Calcul déperditions calorifiques cuve

Bonjour,

dans le cadre d'une situation réelle, je cherche à déterminer le flux de déperdition calorifique d'une cuve de 1 mètre cube (1x1x1 environ) remplie à moité d'eau stagnante (ou presque). Mon estimation se base sur l'hypothèse d'une température extérieure (les cuves sont dehors) de -15°C et d'une température d'eau souhaitée de 10°C, soit un delta T de 25°C. La cuve est ouverte sur le dessus.

J'ai déjà trouvé des calculs et des valeurs satisfaisante pour les déperditions par les parois en PE-HD, mais je ne parviens pas à trouver d'équation ni de valeur des coefficients pour la déperdition thermique au contact entre l'eau et l'air.

Auriez-vous des suggestions pour ce faire ?

Merci d'avance

Ecu

Je suis très loin de bien connaître les transferts de chaleur, mais je vois deux approches possibles. La première est de considérer que la surface libre de l’eau est en contact permanent avec un objet fictif (qui représente l’air) dont la température est constante. C’est un peu le même principe que pour les parois, mais sans les parois. La deuxième approche est de considérer que le flux thermique se fait par rayonnement avec le ciel (idéalement en prenant en compte la visibilité des parois). La température du ciel est difficile à estimer. Elle semble comprise entre −50 °C et 0 °C, mais si tu as accès à un thermomètre à infrarouge, tu devrais faire quelques mesures.

La température du ciel n'a pas d'effet. Ici, la température ambiante est de -15°. C'est la seule donnée nécessaire. Mais ma participation va s'arrêter là malheureusement.

Bonjour,

Donc si j'ai bien compris, tu as réussi le calcul pour les parois, et il te reste la surface libre ?

Tout d'abord, voyons quels effets rentrent en compte, et dans quelle mesure. Cet article te montre qu'il y en a parfois beaucoup, mais que les deux principaux sont la convection et l'evaporation.

Tu veux chercher un peu plus comment les exprimer, et revenir nous demander si quelque chose te bloque ?

Bonjour,

merci pour vos réponses. Des différentes lectures que j'ai faites, j'en retire que la déperdition calorifique n'est pas facilement calculable en dehors des cas "classiques" du genre murs, fenêtres et autres éléments du bâtiment. J'ai néanmoins trouvé ceci pour les cuves : http://www.spiraxsarco.com/Resources/Pages/Steam-Engineering-Tutorials/steam-engineering-principles-and-heat-transfer/energy-consumption-of-tanks-and-vats.aspx

En gros, ce que j'ai fait pour me simplifier la vie, c'est que j'ai finalement considéré que ma cuve était entièrement fermée (pour retirer la perte par évaporation et l'interface eau/air) , et j'ai compté que toutes les parois étaient sujettes à déperdition de la même manière. Cela m'a permis d'obtenir un ordre de grandeur (qui vaut ce qu'il vaut) pour la déperdition.

Pour davantage de précision, je souhaite effectuer des tests en situation réelle. Mon idée est de prendre une cuve et de la remplir à moitié avec de l'eau présentant un delta T de 25°C par rapport à la température extérieure, refermer la cuve, et mesurer chaque minute l'évolution de la température. Ensuite, je chercherai quelle valeur de déperdition permet d'obtenir la même évolution de la température que celle réellement constatée.

Ecu

J'ai peur que ce soit fonction de la surface d'eau exposée à l'air libre (donc 1m² dans ton exemple). À moins que tu ne veille faire une simulation réelle (et donc chauffer 500L d'eau, donc avoir la réponse pour ton cas), je te propose quand même de tester avec différentes surfaces exposées à l'air (et la même quantité d'eau, disons).

@ pierre_24 En fait, je compte faire mon test avec la cuve fermée, comme ça j'élimine le problème de l'évaporation et celui de l'échange eau/air (bien qu'il y aura sans doute des transferts entre l'eau et l'air de la cuve, mais ça reste au sein de mon système, donc qu'importe). D'après les formules du transfert de chaleur par convection, les seuls facteurs importants sont l'épaisseur et le type de la paroi, ainsi que le delta T. Du coup, je considère qu'un cube rempli à 100% d'eau ou rempli à 50% d'eau aura les mêmes transferts thermiques avec l'extérieur.

De toute façon, mon objectif est surtout de vérifier si les transferts thermiques monstrueux auxquels j'arrive par calcul sont réalistes ou pas. Mais effectivement, si je devais déterminer quel est le transfert thermique par les parois et quel est celui par l'interface eau-air dans le cas d'une cuve ouverte, je procéderais à plusieurs tests avec différents niveaux de remplissage.