Partie spécifique - Partie C · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole remplacement - AC 2025

Partie C: comment réduire la consommation d'énergie du méthaniseur ?

Pour maintenir une méthanisation optimale il est nécessaire que la température des boues dans le méthaniseur soit maintenue à 37°C. Pour cela, les parois en contact avec l'air extérieur sont isolées thermiquement.

L'étude se limite aux parois latérales.

DTS6: caractéristiques thermiques des parois

Paroi du méthaniseur:

Caractéristiques des matériaux:

Matériaux · Masse Volumique

(kN·m⁻³) · λ

(W·m⁻¹·K⁻¹)

Béton · 24 · 1,75

Laine de roche · 0,19 · 0,047

Polystyrène expansé · 0,1 · 0,043

Acier · 78 · 50

Aluminium · 27 · 230

Air · - · 0,024

Résistances thermiques de surface Rsi et Rse:

Rappels de calculs thermiques:

$R = \frac{e}{\lambda}\text{ (m}^2\cdot\text{K}\cdot\text{W}^{-1}\text{)}$; $R_t = \sum R\text{ (m}^2\cdot\text{K}\cdot\text{W}^{-1}\text{)}$; $U = \frac{1}{R_t}$; $\Phi = U \cdot S \cdot \Delta T\text{ (W)}$

Question C.1

Donner les valeurs des résistances thermiques de surface Rsi et Rse à prendre en compte. Calculer Rt, la résistance thermique totale de la paroi. En déduire U, la conductance thermique de la paroi.

Pour la suite, prendre:

• température intérieure $T_{\text{int}} = 37\text{°C}$

• température extérieure $T_{\text{ext}} = -10\text{°C}$

• $R_t = 3{,}15\text{ m}^2\cdot\text{K}\cdot\text{W}^{-1}$

• surface du méthaniseur en contact avec l'air extérieur, $S = 574\text{ m}^2$

Question C.2

Calculer le flux de chaleur $\Phi$ en W à travers la paroi.

Les boues entrant dans le méthaniseur apportent $5\,787\text{ W}$.

Question C.3

Calculer la différence entre le flux de chaleur entrant et le flux de chaleur sortant dans le méthaniseur.

Question C.4

Conclure sur le maintien de la température dans le méthaniseur. Faire une proposition pour maintenir une température de 37°C dans le méthaniseur.