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Auteur Sujet :

[topic unique] Physique - Chimie @ HFR

n°59432960
MaybeEijOr​Not
but someone at least
Posté le 09-04-2020 à 19:36:59  profilanswer
 

Reprise du message précédent :
Bien vu !


---------------
C'est en écrivant n'importe quoi qu'on devient n'importe qui.
mood
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Posté le 09-04-2020 à 19:36:59  profilanswer
 

n°59433184
TZDZ
Posté le 09-04-2020 à 19:57:05  profilanswer
 

Effectivement, mais j'ai un contre-exemple :D
Le Bergapten présent dans l'HE de citron.
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/co [...] Solubility
7.5e-7mmHg (ça me fait mal d'utiliser une unité hors USI).
Bon après je dis que la capsaïcine ne se distille pas, peut-être est-ce une approximation.

n°59433279
_tchip_
Posté le 09-04-2020 à 20:05:24  profilanswer
 

Ca reste plus de 1 ordre de grandeur au dessus.
Idem pour le log de P (solubilité dans l'eau) qui a l'air plus favorable pour ce produit de plusieurs ordres de grandeur.

Message cité 1 fois
Message édité par _tchip_ le 09-04-2020 à 20:39:31

---------------
J'adore la France, dans 20-30 ans y en aura plus.
n°59435940
lefredo197​8
Posté le 10-04-2020 à 07:59:15  profilanswer
 

et faut encore tenir compte de la teneur de ladite molécule. C'est pas parce que c'est odorant qu'il y a beaucoup de chose à extraire.
Et comme souvent la technique est artisanale, je suis pas certain qu'ils aient les installations qu'il faut pour monter à des températures suffisamment élevées.  
Mais il n'y a pas de miracle: si tu veux extraire quelque chose de peu présent avec une installation peu performante, ben t'y arrive pas ;o)

n°59436377
TZDZ
Posté le 10-04-2020 à 09:22:25  profilanswer
 

lefredo1978 a écrit :

Mais il n'y a pas de miracle: si tu veux extraire quelque chose de peu présent avec une installation peu performante, ben t'y arrive pas ;o)


C'est pas le cas pour la capsaïcine : tu la sens très bien en infusion et la méthode pour l'extraire c'est justement l'infusion dans l'éthanol, la distillation... et on jette le distillat :D

_tchip_ a écrit :

Ca reste plus de 1 ordre de grandeur au dessus.
Idem pour le log de P (solubilité dans l'eau) qui a l'air plus favorable pour ce produit de plusieurs ordres de grandeur.


Pas de rapport avec la solubilité a priori car ça ne change rien avec l'éthanol alors qu'elle y est bien soluble.
 
J'ai quand même l'impression qu'il y a une autre raison qu'on ne déduit pas directement de la valeur de Psat à 25°C.

n°59436677
lefredo197​8
Posté le 10-04-2020 à 09:56:49  profilanswer
 

Ben là tu parles de deux méthodes différentes:
Une distillation et une "dissolution" (désolé, les termes correctes m'échappent, ca fait longtemps que je parle plus chimie).  
Si je me rappelle bien, la majorité des molécules sont "entraînées" par la distillation. Si tu fais baigner dans de l'éthanol, c'est pas pareil.  
Si on traite par dissolution, on arrive à récupérer en général une très forte quantité du produit cherché (bon, selon le solvant on peut avoir passablement de trucs non souhaités aussi). Après, faut réussir à le purifier. C'est pas forcément si évident non plus.
Si je me trompe pas, pour avoir le "label" huiles essentielles", il y a un certain type de méthode à utiliser non? Donc tout ne fonctionnera pas. Mais comme je suis quasi sûr que cette "réglementation" n'a pas été mise au point par de "vrais" scientifiques, la nature de la molécule n'est pas considérée. Alors avec une méthode, tu vas avoir des résultats fort différents.

n°59437098
_tchip_
Posté le 10-04-2020 à 10:31:53  profilanswer
 

Oui, si tu parles bien d'extraction à l'éthanol y a des procédés qui sont fonctionnel pour récupérer la caspaicin.

 

Par contre il semble primordial que l'éthanol soit anhydre (le 95° ca marche pas).

 

Si tu as fait des essais ou tu as lu des sources qui disent le contraire il faut les mettre sur la table.


Message édité par _tchip_ le 10-04-2020 à 10:36:35

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J'adore la France, dans 20-30 ans y en aura plus.
n°59437173
TZDZ
Posté le 10-04-2020 à 10:37:20  profilanswer
 

Je ne sais pas, je suis tombé sur un protocole tout simple où on infuse les piments dans l'éthanol, on filtre et on évapore l'éthanol. Visiblement ce qui reste c'est en grande partie la capsaïcine. Ça montre surtout que malgré la solubilité dans le solvant la capsaïcine n'est pas entraînée par la vapeur dans mon idée. Perso j'ai pas accès à de l'éthanol pur mais avec un mélange eau/éthanol la capsaïcine n'est pas présente a priori dans le distillat en tout cas pas de façon sensible. C'est d'ailleurs comme ça que dans des recettes on obtient les saveurs de piments sans avoir le piquant.


Message édité par TZDZ le 10-04-2020 à 10:39:23
n°59437255
_tchip_
Posté le 10-04-2020 à 10:42:25  profilanswer
 

Oui, si tu parles bien d'extraction à l'éthanol y a des procédés qui sont fonctionnel pour récupérer la caspaicin.

 

Par contre il semble primordial que l'éthanol soit anhydre (le 95° ca marche pas).

 

Si tu as fait des essais ou tu as lu des sources qui disent le contraire il faut les mettre sur la table.

 

Pour la Psat a 25°C c'est effectivement une première approximation et la linéarité n'est pas garantie mais ça semble être dans les bon ordre de grandeur


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J'adore la France, dans 20-30 ans y en aura plus.
n°59437824
TZDZ
Posté le 10-04-2020 à 11:25:43  profilanswer
 

Non je n'ai pas de source, mais ça veut dire que les 5% d'eau empêchent l’entraînement de la molécule ?

mood
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Posté le 10-04-2020 à 11:25:43  profilanswer
 

n°59438628
MaybeEijOr​Not
but someone at least
Posté le 10-04-2020 à 12:39:45  profilanswer
 

Je crois que TZDZ veut dire que lors de la phase de concentration (évaporation de l'éthanol) si à la fin on récupère la capsaïcine c'est parce qu'elle ne peut être entraînée par les vapeurs d'alcool et donc a fortiori encore moins par les vapeurs d'eau.

 

Sauf que ces phénomènes ne se font pas du tout dans les mêmes proportions.
Lors d'une extraction solvant tu vas quasiment arriver à épuiser ton produit à extraire assez rapidement alors que lors d'une distillation par entraînement il va te falloir beaucoup de temps pour peu d'extrait.
Les rendements / temps sont très différents.

 

Lors de l'extraction solvant, tu en perds aussi pendant la phase de concentration mais c'est négligeable par rapport à ta quantité extraite. Ici tu évapores une fois le solvant, alors que lors de la distillation par entraînement tu vas répéter plusieurs cycles. Et encore une fois, les rendements obtenus ne sont pas les mêmes.

 

Donc tu ne peux pas conclure que parce qu'une extraction solvant fonctionne (il y a toujours une phase de concentration), l'extraction par entraînement à la vapeur d'eau ne peut pas fonctionner.

Message cité 1 fois
Message édité par MaybeEijOrNot le 10-04-2020 à 12:39:57

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C'est en écrivant n'importe quoi qu'on devient n'importe qui.
n°59439870
TZDZ
Posté le 10-04-2020 à 14:37:46  profilanswer
 

MaybeEijOrNot a écrit :

Je crois que TZDZ veut dire que lors de la phase de concentration (évaporation de l'éthanol) si à la fin on récupère la capsaïcine c'est parce qu'elle ne peut être entraînée par les vapeurs d'alcool et donc a fortiori encore moins par les vapeurs d'eau.


Oui c'est ça !
 

MaybeEijOrNot a écrit :


Lors d'une extraction solvant tu vas quasiment arriver à épuiser ton produit à extraire assez rapidement alors que lors d'une distillation par entraînement il va te falloir beaucoup de temps pour peu d'extrait.
Les rendements / temps sont très différents.
 
Lors de l'extraction solvant, tu en perds aussi pendant la phase de concentration mais c'est négligeable par rapport à ta quantité extraite. Ici tu évapores une fois le solvant, alors que lors de la distillation par entraînement tu vas répéter plusieurs cycles. Et encore une fois, les rendements obtenus ne sont pas les mêmes.
 
Donc tu ne peux pas conclure que parce qu'une extraction solvant fonctionne (il y a toujours une phase de concentration), l'extraction par entraînement à la vapeur d'eau ne peut pas fonctionner.


En fait je vois trois méthodes :
- l'infusion dans le solvant puis l'élimination du solvant (ex. infusion de piments, filtrage puis évaporation de l'éthanol)
- l’entraînement en phase vapeur : le solvant est seul dans le ballon, il est chauffé et la vapeur passe à travers des plantes placées au dessus, puis c'est condensé dans un tube réfrigérant
- la distillation directe : les plantes sont dans le solvant (en phase liquide) qui est évaporé, puis c'est condensé dans un tube réfrigérant

n°59440490
MaybeEijOr​Not
but someone at least
Posté le 10-04-2020 à 15:28:01  profilanswer
 

Tu as la technique Soxhlet aussi, un ballon avec du solvant qui boue, un récipient au-dessus avec la matière à extraire, un réfrigérant. Les vapeurs de solvant passent dans le réfrigérant, condensent, tombe sur la matière à extraire, le niveau de solvant monte dans ce récipient jusqu'au trop plein pendant qu'il diminue dans le ballon. Une fois le trop plein atteint, le solvant du récipient (quasiment tout) retombe dans le ballon. Cela permet de créer des cycles, ce serait plus efficace que l'infusion.


---------------
C'est en écrivant n'importe quoi qu'on devient n'importe qui.
n°59440890
_tchip_
Posté le 10-04-2020 à 16:04:12  profilanswer
 

TZDZ a écrit :

Non je n'ai pas de source, mais ça veut dire que les 5% d'eau empêchent l’entraînement de la molécule ?


Oui, quelques % d'eau dans le solvant peuvent suffisamment changer les propriété du solvant pour le rendre inefficace à l'extraction. Surtout pour un produit comme la caspaicine est très très hydrophobe.

TZDZ a écrit :

En fait je vois trois méthodes :
- l'infusion dans le solvant puis l'élimination du solvant (ex. infusion de piments, filtrage puis évaporation de l'éthanol)
- l’entraînement en phase vapeur : le solvant est seul dans le ballon, il est chauffé et la vapeur passe à travers des plantes placées au dessus, puis c'est condensé dans un tube réfrigérant
- la distillation directe : les plantes sont dans le solvant (en phase liquide) qui est évaporé, puis c'est condensé dans un tube réfrigérant


Le point clés de tes 3 modes de travail  
 
L'infusion, tu vas être dépendant de la solubilité pour obtenir un produit et tu te retrouve avec tous les produits en mélange dans ta solution. Pas possible de faire un tri (sauf distillation ultérieure)  
L’entraînement à la vapeur, tu es dépendant de la pression de vapeur saturante pour obtenir un produit, la différence de pression de vapeur va donner et de solubilité fixe quels produits sont distillés en 1er et tu peux choisir si tu veux plus d'un produit ou d'un autre.  
La distillation directe : tu es dépendant de la température d’ébullition du produit pour obtenir quelque chose, les produits à plus bas point d'ébullition seront distillés les premiers.

n°59441571
TZDZ
Posté le 10-04-2020 à 17:07:14  profilanswer
 

_tchip_ a écrit :


Oui, quelques % d'eau dans le solvant peuvent suffisamment changer les propriété du solvant pour le rendre inefficace à l'extraction. Surtout pour un produit comme la caspaicine est très très hydrophobe.


OK mais en fait ce qui m'intéresse c'est le pourquoi :D
Pourquoi la capsaïcine est très soluble dans un mélange eau/éthanol en phase liquide, mais pas en phase vapeur en gros dans lequel un faible pourcentage d'eau change tout (mais pas en phase liquide).

Message cité 1 fois
Message édité par TZDZ le 10-04-2020 à 17:07:41
n°59442533
_tchip_
Posté le 10-04-2020 à 18:45:01  profilanswer
 

TZDZ a écrit :

OK mais en fait ce qui m'intéresse c'est le pourquoi :D
Pourquoi la capsaïcine est très soluble dans un mélange eau/éthanol en phase liquide, mais pas en phase vapeur en gros dans lequel un faible pourcentage d'eau change tout (mais pas en phase liquide

Je ne pense pas avoir dis ça :o Au contraire, l'extraction est inefficace dans l'éthanol contenant des traces d'eau, parce que l'eau et la caspa ne se mélange ni en liquide ni en vapeur.  
 
Pour comprendre pourquoi une molécule est soluble ou pas dans l'eau il faut voir le concept de polarité : https://fr.wikipedia.org/wiki/Polarit%C3%A9_(chimie)

n°59444390
TZDZ
Posté le 10-04-2020 à 21:36:53  profilanswer
 

Non mais moi je l'ai dit, la capsaïcine est tout à fait soluble dans de la vodka par exemple.

 

Dit autrement, un mélange eau/éthanol peut contenir beaucoup de capsaïcine, mais lors de la distillation la capsaïcine reste dans le résidu, à savoir la phase riche en eau alors que le distillat n'en contient sensiblement pas. C'est ça qui me contrarie :D


Message édité par TZDZ le 10-04-2020 à 21:40:41
n°59447046
_tchip_
Posté le 11-04-2020 à 00:45:06  profilanswer
 

Ok donc tu as un mélange eau/éthanol (~50°) qui contient de la capsaïcine. Il a été obtenu en faisant macérer du piment par exemple.

 

Quand tu as tenté une distillation, tout d'abord tu as remarqué que l'éthanol s'est évaporé en premier et que le liquide recueilli ne contenant pas de capsaïcine.

 

Ensuite l'eau a commencé à s’évaporer et tu n'as pas constaté d’entraînement à la vapeur de la capsaïcine contrairement aux les huiles essentielles.

 

Ce fait te semblait paradoxal car le point d'ébullition de la capsaïcine n'est pas plus élevé que les composants d'une huile essentiel. Nous avons apporté une réponse en disant qu'une pression de vapeur saturante suffisamment élevée conditionne un bon entraînement et les valeurs de la littérature à 25°C sont une première approximation. On a vu que celui de la capsaïcine est très faible alors que ceux des huiles essentielles reste assez élevés.

 

Maintenant ce qui reste à élucider pour toi c'est donc : pourquoi la capsaïcine n'est pas préférentiellement entraînée avec l'alcool puisqu'il est soluble dedans ?  Tu penses que la somme des interactions "répulsion eau-capsaïcine" et "attraction alcool-capsaïcine" auraient du chasser le produit avec l'éthanol malgré le haut point de fusion et la faible pression saturante de la caspaicine ? ai-je bien résumé.


Message édité par _tchip_ le 11-04-2020 à 00:47:48
n°59447761
TZDZ
Posté le 11-04-2020 à 08:44:44  profilanswer
 

En gros c'est ça, mais effectivement avec le recul je pense aussi que la combinaison des températures de fusion et d'ébullition (dont la faible valeur de Psat@25°C est plus ou moins une conséquence) nous indique aussi qu'à 90-100°C la valeur de Psat est plus faible que celles les huiles essentielles usuelles.
 
En fait je me posais au début aussi des questions sur le mécanisme d'entraînement des HE, si c'était sous la forme de vapeur ou de micro gouttelettes.

n°59469230
MaybeEijOr​Not
but someone at least
Posté le 13-04-2020 à 15:15:52  profilanswer
 

Je viens de me rappeler que j'avais vu des études annonçant que la capsaïcine permettait d'améliorer la réponse immunitaire, j'espère que ce n'est pas pour ça que tu t'intéresses au sujet. En effet, même si cela semble vrai chez la souris, ce n'est pas tout le système immunitaire qui en profite, c'est vachement ciblé : les lymphocytes T dans les ganglions lymphatiques du pancréas.
https://www.nature.com/articles/mi201150


Message édité par MaybeEijOrNot le 13-04-2020 à 15:16:06

---------------
C'est en écrivant n'importe quoi qu'on devient n'importe qui.
n°59469344
TZDZ
Posté le 13-04-2020 à 15:28:24  profilanswer
 

Non, c'est plutôt une combinaison d'intérêt scientifique sur le mécanisme de la distillation et les applications en bouffe et en picole.
J'ai d'ailleurs pas spécialement envie d'obtenir de la capsaïcine pure, ça n'a pas trop d’intérêt. C'était un bon exemple pour réfléchir.
On pourrait aussi se demander ce qui se passe avec la caféine :D


Message édité par TZDZ le 13-04-2020 à 16:37:14
n°59477541
nisemonoca​uchy
Posté le 14-04-2020 à 07:09:25  profilanswer
 

Bonjour bonjour bonjour
 
Je cherche à réaliser le bilan thermique d'un bassin extérieur de format rectangulaire, rempli d'eau chlorée et soumis aux éléments extérieurs.
Bah d'une piscine particulière quoi :o
 
Après réflexion, le plus simple est de modéliser la surface de contact entre le bassin et l'eau et de la doter de l'inertie thermique de l'eau du bassin + revêment (béton ~1m).
La perte par convection se réalise à l'interface air/eau. L'eau n'est pas vraiment modélisée.
 
Mon système d'étude est donc :

  • La surface de fond et de côté du bassin, dotée de la T° de l'eau & de l'inertie thermique de l'eau + structure bassin
  • La surface d'interaction air/eau dotée de la T° de l'eau


J'ai noté les éléments suivants :

  • L'énergie entrante est :
  • (1) Le rayonnement solaire *1
  • (2) Une source anthropique si je veux être dans mon jacuzzi un 25 décembre pendant que vous serez dans votre jalousie.
  • L'énergie sortante est :
  • (1) La diffusion dans le sol (de T° constante à >1m de profondeur)
  • (2) Pertes par convection : je considère une loi type Netwon avec h=1000W.m⁻².K⁻¹ *2
  • (3) L'interaction avec le rayonnement solaire (rayonnement de corps noir du revêtemement du bassin, réflexion du rayonnement)
  • (3).a : Je considère que 70% est réémis vers l'atmosphère (ça intègre l'absorption de l'eau, la capacité de réflexion du revêtement, l'effet de serre créé par l'eau du bassin, le coefficient géométrique de forme [une partie du rayonnement réfléchi l'est sur la piscine elle-même])
  • (3).b : 30% est absorbé par le revêtement  (fonctionnement en corps noir). Il le réemet en rayonnement de corps noir de T° celle de l'eau du bassin (le revêtement a la même T° que l'eau) et et sur une surface égale à 2x celle du revêtement (la moitié est rayonnée en direction du sol).


Ce que j'ai négligé pour l'instant :

  • Absorption du rayonnement par l'eau du bassin (bon je l'ai vaguement pris en compte via le coefficient de réflexion de 70% de la surface intérieure du bassin)
  • Influence de la vitesse du vent sur les pertes par convection  
  • Influence de l'hydrométrie et de la pression de l'air sur tout ça.  
  • Pertes par évaporation dans le bassin  
  • Absorption du rayonnement solaire par l'eau (j'ai trouvé des courbes de longueur d'onde absorbée mais pas trouvé une version facilement intégrable et pas une vieille capture d'écran d'un matplotlib).
  • Modifications physicochimiques de l'eau du bassin (évaporation du dichlore, dissipation de la convection libre) : bon vous allez pas pousser non plus hein :o


*1 : Le kif pour trouver les caractéristiques météo, c'est cette BDD :  
European Commission - JRC Photovoltaic Geographical Information System
https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/fr/tools.html
 
*2 : Pour toute la mise à niveau échanges thermique et également pour le coefficient de convection :
http://www.thermique55.com/princip [...] olaire.pdf
 
Qu'en pensez-vous ? Le modèle excel :o donne des résultats crédibles et ne part pas trop en kkuêtes.

Message cité 1 fois
Message édité par nisemonocauchy le 14-04-2020 à 07:13:11
n°59478069
TZDZ
Posté le 14-04-2020 à 08:51:26  profilanswer
 

Où est-ce que tu trouves un h de 1000 exactement ? Ça me semble très, très élevé. En convection naturelle on est plutôt de l'ordre de la dizaine, du coup ça inclut d'autres choses que le transfert à la paroi ?
 
Concernant le rayonnement on ne compte pas ce qui est rayonné vers le sol car les tranches élémentaires de matière sont quasiment à l'équilibre.
 
Pour les résultats je ne sais pas ce que tu cherches mais à cause des hypothèses tu auras une marge d'erreur très importante en sortie.

n°59478253
nisemonoca​uchy
Posté le 14-04-2020 à 09:13:43  profilanswer
 

TZDZ a écrit :

Où est-ce que tu trouves un h de 1000 exactement ? Ça me semble très, très élevé. En convection naturelle on est plutôt de l'ordre de la dizaine, du coup ça inclut d'autres choses que le transfert à la paroi ?


C'est de la convection forcée de l'air, pas la convection naturelle de l'eau. Je ne modélise pas du tout la masse d'eau.
Page 84 http://www.thermique55.com/princip [...] olaire.pdf
 
Edit : en relisant bien, j'avais choisi à l'époque le coefficient tenant compte de l'évaporation de l'eau. Tu as donc raison !
https://i.imgur.com/TkKbHTY.png
 

TZDZ a écrit :

Concernant le rayonnement on ne compte pas ce qui est rayonné vers le sol car les tranches élémentaires de matière sont quasiment à l'équilibre.


Je ne suis pas trop sûr.
 
Si tu raisonnes en géométrie hémisphérique, ta source de chaleur (le bassin) va se dissiper par conduction et rayonnement dans le sol.
De proche en proche, ta tranche [r ; r+dr] va rayonner vers ta tranche [r+dr ; r+2dr] etc. Et à la limite, la température de ton sol est bien celle trouvée par l'effet cave car la trache (n très grand) ( [r+ndr ; r+(n+1)dr] a une surface grande donc un flux surfaceique nul.
 
Par contre tu as raison, il faut que je modélise cette dissipation avec rétroaction dans les couches de sol. Je vais poser les équations (comme décrit plus haut en fait ..)


Message édité par nisemonocauchy le 14-04-2020 à 09:16:08
n°59478642
TZDZ
Posté le 14-04-2020 à 09:47:07  profilanswer
 

C'est pourtant le cas :D
Je ne sais pas trop quoi dire de plus pour expliquer. Le rayonnement est immédiatement réabsorbé, bref ça devient de la conduction. C'est juste un vertige métaphysique, il faut accepter à un moment : le transfert de chaleur dans un solide est bien décrit par lambda grad T.

 

Note bien que typiquement ton h varie quasiment sur un ordre de grandeur selon les conditions environnementales, à vue de nez je parie que c'est lui le facteur le plus important de refroidissement, donc sur tes résultats à la fin tu vas conserver ce type d'incertitude...

Message cité 2 fois
Message édité par TZDZ le 14-04-2020 à 09:50:04
n°59478689
Dæmon
Posté le 14-04-2020 à 09:50:48  profilanswer
 

nisemonocauchy a écrit :

Bonjour bonjour bonjour
 
Je cherche à réaliser le bilan thermique d'un bassin extérieur de format rectangulaire, rempli d'eau chlorée et soumis aux éléments extérieurs.
Bah d'une piscine particulière quoi :o


 
Tu veux obtenir quoi comme info de sortie de ton modele? la puissance chauffante pour mettre ton eau a temperature? :??:
 
 

Citation :

Après réflexion, le plus simple est de modéliser la surface de contact entre le bassin et l'eau et de la doter de l'inertie thermique de l'eau du bassin + revêment (béton ~1m).
La perte par convection se réalise à l'interface air/eau. L'eau n'est pas vraiment modélisée.


hmm. OK. en premiere approximation ca passe mais tu vas en gros negliger les effets du a la distribution de temperature entre surface/fond de la piscine.
Aussi, si tu consideres l'eau et le revetement je les considérais comme deux masses thermiques avec un échange par conduction entre les deux (ou convection naturelle). Si tu prends les deux comme une seule masse thermique ca veut dire que tu consideres que les deux ont la meme temperature. C'est une hypothèse un peu forte imho :o
Pour savoir si la modelisation est possible via une approche dites en "lumped parameter" on regarde generalement: https://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_de_Biot
 
 
Ensuite il faudra gérer les échanges radiatifs car tu va avoir une partie réfléchie a la surface air/eau, une partie absorbée par l'eau, une partie absorbée par le revêtement.
 
 

Citation :

Mon système d'étude est donc :

  • La surface de fond et de côté du bassin, dotée de la T° de l'eau & de l'inertie thermique de l'eau + structure bassin
  • La surface d'interaction air/eau dotée de la T° de l'eau

En terme de variables a gerer :  
 
-T_air: Temperature de l'air [K]
-A_air/eau: Surface d'echange entre l'air et l'eau (surface de la piscine) [m^2]
-T_eau: Temperature de l'eau [K]
-m_eau: masse d'eau [kg]
-cp_eau: capacité thermique massique de l'eau [J/kg/m^2]
-A_eau/revet : surface d'echange entre l'eau et le revêtement [m^2]
-T_beton : temperature du beton [K]
-m_beton : masse de beton [kg]
-cp_beton : capacité thermique massique du beton [J/kg/m^2]
-T_sol : Temperature du sol [K]
-A_beton/sol : surface d'echange entre le beton et le sol [m^2]
 
 
 

Citation :

J'ai noté les éléments suivants :

  • L'énergie entrante est :
  • (1) Le rayonnement solaire *1
  • (2) Une source anthropique si je veux être dans mon jacuzzi un 25 décembre pendant que vous serez dans votre jalousie.

OK.
 

Citation :

  • L'énergie sortante est :
  • (1) La diffusion dans le sol (de T° constante à >1m de profondeur)

conduction [:aloy]
 

Citation :

  • (2) Pertes par convection : je considère une loi type Netwon avec h=1000W.m⁻².K⁻¹ *2

Il va falloir détailler un peu le calcul parce que ca me parait énorme comme coefficient de transfer de chaleur. surtout pour de la convection naturelle et meme forcée (vent).
 
dans mes references, a la louche un chiffre pour la convection naturelle c'est de l'ordre de 1-5 W/m^2/K. La convection forcée avec du vent, ca va peut être taper dans les 10-50 W/m^2/K.
 
si jamais tu lis l'anglais:  
https://people.csail.mit.edu/jaffer/SimRoof/Convection/
 
 
 

Citation :

  • (3) L'interaction avec le rayonnement solaire (rayonnement de corps noir du revêtemement du bassin, réflexion du rayonnement)
  • (3).a : Je considère que 70% est réémis vers l'atmosphère (ça intègre l'absorption de l'eau, la capacité de réflexion du revêtement, l'effet de serre créé par l'eau du bassin, le coefficient géométrique de forme [une partie du rayonnement réfléchi l'est sur la piscine elle-même])

Pour ce parametre il faut regarder du cote du coefficient de reflection/transmission air/eau. malheureusement il va dépendre de l'angle d’incidence de la lumière du soleil avec la surface de ta piscine... ce qui veut dire que ca va dépendre de l’orientation de ta piscine, de l'heure de la journée, de la date (saisons) et bien sur de ta localisation (latitude).
 
une ref pour les equations pour calculer l'angle d'incidence.
https://www.itacanet.org/the-sun-as [...] ar-angles/
 
C'est plus simple si on fait l’hypothèse du zenith parfait ou les rayons du soleil tapent parfaitement perpendiculairement la surface de la piscine. Dans ce cas la avec les indices de refraction de l'eau et de l'air tu peux utiliser:
 
R= [(n_air-n_eau)/(n_air+n_eau)]^2
T= [4n_air*n_eau/(n_air+n_eau)]^2
https://www.brown.edu/research/labs [...] re13_0.pdf
n_air c'est 1 en gros.
n_eau c'est 1.33  
 
donc je trouve que R=2% et T=98% :o
Mais ca va bcp varier avec l'angle d'incidence :jap:
 
 

Citation :

  • (3).b : 30% est absorbé par le revêtement  (fonctionnement en corps noir). Il le réemet en rayonnement de corps noir de T° celle de l'eau du bassin (le revêtement a la même T° que l'eau) et et sur une surface égale à 2x celle du revêtement (la moitié est rayonnée en direction du sol).


une fois que 98% de la lumière passe l'interface air/eau, l’énergie va être absorbée avec une décroissance exponentielle en fonction de la distance parcourue (pour nous ca sera la profondeur de la piscine), la ca devient un petit peut chiant car d'un cote l’absorption de la lumière par l'eau depend de la longueur d'onde des photons, et le de l'autre le spectre du soleil couvre une plage de longueur d'ondes assez grand (+il y l’absorption de certaines plages par atmosphère en elle meme.
 
En gros il faudrait multiplier le spectre de la lumière du soleil par le spectre d’absorption de l'eau:
https://upload.wikimedia.org/wikipe [...] en.svg.png
https://en.wikipedia.org/wiki/Elect [...] _water.png
A la grosse louche : on s'en sort pas trop mal car la plupart du spectre du soleil est dans le visible et l'IR proche (400-1000nm) et l'absorbtion de l'eau est faible dans cette region du spectre. Tant que la piscine ne fait pas plus d'un metre ou deux de profondeur on va négliger l’absorption de l'eau :o
 
 
Une fois arrivée au revêtement, on va supposer que tout est absorbée en chaleur a l'interface eau/béton.
 
Ensuite on peut considérer que le béton va émettre en IR (corps noir) vers l'eau (qui elle va tout absorber sans rien transmettre car dans l'IR lointain le coeff d'absorption de l'eau est élevé.
 
 
 

Citation :

Ce que j'ai négligé pour l'instant :

  • Absorption du rayonnement par l'eau du bassin (bon je l'ai vaguement pris en compte via le coefficient de réflexion de 70% de la surface intérieure du bassin)

voir plus haut. en premiere approximation on peut negliger meme si techniquement c'est calculable :jap:
 

Citation :

  • Influence de la vitesse du vent sur les pertes par convection

oui c'est important et ca va beaucoup influencer ton coefficient d’échange de chaleur h. Si on considere l'écoulement du vent au dessus de la piscine comme turbulent, alors on peut utiliser des correlations qui vont predire le nombre de Nusselt en fonction du Reynolds et Prandtl.
 
quand tu as le Nusselt qui correspond a la vitesse du vent, tu peux calculer h:
h= Nu * k / L
ou k c'est la conductivité thermique de l'air et L une dimension caractéristique de ta surface d’échange.
 
 

Citation :

  • Influence de l'hydrométrie et de la pression de l'air sur tout ça.

en premiere approximation ca n'est pas important. Mais a terme le taux d’humidité de l'air va influencer les propriétés a utiliser (densité, conductivité etc.)
 

Citation :

  • Pertes par évaporation dans le bassin

effecivement, il y a plusieurs facon de prendre cela en compte.  le plus facile c'est de trouver des chiffres sur l'evaporation des piscines résidentielles en mm/jour.
ensuite par simple calcul [mm/j]/[12h de soleil/jour]/[3600 secondes dans 1 h]*[m^2 surface de la piscine]*[rho_eau densite de l'eau]*[H_lv la chaleur latente eau/vapeur en J/kg] tu obtiens les pertes énergétiques (en W) dues a l'evaporation.
 
j'ai trouve cette ref pour les taux d'evaporation mais les modeles/equations sont faits pour les unites imperiales, donc il faut convertir les gallons/inch/mph etc. :D
https://dengarden.com/swimming-pool [...] mming-Pool
 

Citation :

  • Absorption du rayonnement solaire par l'eau (j'ai trouvé des courbes de longueur d'onde absorbée mais pas trouvé une version facilement intégrable et pas une vieille capture d'écran d'un matplotlib).

oui. je viens de trouver ce lien. il y a les data de pleins d'articles de la literature sur le sujet (spectre d'absorption de l'eau)
https://omlc.org/spectra/water/abs/index.html
 
pour le spectre du soleil je vois ce site:
https://www.nrel.gov/grid/solar-res [...] am1.5.html
https://www.nrel.gov/grid/solar-res [...] tmg173.xls
 
la colonne "direct + circumsolar" a l'eair d'etre le spectre au niveau de la mer.
 

Citation :

  • Modifications physicochimiques de l'eau du bassin (évaporation du dichlore, dissipation de la convection libre) : bon vous allez pas pousser non plus hein :o

on commence a enculer les mouches la :o
si il faut gérer les boucles de convection naturelles dans la piscine alors on a vite fait de faire tourner un modele de CFD :o
 

Citation :

*1 : Le kif pour trouver les caractéristiques météo, c'est cette BDD :  
European Commission - JRC Photovoltaic Geographical Information System
https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/fr/tools.html


:jap:
 

Citation :

*2 : Pour toute la mise à niveau échanges thermique et également pour le coefficient de convection :
http://www.thermique55.com/princip [...] olaire.pdf


ici je pense que c'est le plus gros point faible de ton modele et ta plus grosse approximation.
Ca plus la mass thermique du béton qui est associée a celle de l'eau de la piscine si j'ai bien compris :o
 
 

Citation :

Qu'en pensez-vous ? Le modèle excel :o donne des résultats crédibles et ne part pas trop en kkuêtes.


la validation du modele c'est une autre paire de manche :o
C'est un bon debut :D


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n°59478714
nisemonoca​uchy
Posté le 14-04-2020 à 09:52:27  profilanswer
 

TZDZ a écrit :

C'est pourtant le cas :D
Je ne sais pas trop quoi dire de plus pour expliquer. Le rayonnement est immédiatement réabsorbé, bref ça devient de la conduction.


 
 
Je pose l'équation de conducto-rayonnement en sphérique comme décrit  :bounce: On va voir :o
 
Effectivement, le refroidissement par convecto-évaporation c'est la grosse incertitude.  
Et je me doute bien que ça dépend fortement :

  • de l'hygrométrie  
  • de la température de l'air
  • de la vitesse du vent
  • dans une moindre mesure, du profil de vitesse et de turbulence du vent


C'est là dessus que j'aimerais compléter mon modèle.
 
La magie du site web que j'ai cité c'est qu'il donne TOUTES ces données (ok pas la turbulence du vent), au pas horaire, sur n'importe quel site du territoire français.
C'est un outil d'aide aux études photovoltaïque que je dévoie joyeusement.

Message cité 1 fois
Message édité par nisemonocauchy le 14-04-2020 à 09:53:24
n°59478733
nisemonoca​uchy
Posté le 14-04-2020 à 09:53:53  profilanswer
 

Ah attendez vous répondez tous en même temps et éditez vos message :p
Je prends le temps de vous lire tout à l'heure.
 
Merci en tous cas :o

n°59478826
Dæmon
Posté le 14-04-2020 à 10:00:11  profilanswer
 

TZDZ a écrit :

C'est pourtant le cas :D
Je ne sais pas trop quoi dire de plus pour expliquer. Le rayonnement est immédiatement réabsorbé, bref ça devient de la conduction. C'est juste un vertige métaphysique, il faut accepter à un moment : le transfert de chaleur dans un solide est bien décrit par lambda grad T.
 
Note bien que typiquement ton h varie quasiment sur un ordre de grandeur selon les conditions environnementales, à vue de nez je parie que c'est lui le facteur le plus important de refroidissement, donc sur tes résultats à la fin tu vas conserver ce type d'incertitude...


hmm ton rayonnement immédiatement absorbé c'est uniquement valable car l'eau absorbe très fort dans l'IR lointain. et donc la chaleur réémise par le fond de la piscine est absorbée directement au meme endroit.
 
mais par exemple dans le cas de la Terre et de l'atmosphere c'est tout le principe de l'effet de serre: la Terre réémet de l'IR vers atmosphère plus froide. Comme l'air n'est pas opaque a l'IR ces radiations voyagent assez loin jusqu’à être absorbées par l'a vapeur d'eau présente dans l'atmosphere. A partir du moment ou il y a une difference de temperature entre deux objets il y a un flux radiatif qui existe entre les deux.


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n°59479099
Dæmon
Posté le 14-04-2020 à 10:17:19  profilanswer
 

nisemonocauchy a écrit :


 
 
Je pose l'équation de conducto-rayonnement en sphérique comme décrit  :bounce: On va voir :o
 
Effectivement, le refroidissement par convecto-évaporation c'est la grosse incertitude.  
Et je me doute bien que ça dépend fortement :

  • de l'hygrométrie  
  • de la température de l'air
  • de la vitesse du vent
  • dans une moindre mesure, du profil de vitesse et de turbulence du vent


C'est là dessus que j'aimerais compléter mon modèle.
 
La magie du site web que j'ai cité c'est qu'il donne TOUTES ces données (ok pas la turbulence du vent), au pas horaire, sur n'importe quel site du territoire français.
C'est un outil d'aide aux études photovoltaïque que je dévoie joyeusement.


non au contraire ca depend beaucoup du vent et de la temperature de l'air.
 
je vais me coucher la, mais regarde de ce cote :
https://people.csail.mit.edu/jaffer [...] Convection
https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_ [...] tal_plates
https://ahtt.mit.edu/wp-content/upl [...] TTv500.pdf


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n°59479120
Dæmon
Posté le 14-04-2020 à 10:18:41  profilanswer
 

sinon il y a un type qui a visiblement fait sa these de master sur l'evaluation du coefficient de transfer de chaleur par convection + evaporation sur une interface air/eau selon la vitesse du vent :o
 
https://tigerprints.clemson.edu/cgi [...] all_theses


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n°59479869
TZDZ
Posté le 14-04-2020 à 11:13:30  profilanswer
 

Dæmon a écrit :


hmm ton rayonnement immédiatement absorbé c'est uniquement valable car l'eau absorbe très fort dans l'IR lointain. et donc la chaleur réémise par le fond de la piscine est absorbée directement au meme endroit.
 
mais par exemple dans le cas de la Terre et de l'atmosphere c'est tout le principe de l'effet de serre: la Terre réémet de l'IR vers atmosphère plus froide. Comme l'air n'est pas opaque a l'IR ces radiations voyagent assez loin jusqu’à être absorbées par l'a vapeur d'eau présente dans l'atmosphere. A partir du moment ou il y a une difference de temperature entre deux objets il y a un flux radiatif qui existe entre les deux.


Il parle dans son message du rayonnement vers la terre. C'est pour ça que je précise un solide (opaque).

n°59492737
nisemonoca​uchy
Posté le 15-04-2020 à 12:55:19  profilanswer
 

Je vais reprendre la V2, merci pour toutes les Infos.

 
Dæmon a écrit :

 

Tu veux obtenir quoi comme info de sortie de ton modele? la puissance chauffante pour mettre ton eau a temperature? :??:


Oui, cf je suis dans mon jacuzzi un 25 décembre :p

 
Dæmon a écrit :


effecivement, il y a plusieurs facon de prendre cela en compte. le plus facile c'est de trouver des chiffres sur l'evaporation des piscines résidentielles en mm/jour.
ensuite par simple calcul [mm/j]/[12h de soleil/jour]/[3600 secondes dans 1 h]*[m^2 surface de la piscine]*[rho_eau de l'eau]*[H_lv la chaleur latente eau/vapeur en J/kg] tu obtiens les pertes énergétiques (en W) dues a l'evaporation.

 

j'ai trouve cette ref pour les taux d'evaporation mais les modeles/equations sont faits pour les unites imperiales, donc il faut convertir les gallons/inch/mph etc. :D
https://dengarden.com/swimming-pool [...] mming-Pool


Ouuuh ça c'est astucieux je vais regarder.

 
Dæmon a écrit :


ici je pense que c'est le plus gros point faible de ton modele et ta plus grosse approximation.
Ca plus la mass thermique du béton qui est associée a celle de l'eau de la piscine si j'ai bien compris :o


Oui pour simplifier je n'ai pas modélisé l'eau ou l'échange eau/béton. Donc c'est une somme de toutes les inerties thermiques à la t° moyenne pondérée des deux.

 

Par contre je ne comprends pas qu'elle portion de mon message tu cites.


Message édité par nisemonocauchy le 15-04-2020 à 12:56:32
n°59522916
nisemonoca​uchy
Posté le 18-04-2020 à 07:10:42  profilanswer
 

Dæmon a écrit :


j'ai trouve cette ref pour les taux d'evaporation mais les modeles/equations sont faits pour les unites imperiales, donc il faut convertir les gallons/inch/mph etc. :D
https://dengarden.com/swimming-pool [...] mming-Pool


Citation :


Most maps that are available to the public will report evaporation rates in units that aren't necessarily intuitive to use, such as millimeters per month


 [:edhelas:4]  

Citation :


Where:
 
E = Evaporation Rate (Gallons/Day)
A = Pool Surface Area (ft2)
W = Wind Speed Above Pool (mph)
P = Water's Vapor Pressure (mmHG) at Ambient Temperature
T = Temperature (°F)


 [:edhelas:5]  
 
Au jour le jour les physiciens US/UK utilisent vraiment leur système mongol ? Les mmHg franchement :o Les gallons :o les pieds impériaux  [:cerveau dawacube]  
Il font pas trop exploser leurs fusées au décollage (oui je sais c'est pas ça, c'est la floating point arithmetic ou jsais pas quoi) ?  [:s@ms:2]

n°59522921
Dæmon
Posté le 18-04-2020 à 07:21:04  profilanswer
 

Les ingénieurs oui. Les physiciens et la recherche sont bien au systeme SI :jap:
 
tu jongles en permanence avec les conversions d'unite. Les gallons c'est pour les liquides mais pour les gaz généralement c'est en cubic feet.
Pour des plans d'installations industrielles toutes les dimensions sont en feet/inch.
Donc tu as des mesures genre 6'5-5/8". Qu'il faut lire "6 feet 5 inch and 5/8 of an inch".
Autant dire pour les additions/soustractions de distance faut jongler en permanence avec les fractions de 2 et les multiples de 12 [:kiki]


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n°59522924
nisemonoca​uchy
Posté le 18-04-2020 à 07:24:29  profilanswer
 

La misère  :non:  
C'est tellement  la course à l'échalote de celui qui sortira le truc le plus obsolète qu'ils en sont aux mmHg.
 
Les mm de mercure .. et à 20°C j'imagine [:poutrella] Vous pouviez pas faire un effort ? Les inches de Hg à 270°F par ex [:poutrella]

n°59522932
Dæmon
Posté le 18-04-2020 à 07:26:39  profilanswer
 

je parle meme pas des standards pour calculer les dimensions d'un tuyau. genre pour calculer des debits. Quand on te dit que ton tuyau c'est un 1/2", ben ni le OD ni le ID font exactement 0.5 inch.  
En fait il faut savoir de quel type de tuyaux de parles, et de quel "schedule" il fait parti. Selon le type de tuyau ca va correspondre a un OD et une épaisseur différente.
 
Genre le tuyau standard en "schedule 40":
https://www.engineeringtoolbox.com/ [...] -d_43.html
il va avoir un OD de 0.840 inch, une épaisseur de 0.109 inch et un ID de 0.622 inch. [:dawa]
 
facile :)


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n°59522938
Dæmon
Posté le 18-04-2020 à 07:27:46  profilanswer
 

nisemonocauchy a écrit :

La misère  :non:  
C'est tellement  la course à l'échalote de celui qui sortira le truc le plus obsolète qu'ils en sont aux mmHg.
 
Les mm de mercure .. et à 20°C j'imagine [:poutrella] Vous pouviez pas faire un effort ? Les inches de Hg à 270°F par ex [:poutrella]


oui les mm de mercure c'est surtout pour la pression atmosphérique et la pression hydrostatique des colonnes d'eau si je ne m'abuse [:dawa]


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n°59522969
nisemonoca​uchy
Posté le 18-04-2020 à 07:49:34  profilanswer
 

Dæmon a écrit :

la pression hydrostatique des colonnes d'eau si je ne m'abuse [:dawa]


 [:apges:5]
Genre les bars ou les mètres colonnes d'eau ça vous semble pas plus simple. Allalalma ça m'énerve décès le samedi matin.

n°59523004
Dæmon
Posté le 18-04-2020 à 08:10:37  profilanswer
 

J'crois que t'as pas compris comment ca marche. Si ca ne tenais qu'a moi je ferais tout en SI. Et d'ailleurs je converti bcp en SI des le depart pour mettre dans les unites impériales en bout de chaine.
 
Mais en pratique quand t'arrives sur un projet ou tu as un client qui met des documents a disposition... meme si tu n'aimes pas ces unites il faut savoir les manier et les convertir.  
Parfois tu bosses sur des trucs anciens (et la en recherche/science c'est deja plus commun), tout est dans ces unites la. Donc meme si tu fais l'analyse dans les unites SI il faut deja un pre-treatment pour tout mettre en ordre :o
 
 
Dans un papier (francais) des années 60 que j'ai utilise pour ma these, la pression de l'experience était donnée en kg/cm^2 [:pingouino]


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n°59523050
nisemonoca​uchy
Posté le 18-04-2020 à 08:28:30  profilanswer
 

mais si je comprends très bien :o
 
je suis dans un boulot où :
- les cotes sont soit relatives :
  -- au TN qqpart (mais où ?)
  -- à la mer (mais kon fait quoi kan ya des vagues ??) sur le NGF IGN 69
  -- à la mer corse (mais kon fait quoi on fait la sieste ??) sur le NGF IGN 78  
  -- au TN qqpart en relatif flèche orientée vers le bas (et quand le foreur oublie de faire le levé topo de sa plateforme bah t'as aucune idée d'où finit ton pieu  [:jsuistropcon] )
- Les grandeurs sont soient en m (parce que le béton mvoyez c'est précis à 1-2m mvoyez) soit en mm (les métalleux  :sol: )
- Les forces sont données en N, en kg, en T (c'est selon)
 
C'est une histoire d'unité d'usage, c'est bien sûr fondamental dans le fonctionnement du cerveau.
Je dis juste que ça doit être possible sur 1-2 génération de faire évoluer les mentalités correctement. En france on demande encore "1 livre de radis  [:kede]  [:tomatookc]" mais si la balance du commerçant pèse l'étalon de la préfecture de 1kg à 1,334kg ça chauffe pour lui.
 
Après la vraie raison doit être à chercher du côté du protectionnisme économique  [:killterion:4] Si on me demande de construire un bouzin aux USA, je vais bien en chier par rapport à un natif.
Nous on fait pareil avec les eurocodes. Mais les eurocodes c'est la Rolls de la science à la française  [:moonzoid:2]

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