Calculateur_propulsion_vapeurfdr (XLS) - Fichier XLS

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Calculateur_propulsion_vapeurfdr (XLS)

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Coefficients de forme typiques par types de navires  "Coefficient
de bloc
CB ; aussi nommé « coefficient de finesse »" Forme du maître-couple "Trois types ont été sélectionnés ; car le calcul de surface du maître-couple immergé qui en découlent ne sont pas simples. Si votre modèle n'est pas dans la liste ; pensez à la finesse de votre carène ; mais pas à la vitesse du navire. Par exemple  un boutre serait plutôt du type 1 (selon moi)"
Vraquier des Grands Lacs 0.9 3 
Pétrolier VLCC 250  000 tpl 0.842 3 
Minéralier 0.808 3 
Pétrolier 76  000 tpl 0.802 3 
"Cargo polyvalent  lent" 0.8 3 
Pétrolier 35  000 tpl 0.757 3 
"Cargo polyvalent  vitesse moyenne" 0.7 3 
Navire de ravitaillement offshore 0.66 3 
Navire de ravitaillement 0.652 3 
Porte-conteneurs 0.6 3 
Navire de ligne 0.594 3 
Remorqueur portuaire 0.585 2 
Porte-avions 0.578 2 
"Cargo polyvalent  rapide" 0.576 2 
Porte-barges 0.57 2 
Roulier 0.568 2 
Yacht motorisé de haute mer 0.565 2 
Remorqueur de haute mer ou chalutier 0.55 2 
"Liner  chaloupe  pinasse" 0.53 1 
Ferry de haute mer 0.53 1 
Croiseur 0.51 1 
Destroyer 0.51 1 
Frégate 0.47 1 
Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Coefficient_de_bloc   
Gicleurs anglais BuPro 70/30: * N°   Selon « Papette »  Quel débit si l'on adopte un rapport I/D moyen de : Index Valeurs de débit retenues pour le formulaire : Diamètres "En comparaison : les valeurs relevées sur la courbe butane pur  de L. Suykens 1 5 effectif (1500 g/cm2)"   PCI  MJ/kg
Débit en g/h  D S Débit g/h Rapport I/S 1996    Débit g/h  Gaz butane 45.6
 x 0.1 0.0079  0 16 1 15 0.10 19  « Méta » 20
 3 0.15 0.0177 35 1981 35 2 35 0.15 40   
55 5 0.2 0.0314 60 1910 63 3 60 0.20 65   
69 8 0.25 0.0491 100 2037 98 4 100 0.25 100   
83 12 0.3 0.0707 140 1981 141 5 140 0.30 140   
95 16 0.35 0.0962 200 2079 192 6 200 0.35 210   
 x 0.4 0.1257 250 1989 251 7 250 0.40 245   
 x 0.45 0.1590  0 317 8 320 0.45 330   
 x 0.5 0.1963  0 392 9 400 0.50 420   
     Moyenne :  Valeur calculée : 50  Elles sont légèrement supérieures(tant mieux)   
     1996  Valeur choisie : 60     
             
* En France : Butane commercial : 81% butane /19% propane     http://www.cfbp.fr/proprietes-des-gpl/caracteristiques-generales-et-physico-chimiques-n305        
 10°C 1.4 b effectif   Ci-dessous la courbe « tension vapeur saturante » du  butane commercial ; d'après ce site.       
 15°C 1.8 b effectif          
 20°C 2.3 b effectif          
 25°C 2.7 b effectif          
             
« Soudogaz X2000 » de Campingaz :   Butane  140g/h - 1 bar - 1910 Watt    Pression effective sans doute. Soit température 5°C       
  "L. Suykens cite un brûleur Campingaz 130g/h (1 b) au diamètre 0 3 mm (pages 24 .. 27 du pdf / numérotées 10 .. 13)"           
Selon Wilesco : N°8 "Pour les chaudières D : 20  21  22  24"           
                
"Whiskey : tel est le mot de passe protégeant les données de cette feuille "      
Contre les saisies maladroites. Si vous faites sauter la protection .....      
Pression absolue Température d'évaporation  Masse volumique de la vapeur kg/m3 Enthalpie spécifique de l'eau kJ/kg.K Chaleur latente de vaporisation kJ/kg Enthalpie spécifique de la vapeur kJ/kg Chaleur spécifique de la vapeur kJ/kg
1.0 100 0.5900 417.51 "2 257.9" "2 675.4" 2.0267
1.1 102 0.6450 428.84 "2 250.8" "2 679.6" 2.0373
1.2 105 0.7000 439.36 "2 244.1" "2 683.4" 2.0476
1.3 107 0.7550 449.19 "2 237.8" "2 687.0" 2.0576
1.4 109 0.8090 458.42 "2 231.9" "2 690.3" 2.0673
1.5 111 0.8630 467.13 "2 226.2" "2 693.4" 2.0768
1.6 113 0.8630 467.13 "2 226.2" "2 693.4" 2.0768
1.7 114 0.9160 475.38 "2 220.9" "2 696.3" 2.0860
1.8 116 0.9700 483.22 "2 215.8" "2 699.0" 2.0950
1.9 118 1.0230 490.70 "2 210.8" "2 701.5" 2.1037
2.0 119 1.1290 504.71 "2 201.6" "2 706.3" 2.1208
2.1 121 1.1820 511.17 "2 197.3" "2 708.5" 2.1290
2.2 122 1.2350 517.63 "2 193.0" "2 710.6" 2.1372
2.3 123 1.2875 523.64 "2 188.9" "2 712.6" 2.1452
2.4 125 1.3400 529.64 "2 184.9" "2 714.6" 2.1531
2.5 126 1.3920 535.26 "2 181.1" "2 716.4" 2.1608
2.6 127 1.4440 540.88 "2 177.3" "2 718.2" 2.1685
2.7 129 1.4960 546.17 "2 173.7" "2 719.9" 2.1760
2.8 130 1.5480 551.45 "2 170.1" "2 721.5" 2.1835
2.9 131 1.5995 556.45 "2 166.7" "2 723.1" 2.1908
3.0 132 1.6510 561.44 "2 163.2" "2 724.7" 2.1981
3.1 133 1.7024 566.01 "2 160.0" "2 726.1" 2.2051
3.2 134 1.7538 570.58 "2 156.9" "2 727.4" 2.2121
3.3 135 1.8052 575.14 "2 153.7" "2 728.8" 2.2191
3.4 136 1.8566 579.71 "2 150.5" "2 730.2" 2.2261
3.5 137 1.9080 584.28 "2 147.4" "2 731.6" 2.2331
3.6 138 1.9590 588.36 "2 144.5" "2 732.8" 2.2398
3.7 139 2.0100 592.44 "2 141.6" "2 734.0" 2.2464
3.8 140 2.0610 596.52 "2 138.7" "2 735.2" 2.2531
3.9 141 2.1120 600.60 "2 135.8" "2 736.4" 2.2597
4.0 142 2.1630 604.68 "2 133.0" "2 737.6" 2.2664
4.1 143 2.2138 608.38 "2 130.3" "2 738.7" 2.2728
4.2 144 2.2646 612.08 "2 127.7" "2 739.7" 2.2792
4.3 145 2.3154 615.77 "2 125.0" "2 740.8" 2.2855
4.4 146 2.3662 619.47 "2 122.4" "2 741.8" 2.2919
4.5 146 2.4170 623.17 "2 119.7" "2 742.9" 2.2983
4.6 147 2.4674 626.56 "2 117.3" "2 743.8" 2.3044
4.7 148 2.5178 629.95 "2 114.8" "2 744.7" 2.3105
4.8 149 2.5682 633.34 "2 112.3" "2 745.7" 2.3167
4.9 150 2.6186 636.73 "2 109.9" "2 746.6" 2.3228
5.0 150 2.6690 640.12 "2 107.4" "2 747.5" 2.3289
5.1 151 2.7192 643.26 "2 105.1" "2 748.4" 2.3348
5.2 152 2.7694 646.40 "2 102.8" "2 749.2" 2.3407
5.3 153 2.8196 649.53 "2 100.5" "2 750.0" 2.3467
5.4 153 2.8698 652.67 "2 098.2" "2 750.9" 2.3526
5.5 154 2.9200 655.81 "2 095.9" "2 751.7" 2.3585
5.6 155 2.9700 658.73 "2 093.7" "2 752.5" 2.3643
5.7 156 3.0200 661.66 "2 091.6" "2 753.2" 2.3700
5.8 156 3.0700 664.58 "2 089.4" "2 754.0" 2.3758
5.9 157 3.1200 667.51 "2 087.2" "2 754.7" 2.3815
6.0 158 3.1700 670.43 "2 085.0" "2 755.5" 2.3873
6.1 158 3.2198 673.17 "2 083.0" "2 756.1" 2.3929
6.2 159 3.2696 675.91 "2 080.9" "2 756.8" 2.3985
6.3 160 3.3194 678.66 "2 078.9" "2 757.5" 2.4040
6.4 160 3.3692 681.40 "2 076.8" "2 758.2" 2.4096
6.5 161 3.4190 684.14 "2 074.7" "2 758.9" 2.4152
6.6 162 3.4686 686.73 "2 072.8" "2 759.5" 2.4206
6.7 162 3.5182 689.31 "2 070.8" "2 760.1" 2.4261
6.8 163 3.5678 691.90 "2 068.8" "2 760.7" 2.4315
6.9 163 3.6174 694.48 "2 066.9" "2 761.4" 2.4370
7 164 3.6670 697.07 "2 064.9" "2 762.0" 2.4424
7.1 165 3.7166 699.52 "2 063.0" "2 762.6" 2.4477
7.2 165 3.7662 701.96 "2 061.2" "2 763.1" 2.4530
7.3 166 3.8158 704.41 "2 059.3" "2 763.7" 2.4584
7.4 166 3.8654 706.85 "2 057.4" "2 764.3" 2.4637
7.5 167 3.9150 709.30 "2 055.5" "2 764.8" 2.4690
7.6 168 3.9644 711.63 "2 053.7" "2 765.4" 2.4742
7.7 168 4.0138 713.96 "2 051.9" "2 765.9" 2.4794
7.8 169 4.0632 716.28 "2 050.1" "2 766.4" 2.4847
7.9 169 4.1126 718.61 "2 048.3" "2 766.9" 2.4899
8.0 170 4.1620 720.94 "2 046.5" "2 767.5" 2.4951
8.1 170 4.2114 723.16 "2 044.8" "2 768.0" 2.5002
8.2 171 4.2608 725.38 "2 043.1" "2 768.4" 2.5053
8.3 171 4.3102 727.59 "2 041.3" "2 768.9" 2.5104
8.4 172 4.3596 729.81 "2 039.6" "2 769.4" 2.5155
8.5 172 4.4090 732.03 "2 037.9" "2 769.9" 2.5206
8.6 173 4.4582 734.15 "2 036.2" "2 770.3" 2.5256
8.7 173 4.5074 736.27 "2 034.5" "2 770.8" 2.5306
8.8 174 4.5566 738.40 "2 032.8" "2 771.2" 2.5356
8.9 174 4.6058 740.52 "2 031.2" "2 771.7" 2.5406
9.0 175 4.6550 742.64 "2 029.5" "2 772.1" 2.5456
9.1 175 4.7042 744.68 "2 027.9" "2 772.5" 2.5505
9.2 176 4.7534 746.71 "2 026.3" "2 773.0" 2.5554
9.3 176 4.8026 748.75 "2 024.6" "2 773.4" 2.5604
9.4 177 4.8518 750.78 "2 023.0" "2 773.8" 2.5653
9.5 177 4.9010 752.82 "2 021.4" "2 774.2" 2.5702
9.6 178 4.9502 754.78 "2 019.8" "2 774.6" 2.5750
9.7 178 4.9994 756.73 "2 018.3" "2 775.0" 2.5799
9.8 179 5.0486 758.69 "2 016.7" "2 775.4" 2.5847
9.9 179 5.0978 760.64 "2 015.1" "2 775.8" 2.5896
10.0 180 5.1470 762.60 "2 013.6" "2 776.2" 2.5944
      
Nombre d'effets :      
Simple effet 1     
Double effet 2     
Caractéristiques du modèle à partir du réel :      "Les cellules marquées d'un point rouge (en haut  à droite) contiennent un commentaire." 
Donnez l'échelle : 1/12 ème      
Et les caractéristiques du bateau réel :   Caractéristiques du modèle :    
Longueur entre perpendiculaires : 10.00 m   83.3  cm   
Largeur maître couple : 2.39 m   19.9  cm   
Tirant d'eau moyen : 0.93 m   7.7  cm   
Vitesse nominale : 10.0 nd  = 5.14  m/s  1.49  m/s = 5.35  km/h  
   Volume du parallélépipède immergé : 12821 cm3   
Première estimation de la puissance du modèle :       
Donnez la puissance de la machine réelle : 20 kW  Estimation de la « Puissance » du modèle : (11.57 W)   
Réel :       
Surface de la partie immergée du maître couple : 1 m2 2 m2 2 m2    
Surface mouillée (WSA) 30 m2 33 m2 42 m2    
Modèle :       
Surface de la partie immergée du maître couple : 77 cm2 121 cm2 154 cm2    
Surface mouillée (WSA) 2101 cm2 2315 cm2 2947 cm2    
       
Essayons un calcul plus « scientifique » de la puissance du modèle selon les règles :      Certaines lignes « masquées » (hauteur=0) renferment des calculs intermédiaires. 
* La puissance propulsive efficace est égale à la poussée à la coque (butée principale) multipliée par la vitesse du navire.       
* La poussée est égale et opposée à la résistance totale à l'avancement de la carène (Rt).        
* La résistance totale (Rt) est égale à la somme de la résistance de frottement (Rf) et de la résistance résiduaire (Rd) et de quelques autres que nous pouvons négliger en modélisme. Ces résistances dépendent des surfaces « mouillée » et du maître-couple ; donc du type de navire.       
Choisissez le type de navire : "Liner  chaloupe  pinasse"  Coefficient de bloc : 0.530   
  Type : 1 Déplacement : 6.80 dm3 soit 6.80 kg  
   Surface mouillée : 2101 cm2   
Nombre de Reynolds Ry :   Nombre de Reynolds Ry : 1145889.809   
Coefficient de frottement Cf :   Coefficient de frottement Cf : 0.005   
Masse volumique de l'eau en kg/m3   Masse volumique de l'eau en kg/m3 1000.000  Information : arbitrairement la masse volumique de l'eau = 1000 kg/m3 Eau de mer : 1025 kg/m3
   "Résistance de frottement Rf (par le nombre Reynolds  et le coefficient de frottement) :" 1.054 N   
   Résistance de frottement Rf (formule empirique) : 0.927 N  Rf = 2*S*V^2 
   Résistance de frottement Rf (moyenne empirique) : 0.990 N   
   Surface de la partie immergée du maître couple : 76.93 cm2   
   Résistance résiduaire Rd (formule empirique) : 0.83 N  Rd = 49*B*V^2 
   Résistance totale à l'avancement Rt = Rf + Rd : 1.82 N   
   Puissance propulsive efficace : 2.71 W   
A combien estimez-vous le rendement global de l'ensemble propulsif : 20 %      
   Puissance de la machine : 13.53 W   
   Diamètre recommandé pour l'hélice : 54 mm   
Choisissez votre hélice :       
Diamètre hélice : 55 mm      
Pas de l'hélice théorique : 80 mm      
Glissement ou recul : 30 %  Pas réel ou avance effective par tour : 56 mm   
   Vitesse de rotation de l'hélice : 1591 tr/min = 26.52 tr/s  
       
"Whiskey : tel est le mot de passe protégeant les formules de cette feuille  contre les saisies maladroites"       
Si vous faites sauter la protection ..... c'est que vous savez ce que vous faites !       
       
"Après le téléchargement  la feuille sera ouverte en « lecture seule ». Enregistrez une copie  et ré-ouvrez."       
Lien vers un pdf : Explications sur les calculs de carène       
"Vos observations sont les bienvenues  sur le forum."       
       
L'auteur       
       
Réalisé avec le logiciel Libre « LibreOffice »       
       
Vraquier des Grands Lacs       
Pétrolier VLCC 250  000 tpl       
Minéralier       
Pétrolier 76  000 tpl       
"Cargo polyvalent  lent"       
Pétrolier 35  000 tpl       
"Cargo polyvalent  vitesse moyenne"       
Navire de ravitaillement offshore       
Navire de ravitaillement       
Porte-conteneurs       
Navire de ligne       
Remorqueur portuaire       
Porte-avions       
"Cargo polyvalent  rapide"       
Porte-barges       
Roulier       
Yacht motorisé de haute mer       
Remorqueur de haute mer ou chalutier       
"Liner  chaloupe  pinasse"       
Ferry de haute mer       
Croiseur       
Destroyer       
Frégate       
Calculs d'une machine alternative et de la production vapeur      "Les cellules marquées d'un point rouge (en haut  à droite) contiennent un commentaire."
La machine alternative (pour la période la plus active) :      
 Données utilisateur :     
Alésage : 10 mm     
Course : 10 mm   Valeurs calculées et valeurs caractéristiques :  
Nombre de cylindres : 2  Cylindrée totale : 3.00 cm3  
Nombre d'effets : Double effet 2 Puissance indiquée (théorique) :  12.75 W  
Diamètre de la tige de piston : 3 mm  Consommation volumique de vapeur : "4 500 cm3/min"  
Pression admission (effective) : 1.7 b  Masse volumique de la vapeur : 1.496 kg/m3  
Vitesse de rotation : 1500 tr/min  Consommation de vapeur à la minute : 6.73 g/min  
Durée de fonctionnement à pleine puissance : 15 min  Consommation d'eau pendant le fonctionnement à pleine puissance : 101.0 cm3  
Laminage à pleine puissance : 0.5 b     
      
Montée en pression de la chaudière; chauffe au gaz « Butane » :    Valeurs calculées et valeurs caractéristiques :  
 Données utilisateur :   Conditions initiales : 20°C ; 1013 hPa !  
"Volume d'eau inutilisé  à niveau bas :" 60 cm3  "Volume d'eau  à niveau haut :" 161 cm3  
   Pression absolue : 3.2 b  
   Température d'évaporation : 134 °C  
Rendement de la chaudière : 50 %  Chaleur massique de l'eau : 4.18 kJ/kg.°C  
   Quantité de chaleur à fournir à l'eau : 154 kJ  
   Chaleur massique de la masse métallique (Cu+Zn) : 0.38 kJ/kg.°C  
Masse métallique de la chaudière : 0.4 kg  Quantité de chaleur à fournir à la masse métallique (Cu+Zn) : 35 kJ  
   Quantité de chaleur à fournir pour la montée en pression : 188 kJ  
Temps de montée en pression : 5 min  Puissance de chauffe : 628 W  
   Pouvoir calorifique inférieur du combustible « Butane » (PCI)  : 45.60 MJ/kg  
   Masse de gaz à brûler : 4.133 g  
   Débit de gaz pour la montée en pression : 49.60 g/h  
Fonctionnement de la chaudière pendant la pleine puissance :      
    "Valeurs calculées  valeurs caractéristiques et valeurs rappelées :"  
Simple effet   Quantité d'eau à transformer en vapeur : 101 cm3  
Double effet   Chaleur latente de vaporisation  "2 156.9 kJ/kg"  
   Quantité de chaleur à fournir pendant le fonctionnement à pleine puissance : 436 kJ  
   Puissance de chauffe : 484 W  
   Masse de gaz à brûler : 9.553 g  
   Débit de gaz pendant le fonctionnement à pleine puissance : 38.21 g/h  
"La surface de chauffe de la chaudière  et la chauffe au gaz :"      
   "Surface de chauffe de la chaudière   :" 1.68 dm2  
   Débit de gaz le plus grand à satisfaire : 49.60 g/h  
   Débit de gaz d'un gicleur standard : 60 g/h  
   Diamètre de l'orifice du gicleur : 0.2 mm  
   Quantité minimale de gaz à embarquer : 13.69 g  
      
"Whiskey : tel est le mot de passe protégeant les formules de cette feuille  contre les saisies maladroites"      
Si vous faites sauter la protection ..... c'est que vous savez ce que vous faites !      
      
"Après le téléchargement  la feuille sera ouverte en « lecture seule ». Enregistrez une copie  et ré-ouvrez."      
Lien vers un pdf : Explcations sur le calcul de la puissance indiquée      
"Vos observations sont les bienvenues  sur le forum."      
L'auteur      
      
Réalisé avec le logiciel Libre « LibreOffice »      
      
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10      
"Pour que l'ensemble des informations soient utilisables  il faut que les deux feuilles de calculs concernant l'ensemble propulsif soient à jour." 
 
Récapitulatifs des résultats 
Caractéristiques du modèle : 
Échelle : 1/12 ème
Longueur entre perpendiculaires : 83.3  cm
Largeur maître couple : 19.9  cm
Tirant d'eau moyen : 7.7  cm
Vitesse : 1.49  m/s
Estimation de la puissance propulsive : ( 11.57 W )
Type de navire : "Liner  chaloupe  pinasse"
Déplacement : 6.80 dm3
Résistance totale à l'avancement : 1.82 N
Estimation du rendement global de l'ensemble propulsif : 20 %
Puissance de la machine : 13.53 W
Diamètre hélice : 55 mm
Pas de l'hélice théorique : 80 mm
Vitesse de rotation (calculée) de l'hélice : 1591 trs/min
Caractéristiques de la machine alternative : 
Alésage : 10 mm
Course : 10 mm
Nombre de cylindres : 2
Nombre d'effets : Double effet
Cylindrée totale : 3.00 cm3
Fonctionnement à pleine puissance : 
Pression admission : 1.7 b effectif
Vitesse de rotation de l'hélice : 1500 trs/min
Puissance indiquée (théorique) : 12.75 W
Consommation de vapeur à la minute : 6.73 g/min
Montée en pression de la chaudière : 
Montée en pression jusqu'à : 3.2 b absolu
Volume d'eau à chauffer : 161 cm3
Masse métallique de la chaudière : 0.4 kg
Quantité de chaleur à fournir : 188 kJ
Temps de montée en pression : 5 min
Puissance de chauffe : 628 W
Fonctionnement de la chaudière à pleine puissance : 
Quantité d'eau à transformer en vapeur : 101 cm3
Quantité de chaleur à fournir  : 436 kJ
Durée de fonctionnement à pleine puissance : 15 min
Puissance de chauffe : 484 W
La chauffe au gaz Butane : 
Surface de chauffe de la chaudière : 1.68 dm2
Quantité minimale de gaz à embarquer : 13.69 g
Débit de gaz au gicleur : 60 g/h
Diamètre de l'orifice du gicleur : 0.2 mm
 
"Whiskey : tel est le mot de passe protégeant les formules de cette feuille  contre les saisies maladroites" 
Si vous faites sauter la protection ..... c'est que vous savez ce que vous faites !
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