Mini chaudière à tubes bouilleurs

Bonjour,

J'ai réfléchi a de nouveaux modèles de chaudières à tubes bouilleurs.
Le but pour moi est d'améliorer la production de vapeur de mon mini groupe.

Voir post :
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Je n'ai pas fait de film mais j'ai effectué des essais avec une hélice de 40 mm pas 40 dans l'eau et, bien que la chaudière à tubes de fumée tienne bien la pression,  je ne tiens pas le régime plein pot du moteur après quelques minutes de fonctionnement. Je pense que cela est peut-être du à la diminution de la surface de chauffe de ce type de chaudière avec la diminution du niveau de l'eau.
Le type de chaudière à tubes bouilleurs conserve une surface de chauffe à peu près constante sauf au niveau de la cheminée centrale.

Un premier modèle issu de mes études :

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Cuve diamètre 48 x 50 mm hauteur 91 mm remplie à 75 % soit environ 110 cm3
12 tubes bouilleurs de 4 x 3 mm soit avec la cheminée diamètre 14 x 12 et le fond, une surface de chauffe d'environ 88 cm2.
Ce n'est pas énorme mais tout de même à peu près constant. Et j'attend beaucoup de l'efficacité supposée des tubes bouilleurs.
Par comparaison, le modèle à tubes bouilleurs a aussi 110 cm3 et sa surface de chauffe varie entre environ 116 et 46 cm2.
Donc ce modèle réalisable avec mon stock serait un bon modèle de comparaison entre deux types différents pour le même moteur de 0.8 cm3 et le même brûleur gaz.
Je pense que ce modèle que je vais mettre en fabrication.

Sinon voici d'autres versions étudiées :

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Même cuve et toujours 12 tubes bouilleurs mais 9 qui remontent en cuve en 3 dans la cheminée qui passera en tube de 14 x 16 donc toujours environ 105 cm3 d'eau utiles pour environ 120 cm2 de surface de chauffe sachant que la aussi cette dernière va un peu diminuer un peu avec le niveau d'eau.

Et aussi :

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Avec ce modèle, en cuvant (La chaudière bien sûr!) avec un tube de 60 x 58 mm et 12 tubes bouilleurs dont 6 en cuve et 6 en cheminée qui passerait en tube de 22 x 20 (Car on ne peut pas plus), on parviendrait à 170 cm3 de volume utile et 156 cm2 de surface de chauffe.
Ce modèle serait très appréciable également pour augmenter l'autonomie mais un peu plus gros et un peu plus lourd. A voir plus tard.

Le premier modèle entre donc en fabrication car les tubes et le fond sont réalisés :

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Une petite galère car le rayon de courbure est d'environ 5 mm courbé manuellement sur un mandrin à gorge et il a fallu deux recuits pour y arriver sans trop d'écrasement.

La suite à suivre mais je suis ouverts aux critiques, remarques, suggestions et autres conseils aussi ne pas hésiter.
A bientôt.
Brubru

Bonjour,

J aime bien tes idées et surtout ta volonté de faire des essais,c est vraiment comme cela que je conçois le modélisme.
Tu devrais demander a Jacques 987 quelle est la surface de chauffe de sa chaudière,ses moteurs ont une cylindrée très proche de la tienne,cela te donnera une base fiable.
Visiblement sa chaudière tient la pression correctement avec ses petits moteurs.

Effectivement, je me suis beaucoup inspiré de ce que Jacques a fait et partage au travers de son site formidable. Tout y est très bien décrit et détaillé avec force de schémas cotés. Encore merci à lui.
Je ne sais pas de quelle chaudière tu parles mais sa chaudière à tubes de fumée, si elle est un peu moins grande en capacité, en revanche sa surface de chauffe est plus importante du fait du nombre de tubes diamètre 3 x 4 soit 30 qui font avec la cheminée plus de 2 dm2.
Ceci explique certainement cela.
Encore une fois, mon but est de tester l'efficacité des tubes bouilleurs pour un volume d'eau et une surface de chauffe équivalents.
Mais peut-être fais-je fausse route. A voir.

A+

Hello,
Ton idée est intéressante mais je pense qu'à un moment donné, le niveau d'eau baissant dans la chaudière, les tubes bouilleurs vont être de plus en plus découverts. Le mouvement de convexion à l'intérieur des tubes risque d'être contrarié par la différence excessive de hauteur entre l'extrémité du tube et le niveau de l'eau. Malgré tout ce projet est plutôt innovant et je vais suivre avec intérêt les essais qui suivront la construction de cette chaudière.

Dans mes calculs de surface de chauffe, pour les tubes bouilleurs, je n'ai pris que leur surface présente dans le foyer (total + cheminée + fond).
Celle des parties de tubes dans la cuve n'est pas décomptée puisque je n'ai aucune idée de son éventuelle contribution car noyée. Aussi tant que la chaudière conserve sa garde, tout devrait bien aller. Non?
Dans le doute, j'avait également pensé à raccourcir leur longueur en cuve comme on le fait sur les chaudières horizontales, donc la sortie juste un peu plus longue que l'entrée soit au max la hauteur mini de garde pour privilégier justement ce mouvement de convection.
Il est encore le temps de faire, qu'en penses-tu?
Pour être puriste, l'idéal serait d'avoir une chaudière à fond démontables pour tester les deux versions après recoupe. Je sais que certains y ont réfléchis mais des brides étanches qui tiennent la pression à cette échelle????

A+

Il n' y a pas à proprement parler de tubes bouilleurs. Seules les boucles dans le foyer jouent ce rôle. La partie verticale immergée dans la cuve ne contribue pas à l' évaporation étant à la température de l' eau.
Le concept est original mais je vois mal un siphon thermique s' établir. En fait la vapeur générée dans les boucles basses situées dans le foyer a probablement autant de chances de s'échapper par la partie courte que longue, bloquant toute circulation... Pass sûr mais à mon avis un risque.
Les essais sont attendus avec impatience...

J'entends bien ce que tu dis mais pourquoi cela fonctionnerait-il sur une chaudière horizontale et pas sur une verticale?
Et pourquoi cela fonctionne sur ce type de chaudière verticale?Certes, les tubes remontent par la cheminée.
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La grande différence sur les deux modèles que tu cites es que les tubes bouilleurs sont exposés à la flamme sur toute leur longueur et l' évaporation s' y poursuit. Dans ton modèle la majeur partie de ce que tu appelles tubes bouilleurs est à la température de l' eau...
Mais je peux avoir tort...

Bonjour,

Oui, c'est vrai que cette partie immergee n'apporte rien à priori.
Dans le doute, je vais recouper les tubes afin que la partie la plus longue reste dans le niveau de garde d'eau de la cuve.

A+

Bonjour Brubru,

Désolé de venir freiner ton enthousiasme mais, si la conception montrée sur la revue est performante, la tienne ne me parait pas la bonne.
Comme dit plus haut les tubes qui trempent dans l'eau n'apportent rien, même en les recoupant.
L'eau a besoin d'une différence de pression pour circuler. Cela se produit quand il y a une différence de température (et de niveau) entre l'entrée d'eau (plus froide et plus lourde) et la sortie de vapeur (plus chaude et légère, c'est l'effet thermosiphon).
Or dans ton projet, seules les boucles sont chauffées. Le niveau où l'eau commence à chauffer et celui où elle finit de chauffer sont les mêmes (ce qui dépasse des tubes dans l'eau ne compte pas). Ce qui va se produire, c'est qu'au début il y aura de l'eau dans les tubes, la vapeur va les vider (par les deux bouts !). Ensuite les boucles seront très chaudes, ce qui perturbera fortement l'entrée d'eau neuve (caléfaction bien connue d'Henri et Léon Serpollet).
Ta chaudière produira de la vapeur, il n'y a pas de doute. Mais le rendement ne sera pas au rendez-vous.
Je ne veux surtout pas te décourager à chercher, expérimenter, c'est ce que je fais aussi, et j'essuie souvent des échecs !
Pour le pliage des tubes sur un faible rayon, il faut les boucher à une extrémité, les remplir de sel fin bien tassé, refermer l'autre bout et les plier. Une fois fait, on débouche, on vide et si ça ne sort pas, le sel va fondre en trempant les tubes dans l'eau.
Bonne suite

Ok, j'ai bien compris et je vais revoir mes copies et retravailler le sujet.
Je connaissais cette technique de cintrage pour l'avoir employe mais au sable tres fin mais par sur des tubes de 3 interieur.
Mon but est toujours le même :
Une chaudière verticale la plus petite possible et optimisee en capacité et surface de chauffe.
A+

Tes tubes bouilleurs ne sont pas perdus. Il suffit de courber l'autre bout et construire celle de la revue. Elle doit être déjà très correcte. Elle acceptera une bonne variation du niveau d'eau, même si elle perd un peu de surface de chauffe au fur et à mesure de la vaporisation. Il ne faut pas oublier le tube surchauffeur qu'on voit enroulé dans la cheminée, rien ne se perd ...

Oui, merci de votre aide à tous.
J'y avait réfléchis et je dois voir si leur longueur est encore acceptable.
En fait je pense étudier 2 modèles en // en cherchant l'optimisation  capacite/surface de chauffe. Ce modèle a tubes de chauffe et un autre a tubes de Field.
Perso, je n'avais jamais pensé auparavant que les échanges au travers d'un forum tel que celui-ci puisse autant apporter d'enrichissement.
Merci.
A suivre...

Bonjour,

Ayant retravaillé le sujet, voici ou j'en suis. 2 modèles de chaudières identiques en encombrement extérieur (Tube 48 x 50 et hauteur HT 125 mm) et, je n'ai pas calculé, mais très similaires en terme de masse. Du moins à quelques dizaines de grammes près.

La première à tubes de Field ou équivalente (car suppression de l'espace d'eau annulaire).
Capacité à 75% : 95 cm3  environ soit 60 cm3 utile environ en tenant compte la garde.
Surface de chauffe : 104 cm2 environ à 75%.

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Le seconde à tubes bouilleurs (J'aime bien le mot) ou tubes de chauffe.
Capacité à 75% : 106 cm3  environ soit 64 cm3 utile environ en tenant compte de la garde.
Surface de chauffe : 162 cm2 environ à 75%.

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Je pense que c'est celui-ci que je vais fabriquer car il représente le meilleur compromis pour mes contraintes, semble un peu plus facile à réaliser et me permet de récupérer mes tubes.
Mais il me faudra travailler avec deux brasures à points de fusion différents et je ne pourrai pas isoler et tester celles des tubes dans la cheminée.

A suivre...

Bonjour Brubru91,

Le look est sympathique !
Ma seule question: Que reste-t-il comme section de passage dans la cheminée pour les gaz brûlés? Sur ton dessin ça me paraît plutôt dense dans la cheminée...

Hello,

En visuel non calculé mais 8 tubes de 4 mm dans la cheminée de 16 mm intérieur.
Je pense que ça devrait le faire, non?

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Merci de ton aide.

Visuellement le passage des gaz dans la cheminée parait correct.

Bon ben je vais faire.
Nous verrons bien si cela représente un plus par rapport à ma chaudière existante à tubes de fumée de capacité identique mais de surface de chauffe un peu moindre et qui diminue fortement avec le niveau.
J'espère beaucoup de ce concept à tubes de chauffe pour voir si le rendement est meilleur.
Je posterai les étapes mais cela va prendre un peu de temps.

A+

Sur cette vue ça paraît bon... Sur la 3D ça me paraissait très encombré!

Bonne courage.

Bonjour,

Pour poursuivre mon projet et étant en rupture de stock de tôle de cuivre épaisseur 1 mm, je voudrais savoir s'il est possible de réaliser le dôme de ma chaudière en fond bombé en épaisseur 0.5 mm.
Je ne dispose plus que de laiton épaisseur 1 et j'ai peur que même avec les recuits cela soit trop raide à former.
Je forme traditionnellement à la main sur une forme en bois dur.
Dans la littérature, j'ai lu que le cuivre de 0,5 ne devait être employé que pour des pression inférieures à 3 bar.
Et il y aura les test hydraulique à faire...
Pour rappel, le diamètre extérieur est de 48 mm sachant que la cheminée qui fait office de tirant est au diamètre 18 mm.
Merci de votre aide.

Brubru

Hello !
La règle qui s'applique concernant l'épaisseur du cuivre sur nos chaudières est celle de 50/1 .
Donc , une épaisseur de 48mm/50 = 0,96 mm d'épaisseur ==> 1mm .
En forçant un peu sur la pression de test , le fond se bombera de lui mème !
MAIS : sur les chaudières verticales , les viroles ne seront plus parallèle à l'axe de la cheminée , et la soupape, la Vanne d'isolation , celle du sifflet et autres seront inclinées comme les fleurs dans un vase et ça donne un air bizarre à l'ensemble.
C'est aussi la raison pour laquelle on met des tirants .
Donc , il faut être très prudent lorsqu'on test une chaudière et ne pas excéder 1,5 fois la pression de service.
Je dirais mème plus ! Si tu travailles à 3 b mano et que tu testes à 4 b mano , tu ne trahiras pas le chef de la sécurité !
Bonne journée!
Il pleut !

N.B : -"j'ai lu que le cuivre de 0,5 ne devait être employé que pour des pression inférieures à 3 bar."
Ai-je bien lu ?? ;-))

Pour répondre à ton N.B., je me suis mal exprimé.
En fait j'ai trouvé ceci sur un site :

"Pour nos petites chaudières, il est aisé d'utiliser le cuivre ou le laiton que l'on doit braser.
le tube de la chaudière:
Il doit avoir une épaisseur en rapport avec le diamètre pour diminuer les risques générés par la pression. On admet que pour une pression de moins de 3 bars, l'épaisseur doit être du diamètre :100 ; de 3 à 7 bars, il faudra 2 diamètres : 100 et de 7 à 10 bars, ce sera 3 diamètres :100."

Donc 50/100 = 0,5.
Mais il est vrai que si cette règle est plus optimisée, il y aura un risque pour le test à pression supérieure.
Je vais donc rester à 1 mm.

Brubru

Règle approximative sans doute très conservative: Les fonds sont de deux fois l' épaisseur du tube. Ça, c'est sans tirants. Avec tirants je ne connais pas de règle, mais 1,5 devrait suffire.
Et la pression utilisée pour les calculs est celle de test.
Dans ton cas si tu veux fonctionner à 3b, tu testes à 6.

Donc épaisseur du tube: (2x50)/100= 1mm
Épaisseur du fond= de 1,5 à 2mm.

Encore une fois je ne suis pas specialiste mais je suis étonné de devoir mettre autant d'épaisseur sur le fond.
La chaudière comporte une cheminée diametre 18 mm.
Donc, la surface en pression est de 18,1 (diamètre chaudiere 48) - 2,5 ( diamètre cheminee) donc au total 15,6 cm2.
A 3 bar on aurait 3 x 15,6 soit 46,8 kg répartis sur la surface et a 6 bar, 93,6 kg. De plus le fond est reyonne pour éviter une éventuelle rupture à la soudure.
Je pense que je vais le faire à 1 mm et le test hydraulique a froid sur 24 heures avec pompe nous dira si c'est ok.
A suivre.

Comme je te l' ai mentionné, cette épaisseur de fond est sans tirants, un disque plat, et probablement calculée pour ne pas avoir de déformation (bombage) au test. Ne pas oublier qu' après brasage le cuivre est un vrai chewing-gum...

Bien d' accord que ça paraît beaucoup... Je suis d' accord, que tenter de passer en 1mm n' est pas prendre un gros risque...