mini chaudière verticale à tubes de fumée

Avatar du membre

Malevthi
Administrateur du site
Messages : 3783
Enregistré le : ven. 28 mai 2010 21:13
Localisation : Digne les Bains (04)
Âge : 53

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar Malevthi » mar. 6 oct. 2015 13:27

Dernier message de la page précédente :

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 ... :D
Le vrai trésor, c'est de transmettre.

Avatar du membre

Zéphyrin
Messages : 1911
Enregistré le : sam. 3 sept. 2011 20:25
Localisation : Essonne
Âge : 70

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar Zéphyrin » mar. 6 oct. 2015 15:21

Patrick, tu en dis trop ou pas assez plutôt!
En général sur les chaudières de modélisme la longueur de tube est trop faible pour bien épuiser la chaleur du gaz.

ceci m'intrigue, car de nombreux vaporistes ont pu expérimenter souvent que les gaz chauds du brûleur à la sortie de la cheminée sont à une température considérablement abaissée, certes pas à la température extérieure, mais parfois supportable à la main, soit vers les 50 à 60°...
et ceci aussi,
donc ne pas prendre la tête avec les histoires d'épaisseurs de parois

mais lorsque la chaleur est très localisée comme avec une casserole mince, on voit les bulles se former directement au dessus des flammes, ce qui n'arrive pas avec un fond diffuseur de chaleur, la minceur de la paroi influe directement sur le régime de l'ébullition.
François, not quite a know-it-all
mes albums Google Picasa
https://plus.google.com/113249908069844921550/posts

Avatar du membre

Malevthi
Administrateur du site
Messages : 3783
Enregistré le : ven. 28 mai 2010 21:13
Localisation : Digne les Bains (04)
Âge : 53

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar Malevthi » mar. 6 oct. 2015 17:23

Zéphyrin a écrit :la minceur de la paroi influe directement sur le régime de l'ébullition.

Ceci inciterait plutôt à ne pas trop réduire cette épaisseur pour mieux répartir l'échange.
Comme je l'ai dit plus haut, je peux laisser longtemps mes doigts dans le bas de la cheminée sans me brûler :o
Le vrai trésor, c'est de transmettre.

Avatar du membre

metal89
Messages : 83
Enregistré le : dim. 5 févr. 2012 14:10
Localisation : Yonne
Âge : 66

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar metal89 » mar. 6 oct. 2015 19:52

Température de sortie de fumée
- il faudrait une mesure avec un thermocouple juste en sortie de tube de fumée pour trancher car les gaz secs sont très peu conducteurs c'est ce qui permet de laisser sa main. C'est le cas des saunas secs par exemple où la température est élevée
- en dessous de 100°C on est en chaudière à condensation ce qui serait un exploit.

L'explication des gaz assez froids en sortie pourrait être qu' ils ne rentraient déjà pas très chauds dans la chaudière avec deux causes : un gros excès d'air au brûleur et des entrées d'air froid parasite au niveau des énormes ouies que l'on voie sur ces chaudières. On peut ainsi avoir un flux de gaz à 300-400°C en entrée et 120-140 °C en sortie, ce qui est déjà honorable me semble-t-il. Avoir des gaz trop froids en sortie nuit au tirage naturel. Dans les foyers bois fermés je crois que les gaz en sortie sont à 700 ou 800°C et on évite de descendre en haut de conduit en dessous de 140-160°C pour éviter la condensation des goudrons.

Epaisseur des tubes
j'ai écris cela parce que j'avais assisté sur un forum anglais à une passe d'arme peu galante entre les tenants des tôles amincies et des tubes spéciaux refraisés comme les canons de fusils et les tenants du standard. L'épaisseur du tube ne joue pas (on n'est pas dans un échangeur de centrale où le moindre pouillème est optimisé et où on utilise de l'acier et non du cuivre) .
Par contre une épaisseur même faible de crasse ou de tartre a un effet néfaste incontestable car la conduction est minable par rapport au cuivre. La conductivité thermique du cuivre est de l'ordre de 390 W/(m.K), celle du calcaire de 1 W/(m.K) . Celle des aciers entre 25 et 45 W/(m.K)
Dit autrement, en théorie 0.2mm de tartre (c'est pas énorme) auront la même résistance thermique que 7.8 cm de cuivre
C'est pas un scoop tout un chacun a pu le constater avec les machines à café ou les bouilloires, ça chauffe plus vite détartré.

Epaisseur des fonds
Concernant les fonds une épaisseur raisonnable est utile pour la tenue mécanique et à la fatigue. L'échange par le fonds n'est d'ailleurs pas négligeable en foyer rayonnant (type brûleur céramique ou charbon). Sur les chaudières verticales ( Upright "Fire Tube" Boilers) industrielles (grues, donkey engines) 60% de la chaleur échangée l'était par les pieds de foyer et le ciel de foyer.
http://www.steamboats.com/museum/engineroom.html

Les conclusions des quelques principe simples d'échanges que j'ai énumérés sont:
- avoir la couverture d'eau la plus importante possible (niveau constant et "poumon vapeur" au-dessus de l'eau petit) pendant tout l'essai.
- avoir un brûleur rayonnant et dont la puissance est adaptée à la chaudière pour se maintenir au mieux de l'échange en ébullition nuclée
- nettoyer correctement la chaudière

au-delà de cela je ne vois guère que de la pratique et des essais pour obtenir une chaudière, jolie, à l'échelle et suffisamment performante. Et c'est là tout l'intérêt. de ce loisir

Patrick

Avatar du membre

Zéphyrin
Messages : 1911
Enregistré le : sam. 3 sept. 2011 20:25
Localisation : Essonne
Âge : 70

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar Zéphyrin » mar. 6 oct. 2015 23:52

Code : Tout sélectionner

et des entrées d'air froid parasite

c'est une explication possible avec des chaudières modèles...même si bien souvent leur rendement n'est pas si mauvais.
pour le calcaire, c'est une évidence, mais il reste le point de l'épaisseur de cuivre, j'ai du mal à me convaincre qu'elle est sans importance sur la production de vapeur.
J'ai fabriqué pas mal de petites chaudières, et je choisis les épaisseurs pour des raisons mécaniques et pas caloriques, si je pouvais prendre du cuivre ultra mince, il me semble évident que leur efficacité serait bien plus grande ! Suis-je vraiment complètement dans l'erreur ?
François, not quite a know-it-all
mes albums Google Picasa
https://plus.google.com/113249908069844921550/posts

Avatar du membre

Auteur du sujet
jacques987
Messages : 883
Enregistré le : dim. 30 mai 2010 09:06
Site Internet
Localisation : Polynésie française
Âge : 74
Contact :

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar jacques987 » mer. 7 oct. 2015 06:32

Bonsoir à tous,
Je ne pensais pas que cette petite chaudière susciterait autant de commentaires, tous vraiment intéressants.
En fait je partage la conclusion de Patrick sauf pour le nettoyage : pas de calcaire chez nous.
D'autres essais ont montré qu'on passe facilement de 0 à 2 bar (moins de 5 minutes désormaiss - amélioration possible avec un brûleur céramique), qu'il est possible en "jouant" avec la vanne quand la soupape se manifeste juste avant 3 bars, de régler la pression d'utilisation ... Il restera un jour à en construire une autre (sans tube central cette fois, avec moins de tubes à fumée mais plus gros) et avec une pompe pour garder le plus longtemps possible le niveau.
Et un projet de plus !

Avatar du membre

jacky241
Messages : 731
Enregistré le : sam. 25 févr. 2012 20:54
Localisation : isere
Âge : 63

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar jacky241 » mer. 7 oct. 2015 09:01

bonjour à tous,

après de nombreux tests sur des chaudières fabriquées avec des méthodes et matériaux différents ( cuivre ,inox) je rejoins Patrick sur ses remarques personnelles sachant que nous parlons de modèles réduits .
diminuer l'épaisseur d'un tube de corps de chaudière n'a que très peu d’intérêt et présente un risque important pour la sécurité de l'ensemble , il est préférable de faire une bonne isolation externe (corps et fonds compris) pour conserver les calories produites
avoir une chaudière très "fine" et utiliser l'eau du robinet de certaines régions est une aberration
croire qu'une chaudière cuivre sera très supérieure à l'acier est faux , la durée de vie d'une chaudière acier de bonne épaisseur et bien entretenue est très supérieure à ce que l'on imagine , il y a beaucoup d'idées reçues sur le sujet.
pour produire une vapeur à pression stable il faut un niveau d'eau moyen constant ce qui implique pour les ensembles pourvu d'une pompe d'alimentation une introduction permanente proportionnelle à la consommation du moteur , il faut tenir compte de se paramètre dans le calcul de la puissance de chauffe

cordialement
jacky

Avatar du membre

metal89
Messages : 83
Enregistré le : dim. 5 févr. 2012 14:10
Localisation : Yonne
Âge : 66

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar metal89 » mer. 7 oct. 2015 09:02

--> Zéphyrin
Il ne s'agit pas à proprement parler d'erreur (qui a une connotation très péjorative) mais de priorités de traitement et d'ordre de grandeur des paramètres influents:
- par exemple on a tout intérêt à sérieusement isoler la chaudière, coiffe comprise, (qui risque d'être très moche c'est vrai) et on gagnera en efficacité. Par exemple les pertes par la peau extérieure (virole) c'est en quelque sorte prendre une double peine. C'est de l'eau chauffée par l'échangeur à fumée qui met en température la paroi en cuivre et qui libère sa chaleur
- on aura aussi avantage à placer en sortie de prise vapeur une sécheur sous forme d'une petite galette de tube fin dans la coiffe par exemple ou une épingle dans le tube central. On épuise un peu plus le potentiel des fumées mais surtout on produira de la vapeur sèche qui est mauvaise conductrice de la chaleur. Conséquences: on aura moins de pertes et moins de condensation dans les tuyauteries, le moteur recevra une vapeur de bonne qualité

Je vais regarder si je retrouve des éléments sur les différents coeff. d'échange dont j'ai parlé pour fixer les idées et bien comprendre où se trouvent les paramètres les plus influents.

Patrick

Avatar du membre

Zéphyrin
Messages : 1911
Enregistré le : sam. 3 sept. 2011 20:25
Localisation : Essonne
Âge : 70

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar Zéphyrin » mer. 7 oct. 2015 11:19

Mais je suis bien d'accord avec tout ça, le tartre, l'échantillonnage des matériaux, je redis bien que je construis en choisissant les propriétés mécaniques d'abord, le niveau, les pompes, l'isolation et tout le toutim, (la conductivité thermique est bien sûr dans les deux sens, d'où certains avantages de l'acier !).
le seul point qui me fait vraiment tiquer est cette question de l'épaisseur... mais qui est très théorique puisque l'épaisseur est imposée pour des raisons mécaniques !

PS
en fait c'est plus la masse de cuivre à chauffer et à maintenir à température pour une petite chaudière comme celle de Jacques qui me font réagir Les calories nécessaires imposent un brûleur gaz pour maintenir 2-3 bar.
Jacques, Je suis sûr que ta nouvelle chaudière ( moins de tubes, plus gros, niveau constant etc. ) serait meilleure...
et heureusement qu'il y a tes réalisations pour qu'on puisse discuter...les constructeurs ne se bousculent pas en ce moment !
François, not quite a know-it-all
mes albums Google Picasa
https://plus.google.com/113249908069844921550/posts

Avatar du membre

metal89
Messages : 83
Enregistré le : dim. 5 févr. 2012 14:10
Localisation : Yonne
Âge : 66

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar metal89 » mer. 7 oct. 2015 22:06

Bonsoir,
pour les curieux j'ai mis quelques chiffres sur mes allégations (voir PJ) . Rien de compliqué, les formules sont archi-simples et il n'y a pas de maths.
L'avantage c'est que cela amène quelques ordres de grandeur sur les phénomènes en jeu.

Deux petits points que je n'ai pas développés et qui sont souvent mal interprétés:
- la mise en chauffe de la masse de la chaudière représente une consommation faible par rapport à la totalité de l'énergie qui sera dépensée pour la vaporisation. Donc entre une chaudière qui pèse 3kg et une autre 4 kg on est dans l'épaisseur du trait de crayon.
- le maintien en température, sans production de vapeur, ne dépend pas de la masse d'eau et/ou de cuivre mais uniquement des échanges thermiques entre la source froide (environnement) et les sources chaudes (fumées, peau extérieure de la chaudière). A titre d'exemple une maison de 90m² a, je crois, une masse de matériaux de 40 tonnes et on la maintient en température avec une puissance ridicule eu égard aux surfaces d'échange.

Bon, ceci dit c'est quand même un hobby alors du moment que le sifflet vapeur chante bien et que le moteur crachote joyeusement que demander de plus?

Amicalement, Patrick
Fichiers joints
Blooo chaudière.pdf
(68.23 Kio) Téléchargé 56 fois

Avatar du membre

Zéphyrin
Messages : 1911
Enregistré le : sam. 3 sept. 2011 20:25
Localisation : Essonne
Âge : 70

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar Zéphyrin » jeu. 8 oct. 2015 00:02

Merci Patrick pour toutes ces infos...
François, not quite a know-it-all
mes albums Google Picasa
https://plus.google.com/113249908069844921550/posts

Avatar du membre

Auteur du sujet
jacques987
Messages : 883
Enregistré le : dim. 30 mai 2010 09:06
Site Internet
Localisation : Polynésie française
Âge : 74
Contact :

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar jacques987 » jeu. 8 oct. 2015 06:19

Bonsoir,
Encore un excellent document ...
J'ai noté dans ton message :
la mise en chauffe de la masse de la chaudière représente une consommation faible par rapport à la totalité de l'énergie qui sera dépensée pour la vaporisation

et c'est bien vrai.
En partant de cette chaudière, j'avais refait les calculs en remplaçant les 30 tubes de 3x4 par 6 tubes de 6x8 avec un gain de 90 g environ. La capacité en eau augmente un peu mais son incidence est plus forte (4,18kJ/kg au lieu de 0.39 ou 0.38 pour le cuivre ou le laiton).
Au final, à quelques W/h près, le brûleur conviendrait.

Avatar du membre

jacky241
Messages : 731
Enregistré le : sam. 25 févr. 2012 20:54
Localisation : isere
Âge : 63

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar jacky241 » jeu. 8 oct. 2015 09:01

bonjour à tous,
j'ai beaucoup de respect et de reconnaissance pour ce que j'ai appris des anciens et je suis content de voir que l'on puisse remettre en question certaines habitudes qu'ils nous ont transmises , c'est pour moi le moyen de montrer que nous voulons poursuivre leur travaux dans le but de progresser. reconnaissons que fabriquer une chaudière et vouloir absolument appliquer la logique de diminuer l'épaisseur des matériaux et augmenter le nombre de tubes ne donnent pas le meilleur résultat pour un fonctionnement correct de nos ensembles.
je suis certain que ceux qui ont pu faire des tests concrets me rejoindront sur ce point
trop souvent nous voulons appliquer les lois de la physique en oubliant l'environnement , il est simpliste de vouloir utiliser les règles de calcul d'une chaudière de 20t avec une de 5kg
nous confondons souvent maquette et modèle réduit , le grand plaisir pour nous tous est d'essayer de rapprocher ces deux domaines si différents et tellement passionnant.
le partage et l'expérimentation des théories des uns et des autres est le meilleur moyen d'évoluer en prenant du plaisir , merci à tous ceux qui s'investissent pour notre passion commune
cordialement
jacky

Avatar du membre

Trompi
Messages : 928
Enregistré le : ven. 28 mai 2010 22:44
Localisation : Ecrammeville
Âge : 77

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar Trompi » jeu. 8 oct. 2015 18:15

C'est bien de se préoccuper des coefficients de transmission thermique des matériaux, mais je ne pense pas que
ce soit de 1° nécessité pour la réalisation d'une chaudière performante.
La transmission de l'énergie (produits de combustion) au corps de chauffe se fait par rayonnement et convection.
Quelqu'un a déjà dit que les gaz chauds circulant dans les tubes de fumées transmettent plus d'énergie lorsque l'écoulement est en régime turbulent et évidemment plus faible en régime laminaire.
Pour un gros tube unique, il peut-être intéressant de placer une bande de tôle de largeur inférieure au diamètre du tube vrillée ou hélicoïdale.
Ex. L'air au repos est isolant alors que l'air en mouvement est conducteur.
Le seul verdict c'est la T°C de fumée dans le tube de sortie et pas au-dessus (à la sortie du corps de chauffe ) et ensuite le rapport énergie fournie/énergie récupérée
Rien ne sert de chauffer si ça veut pas tourner

Avatar du membre

le PIF 30
Messages : 1689
Enregistré le : mer. 2 févr. 2011 19:31
Localisation : Cévennes
Âge : 67

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar le PIF 30 » ven. 9 oct. 2015 07:34

:D Bien l'bonjour;
Un exemple de ce que nous dit Trompi :
Dans mon camping-car, mon "frigo" fonctionnant au gaz ( mes pas que ); L'échange de chaleur antre les gaz et le liquide caloporteur, ce passe dans une cheminé qui a dans sont intérieur un serpentin pour ralentir les dit gaz.
Sans ce serpentin , le frigo ne fonction plus correctement ( mauvais échange ).
@ + pif, au plaisir de vous lire
Le flux et le reflux me font marée (Devos)

Avatar du membre

Michel
Messages : 2018
Enregistré le : jeu. 3 juin 2010 21:28
Localisation : 52
Âge : 64
Contact :

Re: mini chaudière verticale à tubes de fumée

Message non lupar Michel » ven. 9 oct. 2015 12:08

Ave Jacques !
meme si que j'ai pas tout compris , pourquoi que t'a pas fait comme ça ?
CHAUDIERE ANNULAIRE.gif

perso , je peut plus rien faire ( avc )
Michel


Retourner vers « Chaudières (fabrications perso) »

Qui est en ligne

Utilisateurs parcourant ce forum : Aucun utilisateur enregistré et 1 invité