Laboratoire éconologique: expériences diverses pour l'éconologieEstimation du rendement d'un four micro-ondes

Expériences diverses réalisées par les membres du forums concernant notamment le petit électroménager et la gestion de l'énergie.
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Christophe
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Estimation du rendement d'un four micro-ondes

Message non lupar Christophe » 26/09/06, 10:31

Je viens d'estimer le rendement de notre four micro-ondes.

Protocole de mesure :

On mesure la monté en T° d'une certaine quantité d'eau. On veillera à ne pas faire bouillir l'eau évidement.

Hypothèses :

- Capacité calorifique de l 'eau constante.
- Température homogène dans le récipient (pas de gradiant) durant la mesure (mélange mécanique effectué avant mesure).
- Mesure réalisée sur 1L d'eau.
- Mesure de puissance réalisée avec le PM230 :
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- Mesure de température réalisée avec l'ITC-777 (sonde K) en mode 0,1°C
- Micro-ondes de 1300W de marque Galanz
- Durée de la mesure réalisé avec un chronomètre électronique (la précision du minuteur intégré ne doit pas etre top :D )

Mesures :

Volume d'eau : 1L
T° initiale : 17,7°C
T° finale : 57,6°C
Durée de l'essai : 5min soit 300s
Puissance absorbée : de 1270W à t=0s à 1130W à t=300s.
Tension : 232V.
Cos phi : 0,97
Intensité : de 5,64 à 5,02 A.

On considère que la puissance diminue linéairement sur la plage de mesure, soit 1200W de moyenne.

Calcul de l'énergie et du rendement :

a) Energie absorbée : 1200*300=360 000 Joules
b) Energie utile (réstituée à l'eau) : Cp*DeltaT*Masse = 4,18*(57,6-17,7)*1000= 166 782.

Rendement global de "chauffe" du four à micro onde : 167/360 = 46,4% ! Gloups...

Cette valeur est trés faible : où passerait les 53,6% de l'énergie ?

Avant de débattre sur le sujet, je vais refaire 2 ou 3 autres mesures tellement cette valeur, très basse, est intriguante. Tout comme le fait que la puissance absorbée diminue dans le temps...(four plein comme vide...).

Il serait bien également que quelques membres du forum réalisent des mesures similaires sur leur four...peut être que le notre a un défaut ou a mal vieilli (il a 6 ans) ?

Je n'utilisais deja pas beaucoup ce four mais maintenant c'est définitif : directement poubelle et vive la bouilloir éléctrique (tiens on en a une, je vais également estimer son rendement).
Dernière édition par Christophe le 22/06/15, 21:48, édité 2 fois.
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Christophe
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Message non lupar Christophe » 26/09/06, 10:40

Et voici quelques photos des "essais" :

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Message non lupar Obelix » 26/09/06, 11:11

Bonjour,

Ce rendement ne m'etonnes pas du tout ....
Je le trouves meme assez bon pour la filiere complete.

En effet un "tube" a vide en oscillateur tel que le magnetron a un redement intrinseque avoisinant les 65/70% dans les meilleurs cas de figure. Ce qui ne doit pas etre le cas du magnetron "grand public" de ton four.
Ensuite tu as le transport de l'energie entre ton magnetron et ta cavitée chauffante, et le rendement de ta cavitée et du moteur de rotation du plateau ou du brasseur d'ondes....
Ensuite il faut bien alimenter la bestiole, et la meme chose le rendement de l'alimentation doit etre aux alentours de 0.8 ....
Et puis tu as le confort:
Les loupiotes, les affichages, les regulations, les securitées, tout cela a un cout en energie.

Au total en construction grand public avoisiner les 50% est, a mon humble avis, une performance digne d'interet !

Obelix
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Message non lupar Capt_Maloche » 26/09/06, 11:18

Meuh non!

Le four est ventilé et éclairé, puissance à retirer pour ton rendement réel

Ton "bocal" n'a pas l'air d'être couvert, pertes par évaporation et échange avec la vitesse de l'air

Test à refaire en démontant la lampe:

Dans une boite en polistyrène fermée type boite de buche de noël ou d'omelette norvégiène

et là tu auras un rendement plus juste, je paris sur plus de 80%

Dès que je dégote une boite, je fais aussi le test

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Message non lupar Christophe » 26/09/06, 11:24

Euh tu pousse le bouchon la...si la lampe fait 50 W c'est beaucoup. Dans ton raisonnement faudrait donc démonter aussi le moteur du plateau tournant.

De plus ce qui nous intéresse est le remdenent REEL global en utilisation courante comparativement à d'autres procédé de cuisson non ? Les rendments de labos ne nous interressent pas...

Les pertes sont bien trop grandes pour être expliquées par les accessoires et les "pertes" dans l'air du micro-onde. Tes 80% sont surestimés à mon sens...

Je viens de finir la 2ieme séance d'essai. Résultats dans 30 secondes.
Dernière édition par Christophe le 26/09/06, 11:46, édité 1 fois.
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Message non lupar Christophe » 26/09/06, 11:39

J'ai refais une mesure pour confirmer (ou infirmer) la premiere mesure.

Le protocole reste le même que ci-dessus sauf que : ce coup ci j'ai pesé 1 kg d'eau et j'ai mesuré plus "précisément" la baisse de puissance.

Puissance absorbée :

Démarrage : 1309W
30 secondes : 1283W
2 min : 1236 W
4 min : 1195 W
5 min (juste avant la fin) : 1180 W

Mesures :

Masse d'eau : 1000g, précision de la balance : 1g
T° initiale : 19°C
T° finale : 57,7°C
Durée de l'essai : 5min soit 300s
Puissance absorbée : de 1309W à t=0s à 1180W à t=300s soit 1245W de moyenne.
Tension : 232 à 233V.
Cos phi : 0,96 et 0,97

Calcul de l'énergie et du rendement :

a) Energie absorbée : 1244*300=373 500 Joules
b) Energie utile (réstituée à l'eau) : Cp*DeltaT*Masse = 4,18*(57,7-19)*1000= 161 766

Rendement global de "chauffe" du four à micro onde : 162/374 = 43,3%...soit pres de 7% (relatifs) de différence avec la 1ere mesure. Il serait donc trés souhaitable que cet essai soit réalisé par quelqu'un d'autre...

Quelques photos :

1) Pesée des 1000g (avec la tare du bol évidement) et photo du "chronomètre"

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2) Température froide :

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3) Température chaude :

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ps : la température de l'eau plus chaude à t=0 vient probablement du bol qui était encore "chaud" de la premiere mesure ou de la température du reseau qui augmente durant la journée ?
Dernière édition par Christophe le 26/09/06, 12:32, édité 1 fois.
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Message non lupar Christophe » 26/09/06, 12:07

J'attaque la bouilloire électrique :)
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Message non lupar Christophe » 26/09/06, 12:39

Résultats avec la Bouilloire électrique : Philips Cucina (donnée pour 1850 à 2200 W)

Mesures :

Masse d'eau : 1305g, précision de la balance : 5g (1 g en dessous de 1000g et 5g au dessus, j'ai fais en sorte de remplir jusqu'a atteindre les 1305 par "en bas")
T° initiale : 18,9°C
T° finale : 74,8°C (mesurée apres mélange et à la mi hauteur du niveau d'eau)
Durée de l'essai : 3min soit 180s
Puissance absorbée : de 1975W à t=0s à 1950W à t=180s soit 1963W de moyenne (cette baisse est tout à fait normale : la résistances électrique augmente avec la T° et donc la puissance baisse)
Tension : 234V.
Cos phi : 1,00 (normal pour du 100% resistif)

Calcul de l'énergie et du rendement :

a) Energie absorbée : 1963*180=353 340 Joules
b) Energie utile (réstituée à l'eau) : Cp*DeltaT*Masse = 4,18*(74,8-18,9)*1305= 304 929 Joules

Rendement global de "chauffe" de la bouilloire : 305/353 = 86,4%...

Les pertes, 13,6% semblent raisonnable et viennent sans doute :
1) Pertes par conduction dans les paroies
2) Pertes par évaporation (des bulles sont apparues ç partir de 1min 30 environ)

Si j'avais eu une balance de précision j'aurai pu peser la masse apres la mesure....mais bon les faits sont la : une bouilloire a un rendement 2 fois plus élevé qu'un micro-onde !

A confirmer par d'autres mesures...

Les photos


1) Pesée des 1305 (avec la tare évidement) :

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2) Température froide :

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2) Banc d'essai : :cheesy:

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3) Température chaude :

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Message non lupar Christophe » 26/09/06, 12:41

Question qui vient evidement : ou va l'énergie "perdue" du micro onde ? Tout ne se dissipe pas en chaleur car il faudrait un radiateur de refroidissement important (500W)...alors ...quelques idées sur les autres pertes ?

- Pertes chimiques (les molécules d'eau absorberaient plus d'énergie que ce qu'elles restitueraient) ?
- Pertes eléctromagnétique (il y en a forcement...)
- Pertes dans le récipient (C'etait du Pyrex pour info)
- Pertes du Saint Esprit ?

....
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Message non lupar citro » 26/09/06, 13:13

Pour les pertes "mystérieuses" je pense aux ondes electromagétiques.

En effet le micro ondes est un générateur, et dans ton expérience, ta bassine d'eau et un récepteur des ondes émises.
Selon toute probabilité, toutes les ondes émises ne viennent pas "rendre" leur énergie à l'eau placée dans le four.

Comme d'autres l'ont suggérré, je serai curieux de connaître la consommation des accessoires (moteurs plateau et ventilation, alim, lampes...). Si ton micro ondes continue à ventiler après son cycle de chauffe il serait intéressant de mesurer cette consommation .

Je n'ai pas de quoi mesurer la température, sinon je ferais bien l'expérience.

Il serait intéressant de faire la même expé avec des plaques à induction pour comparer...
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