Unité d'énergie (joule, calorie), unité de puissance. Calcul du débit d'eau pour le transfert thermique
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Energie

L'unité de l'énergie légale est le Joule (J)

C'est l'unité ou ses dérivés attribués aux calculs de quantification d'énergie ou de chaleur.

Le Joule étant une unité trop petite pour les besoins usuels, on utilise plutôt le Watt-heure (Wh) ou son multiple le kilowatt-heure (kWh) principalement dans l'utilisation de l'énergie électrique.

Emploi de la Calorie et de la kcal/h
L'emploi de la calorie et de la kcal/h a cessé officiellement le 31 décembre 1977.

Une kilocalorie/heure (kcal/h) (unité non usitée) = 1,163 Wh

Unité de puissance

La puissance est l'unité d'énergie par unité de temps ou énergie en un temps donné.

Unité de puissance légale est le watt (W) - 1 Watt = 1 Joule pendant une seconde

C'est cette unité qui est attribuée aux générateurs d'énergie (moteurs, chaudières, etc.) ou à leurs dérivés tels que les puissances des émetteurs de chaleur (radiateurs par exemple) .

Une chaudière de 300 kW sera équivalent en énergie à 1080 MJ ou 300 kWh.

Attention ceci ne signifie pas la consommation d'énergie (Il faut intégré tous les rendement et autres pour obtenir la consommation d'énergie équivalente)

 
Calcul du débit pour le transfert thermique

Le diagramme ci-dessous permet d'analyser en fonction de la température les évolutions des différentes caractéristiques physiques de l'eau (L'unité, la kcal (4186 J) est employée uniquement dans le but pour facilité la représentation graphique sur la base de 1 dm3 d'eau)

Caractéristiques physiques eau, densité, chaleur massique, volumique, température

Le diagramme suivant permet de visualiser la courbe de vaporisation de l'eau en fonction de la température et de la pression absolue.

Eau, vaporisation, ébullition, température, pression, densité

Le débit du fluide thermique est déterminé par la formule suivante

Débit, fluide, thermique, transfert, énergie, eau, masse, volumique

Avec :

  • q = Débit d’eau en l/h
  • Q = Puissance thermique à transférer en W (radiateur par exemple)
  • p = Masse volumique (Densité) de l'eau sur le circuit en kg/m3
  • c = Chaleur massique de l'eau en kj/kg k
  • DT = Température en °K. (T° départ - T° retour en K)

La température de référence pris en compte dans les éléments de pertes de charge est établie sur la température moyenne entre l'aller et le retour et donc en conséquence du type de distribution thermique (Eau chaude ou eau glacée)

Annotation

Le débit d’eau nécessaire pour le transfert thermique est couramment déterminé par la formule usuelle suivante :

Kcal/h, énergie, fluide, fluides, thermique, débit, eau

  • q = Débit d’eau en l/h
  • Q = Puissance thermique à transférer en kcal/h
  • DT = Température en K.

Dans ce cas plus la température sera élevée et plus la marge d'erreur sera conséquente.

Exemple :

116264 W (soit 100000 Kcal/h) à transférer dans un circuit de distribution d’eau à 90 / 70 K sous une pression de 2.5 bar (valeurs couramment adoptées dans les installations de chauffage)

Le débit d’eau calculé usuellement sera de 5000 l/h

En réalité :

  • La masse volumique de l’eau à 80°C et 2.5 bars = 971.6 kg/m3
  • Chaleur massique de l'eau à 80°C et 2.5 bars = 4.196 kj/kg °C
  • Le débit d’eau réel à faire transiter sera de 5133 litres
  • La marge d’erreur est de 2,66%

 

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