement le fait que ces deux résultats sont presque identiques.

Q= 26 litres * 129.16 Kj =3358 Kj  soit 932.77 Wh ou 0.932 kWh   le texte donne 0.4 kWh.

Posté par
noemie
re : Energie à la ferme 05-11-15 à 16:30

Ça m'a l'air bon mais je ne suis qu'une élève donc il vaut mieux attendre la réponse d'un correcteur

Posté par
picard
re : Energie à la ferme 05-11-15 à 17:43

Bonjour Kermit, bonjour Noémie.

Pour les questions 1, 2 et 3, pas de problème, c'est bon !

Par contre, il me semble qu'il faut revoir la fin.

Pour la question 4 tout d'abord.

Citation :
Au total, l'installation peut réchauffer 1 litre d'eau de 12 à 50°C à partir de 3 litres de lait dont la température passe de 35 à 5°C.

D'après cette donnée qui résume l'ensemble, on peut écrire...
     Pour les 3 L de lait qui passent de 35°C à 5°C, Qlait = mlait clait lait = 3129 = 387.5 kJ. Notez, qu'en toute rigueur on devrait prendre lait = -30°C, puisque le lait est refoidi, la quantité de chaleur, cédée par le lait serait alors négative, elle aussi.

     Pour le litre d'eau qui passe de 12 à 50°C, Qeau = meau ceau eau. Je vous laisse faire le calcul.

Le rendement sera le rapport Qeau /  Qlait. La valeur obtenue n'est pas celle que vous indiquez.

Pour la question 5, les choses sont évidemment à revoir, là aussi.

Evaluez la quantité de chaleur cédée par 26 L de lait en 1 jour, tout d'abord en kJ, puis en kWh.
En tenant compte du rendement calculé à la question 4, déduisez enfin, la quantité de chaleur reçue, par l'eau. On retrouve bien quelque chose de proche de la donnée de l'énoncé.

A plus

P.S. Faites attention, le symbole associé au préfixe kilo est k et non K ; le symbole K est réservé au Kelvin.

    

Posté par
picard
re : Energie à la ferme 05-11-15 à 17:47

Ah, oui, il est question dans l'énonce des déjections (KK et) des bovins, et non des défections !

Posté par
noemie
re : Energie à la ferme 05-11-15 à 18:26

Bien vu pour la faute ! Je ne l'avais pas remarquée

Posté par
kermit
re : Energie à la ferme 05-11-15 à 22:57

Tout d'abord merci à tous pour votre aide et vos conseils.
Je trouve finalement pour la question 4 un rendement de 0,409 soit 40,9%
Car Q de l'eau = 1*4,180*38=158,84 kj
Pour la question 5 je sais que 3 litres de lait me donne 1 litre d'eau chaude donc 26 litres de lait me donne 8,66 litres d'eau chaude.
8,66*158,84= 1375,55  kj
Converti en kWh cela nous donne 0,382 et le texte parle de 0,4.
Je pense que l'on est pas mal 😀😀😀

Ps : l'énoncé parle bien de défections
💩💩💩💩
On ne peut plus faire confiance aux énoncés 😜😜😜😜

Encore merci pour votre aide
Bonne nuit et à bientôt

Posté par
noemie
re : Energie à la ferme 06-11-15 à 03:32

C'était un plaisir, à bientôt

Posté par
picard
re : Energie à la ferme 06-11-15 à 12:00

Je valide vos corrections pour les questions 4 et 5.

Au revoir et à une prochaine fois peut-être.



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2025

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 245 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !