Le refroidissement ⇒ refroidisseur contre courant et conductivité thermique inox

[guillaume_appartach]

Bonjour,

je me pose des questions sur la faisabilité de réaliser un refroidisseur à contre courant inox "maison".
Mon idée actuelle consiste à utiliser des tuyaux inox d'un mètre chacun, posés cote à cote, reliés par des raccords en silicone pour avoir une structure en accordéon (MM par exemple avec 8 tuyaux), le tout mis dans un tuyau plastique.

Je me demande si ce système est viable dans le sens où la conductivité thermique du cuivre est largement supérieure à celle de l'inox. Le cuivre permet d'échanger facilement la chaleur, ces échanges de chaleur sont ils réalisables avec du 100% inox ou bien est ce que je saisis mal cette notion de conductivité thermique ?
Si l'inox met plus de temps à chauffer, il ne constitue que la paroi d'échange, car c'est l'eau de refroidissement qui va se réchauffer à son contact. Est ce que cela signifie que l'eau se réchauffera moins au contact d'un tube en inox et plus au contact d'un tube en cuivre de même température ? A priori l'inox et le cuivre ont des capacités calorifiques assez semblables.

Il faudrait peut être attendre que le moût chauffe le tuyau, avant de commencer à le faire circuler le risque serait que le moût arrive au bout du refroidisseur sans que le tuyau inox ait fini de chauffer. Mis à part ce point, un tel refroidisseur est il réalisable ?

A priori on trouverai des échangeurs à plaque utilisés dans l'industrie alimentaire en 100% inox, une piste serait d'utiliser des parois les plus fines possibles pour faciliter les échanges ainsi qu'une longueur plus importante.
Si vous avez des informations ou des retours d'expérience, je suis intéressé, j'ai trouvé quelques informations ici, mais qui ne m'ont pas suffit pour comprendre comment ces échanges de chaleur fonctionnaient :
ftopic9509.html

Merci,

Guillaume

[Penn-Maen]

Dans le désordre :
le cuivre va permettre, toutes choses étant égales par ailleurs, un transfert thermique plus rapide que l'inox, donc un meilleur échange.

L'usage de l'inox en agro, ce n'est pas pour des raisons thermiques, mais simplement pour des raisons d'entretiens.

Si tu réalises un échangeur tout inox, tu obtiendras un échangeur de plus grandes dimensions qu'un "tout cuivre". Si ton échangeur est trop court, il te faudra jouer sur les débits, mais cela ne fonctionne que dans une certaine limite (en dessous d'une certaine valeur, tu vas te retrouver en régime laminaire, donc mauvais échange).

La capacité calorifique est, comme son nom l'indique et en simplifiant, la capacité d'un corps à stocker une certaine quantité d'énergie sous forme de chaleur. Plus ce coefficient est important, plus ce corps stockera des calories. Dans un milieu identique (du moût par exemple), plus le corps stocke des calories (et comme ça "stocke", ça ne diffuse pas).

Il faudrait peut être attendre que le moût chauffe le tuyau, avant de commencer à le faire circuler le risque serait que le moût arrive au bout du refroidisseur sans que le tuyau inox ait fini de chauffer.

à ma connaissance, tous les échangeurs sont dimensionnés "en régime établi" (sauf quelques cas très très particuliers).

Plus une paroi est fine, plus le transfert sera efficace. Mais il y a aussi les phénomènes de "couches limites" dont il faut tenir compte (avoir un échangeur avec des parois de 1 µm d'épaisseur ne sert à rien si la couche limite avoisine les 5 mm).

Pour faire un dimensionnement d'échangeur, cherche sur internet les termes "méthode du NUT", "Nombre d'Unités de Transfert", "Reynolds", etc...

A priori on trouverai des échangeurs à plaque utilisés dans l'industrie alimentaire en 100% inox,

Mis à part ce point, un tel refroidisseur est il réalisable ?

je confirme

PS : un échangeur peut être réalisé avec pratiquement n'importe quelle matière (inox, cuivre, alu, plastique, textile, or, diamant [c'est plus cher]). On choisi le matériau en fonction des contraintes. Et il vaut mieux se concentrer sur le dimensionnement correct d'un échangeur plutôt que ses matériaux quand on n'a pas de contraintes particulières, sachant que la matière conditionne les performances.

Bon, je ne suis pas certains d'être clair, le WE a été dur...

[guillaume_appartach]

Merci beaucoup pour cette réponse très détaillée et ces pistes. Ce n'est pas forcément très clair pour l'instant, mais mon WE aussi a été difficile, surtout le moment entre la fin de la Paris Beer's Week à 3h du matin et dimanche début d'après midi, fin du mal de crane.

Je laisse les diamants pour les bijoux, l'or a une bonne conduction de chaleur, une excellente résistance à tout ce qui corrode : dès que j'ai gagné à l'euro million je vous fait un tuto là dessus.

Les formules de calcul sur les refroidisseurs coaxiaux ont l'air très complètes : le sujet a été creusé et bien développé : ça fait plaisir. Je vais devoir revoir quelques bases de physiques avant de m'y replonger et trouver les infos sur l'inox et le cuivre pour voir si j'arrive à en sortir quelque chose tout seul.

Ce que je retiens c'est que c'est donc bien réalisable en inox, que l'efficacité à longueur égale sera moindre mais avec l'avantage de l'entretien sur de l'inox par rapport au cuivre. L'encombrement et le coût vont s'en ressentir, mais il y a de toutes les façons une limite à la taille de l'échangeur au delà de laquelle l'apport de l'augmentation de la taille à cette efficacité devient très faible : à déterminer.
La conclusion risque d'être que la meilleure façon d'utiliser l'inox est un refroidisseur à plaque, très compact, par rapport à un circuit inox de plus de 15 mètres à garder en appartement : à confirmer avec les formules.

Bonne nuit à tous,

Guillaume