1er Forum Francophone

Bonjour,

Une nouvelle mini chaudière à tubes de fumée cette fois et testée à 6 bars pour une utilisation prévue à 2.


A l’intérieur 30 tubes de 3 x 4 et 1 de 13 x 15 ce qui porte la surface de chauffe à 2 dm².


Un premier essai avec le mini-champignon de gauche et on atteint 1 bar en 4 minutes, 2 en 6 et 3 en 7.
A suivre en situation.

Bonjour Jacques et tout le monde
Attention oui oui moi le profane très (trop) curieux se pose la question :pourquoi un tube de 15 au centre et pas d autres petits tubes de 4 qui auraient augmenté la surface de chauffe et amélioré la répartition de la chaleur et peut-être même la capacité ....non
Bonne journée (et bonne nuit a Jacques )
@+++.Henry.

Comme tu le dis dans ton album, la chaudière verticale nécessite un niveau d'eau constant pour garder sa surface de chauffe et rester performante.
Je suis perplexe aussi avec cette disposition des tubes, il est probable que les gaz chauds passent principalement par le tube central, qui a moins de surface que le réseau de petits tubes, mais c'est facile à tester. Perso je suis plutôt pour des montages plus légers, il y a quand même une grosse masse de cuivre à chauffer (par rapport à l'eau) avant de commencer à évaporer.

Bonjour Zéphyrin, Jacques
Bonjour à tous

Zéphyrin a écrit : mais c'est facile à tester

Ha bon... Mais comment faire sans recommencer à fumer ?

C'est une vrai question.
Georges

Bonsoir,

Le tube central plus gros Henry est censé faciliter l'évacuation des gaz. Un chapeau conique était plus approprié.

Comme je l'ai recopié dans mon album(citation de Philippe Golmann dans MRB 318), "la surface d'évaporation est constante du commencement à la fin de la chauffe"
et non le niveau François, ce qui est impossible.Il va falloir que je vérifie ce que j'ai écrit !

Ce qui m'a posé problème et m'en pose toujours un c'est la fin de la citation que je reproduis entièrement :
"leur régularité (celle des verticales) dans la fourniture de vapeur (la surface d'évaporation est constante du commencement à la fin de la chauffe, puisque la surface mouillée des tubes de fumée est constamment proportionnelle à la masse d'eau résiduelle)".

Soit, mais pour moi la surface de chauffe diminue quand le niveau baisse ...
Alors, il y a longtemps j'avais imaginé de faire en sorte que la surface de chauffe quand on atteint le niveau au-dessous duquel il ne faut pas descendre, reste supérieure à celle demandée par le moteur prévu à ce moment de la chauffe.
Ce qui donne (croquis rapide sans refaire les calculs) ceci :



On a encore de la marge ...

Concernant le réseau de petits tubes, leur diamètre 3mm me paraît bien faible pour que les produits de combustion puissent y circuler par tirage naturel. Si le débit de gaz chauds est trop faible, la fonction d'échange risque de faire contre-performance et le but recherché: augmenter ka surface d'échange peut ne pas être au rendez-vous.

en bien mieux dit par Trompi, c'est ça que je voulait souligner, et je pense que si tu bouches le tube central, le brûleur risque fort de mal brûler et s'étouffer...c'est ce point qui est facile à tester.
"

Comme je l'ai recopié dans mon album(citation de Philippe Golmann dans MRB 318), "la surface d'évaporation est constante du commencement à la fin de la chauffe"

bien sûr que la surface d'évaporation baisse avec le niveau d'eau, mais comme elle reste proportionnelle au volume d'eau restant, la fourniture de vapeur est assurée avec le même débit jusqu'à la destruction de la chaudière ! c'est ce que dit la phrase de l'article que tu cites, que je connais pas (je ne suis pas abonné à MRB). mais bien entendu, si la chauffe continue au même régime, c'est donc en pure perte et le rendement final chute, c'est pour cela qu'il vaut mieux maintenir le niveau d'eau...
ceci étant, je fais comme toi des petites chaudières verticales ou pas, avec ou sans tubes de fumées...




c'est un super hobby tout de même !

Bonjour,

J'ai attendu un véritable essai avant de répondre.

Pour la diamètre des tubes, j'ai effectivement hésité mais ce n'est pas la première petite chaudière de ce type à les utiliser si mes souvenirs sont bons.

Pour le niveau, je ne vois toujours pas comment le maintenir, à moins d'ajouter une pompe.

Ma démarche reste toujours la même : offrir au moteur choisi la bonne surface de chauffe jusqu'à la limite de sécurité. Une verticale présentant l'avantage sur les horizontales de toujours offrir la même surface d'échange, on aura ainsi une fourniture de vapeur identique du début à la fin.
Reste le brûleur dont il faut calculer la puissance non pas pour surchauffer (totalement inutile) mais pour permettre le renouvellement constant de la pression.
Ainsi mon premier brûleur est inadapté : passer de 1 à 2 bars en 2 minutes, c'est trop long. Celui que j'utilise pour cet essai permet le passage de 1 à 2 bars en moins de 40 secondes (il s'agit d'une céramique heureusement non réglée pour le véritable chauffage - il me faut construire un nouveau porte gicleur).
Le moteur qui sert à l'essai fait 2 cm3 alors que la chaudière est prévue pour un moteur de 1 cm3. Démarrage à moins de 3 bars (ouverture de la soupape pré réglée) et stabilisation à 2.2 bars pendant environ 5 minutes.
[video]https://www.youtube.com/watch?v=8du2IGtdd6A[/video]

Bonjour,

Un autre essai avec un moteur de 1 cm3 qui la valide, pour moi : 10 minutes de fonctionnement à 0.5 bar, 50 cl de consommation.
Il est suivi d’un autre à 1.2 bar pendant 5 minutes avec 30 cl de consommation.

[video]https://www.youtube.com/watch?v=A1lgoIQWh4g[/video]
https://www.youtube.com/watch?v=A1lgoIQWh4g

Pour elle, un brûleur spécifique :

Il serait bon dans cette recherche de comparer le rendement de différents modèles de chaudières.
Cela peut se faire simplement en mesurant les températures dans le foyer et dans le conduit de cheminée. (Contrôle de la zurface d'échange efficace)
Plus l'écart est important, meilleur est le rendement.
Il serait possible aussi de comparer l'énergie fournie (débit de gaz) et l'énergie récupérée (débit de vapeur),

Ta chaudière est bien jolie Jacques. Dans ces dimensions, je ne sais pas si la mesure du rendement serait une donnée significative ... L'autonomie par contre te sera certainement utile.
(Ma chaudière horizontale doit avoir un bon rendement car j'ai deux brûleurs à l'entrée et je peux laisser mes doigts dans le coude de sortie au pied de la cheminée )

Le rendement peut conduire à modifier la conception de la chaudière.
Si comme je le suppose il passe très peu de produits de combustion dans les petits tubes,
Ces tubes sont inutiles alors que leur présence réduit le volume d'eau stocké dans la chaudière
et donc diminue l'autonomie.
Bien entendu tout ceci n'est que supposition et n'enlève rien à l'intérêt de cette réalisation.

Bonjour,
Question de néophyte. J'ai cru comprendre que le rendement d'une chaudière est proportionnel à sa surface de chauffe, donc, en théorie, plus elle a de tubes, meilleur son rendement est. Si l'on imagine que le brûleur a la capacité de fournir un nombre de calories suffisant pour aller partout, où est alors le problème ? Trop de tubes ? Brûleur pas assez puissant ?

Bonjour, c'est un raccourci trompeur.
Pour un portion de tube donnée le flux thermique (W/m²) va dépendre de la résistance thermique et de la différence de température entre le fluide chaud et le fluide froid:
Flux= R*( Tgaz-Tfluide). Pour évaluer la puissance échangée on "découpe" le tube en petites tranches et on fait la somme pour chacune des petites tranches d'échangeur.

On s'efforce donc d'avoir une résistance thermique la plus faible possible. La résistance est l'inverse du coeff d'échange
La résistance thermique va être décomposée en trois résistances:
- la résistance d'échange Gaz-paroi intérieure du tube qui dépend surtout du type d'écoulement. On cherche à avoir un écoulement semi-turbulent
- la résistance de conduction au sein de la paroi du tube, elle est négligeable (donc ne pas prendre la tête avec les histoires d'épaisseurs de parois)
- la résistance d'échange paroi-eau. ce dernier mérite un petit commentaire.

On distingue en gros 4 régimes d'échanges paroi-eau
- calme: échange faible; rien ne se passe apparemment
- nuclée: des petites bulles de la taille d'un grain de riz et contiguës sont produites régulièrement; coeff d'échange maximal
- en rafale: le fluide est agité violemment par des bulles énormes produites irrégulierement et en différents endroits; échange faible et risque de blocage en lame vapeur par propagation
- en lame vapeur: un film vapeur entoure une portion de tube. Le coefficient d'échange s'effrondre (un gaz conduit mal la chaleur). On risque fondre le tube

Si vous avez un bouilloire électrique avec un corps en verre c'est facile d'observer au moins les trois premiers régimes

Le calcul précis d'un échangeur est hors de porté des moyens d'un amateur.

En général sur les chaudières de modélisme la longueur de tube est trop faible pour bien épuiser la chaleur du gaz.
Une trop grosse puissance de chauffe peut mettre une petite chaudière en régime de rafale.

Patrick

Bonjour,
Les explications de Patrick sont intéressantes et fournissent des renseignements utiles lors de la conception d'une chaudière.
Pour faire simple:
Comme l'a dit Trompi, le rendement c'est le rapport entre l'énergie fournie et l'énergie transformée en vapeur.
On peut très bien fournir beaucoup d'énergie avec des brûleurs puissants, mettre un tas de tubes dans la chaudière et que la chaleur traverse le tout sans encombre pour ressortir par la cheminée = mauvais rendement.
Si on freine trop pour qu'il y ait plus d'échange, la flamme refoule.
Si le brûleur bouche complètement l'entrée de la chaudière, la combustion est mauvaise car il manque d'air secondaire. A l'inverse, trop d'ouverture entraine un apport d'air secondaire inutile qui refroidit la flamme.
C'est ça qui est passionnant dans activité, c'est pas facile ...