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DIY évaporateur électrique avec des éléments chauffants submergés

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DIY évaporateur électrique avec des éléments chauffants submergés Empty DIY évaporateur électrique avec des éléments chauffants submergés

Message par lpasselin Dim 28 Mar 2021 - 14:10

Bonjour, j'aimerais avoir votre avis sur mon plan de système d'évaporateur électrique maison.
Notez que je n'ai pas beaucoup d'expérience à la cabane donc svp n'hésitez pas à me reprendre.
Selon mes calculs de coin de table, on devrait avoir 1.2 G/h par module de 4500W, incluant 25% de pertes d'énergie et entrée d'eau à 15°C
Si on vise bouillir à X gallons par heure, on installe X/1.2 = N modules.

Cette année je compte tester un évaporateur électrique maison avec des éléments chauffants. En utilisant un élément chauffant 240V submergé dans l'eau et similaire à ceux qui sont dans un chauffe-eau de maison.
Ces éléments chauffants approchent 100% efficacité. C'est seulement une grosse petite résistance.
Ceux utilisés pour le prototype sont recouverts d'un alliage de stainless 804, supérieur au stainless 304 ou 316 habituel. C'est ce que les gars qui font leur propre alcohol utilisent.
L'élément a une grande surface pour que la chaleur ne soit pas concentrée sur une petite surface. Le terme utilisé est ULWD (Ultra Low Watt Density) et ça signifie 50W d'énergie transmise par pouce carré de surface de l'élément.
Camco 02955 ou sa version 5500W out of stock Camco 02965.

Si l'input est de l'eau à 15°C et aucune perte d'énergie, on devrait approcher 1.6 G/h par élément de 4500W.
Dans la vraie vie, j'approxime 25% de moins à cause de pertes d'énergie, surtout par radiation de la panne. Donc je m'attends à 1.2G/h.
Le 25% est un peu arbitraire mais conservateur. En plus, on pourra très bien isoler la panne dans le futur.

La limite de puissance de bouillage dépend de la quantité d'éléments installés.
La quantité d'éléments installés dépend de la place dans la panne mais aussi de combien de courant les breakers et le fil peuvent fournir en continu.
Pour l'instant, notre contrainte est le fil et le breaker 240V 20A (4800W), qui correspond à la prise d'air clim extérieure.
Je pense installer des stations de chargement de voitures électriques haute puissance qui serviront en même temps pour l'évaporateur.

Considérant la contrainte de 4800W, le premier prototype est composé de deux éléments 4500W (9000W max total).
Pour contrôler la chaleur ou la puissance du système, un SSR (Solid State Relay, un relais analogique donc sans mouvement mécanique) avec un potentiomètre devrait permettre de varier la puissance totale.
Donc le plan est de placer tous les éléments en parallèle et d'avoir un ou plusieurs SSR pour le contrôle.
Avec un contrôleur aussi simple, ce sera relativement simple d'automatiser avec un autre sensor.
Par exemple, selon le niveau de l'eau dans la panne ou la quantité de mousse, chauffe moins.

Utiliser l'électricité est selon-moi la façon la plus conviviale de bouillir.
C'est difficile pour moi de déterminer si ce sera moins cher que les autres combustibles.
Par contre, on peut estimer combien ça coûterait pour un galon de sirop. Encore selon calcul de coin de table, si l'eau entre dans le système à 15°C et 3°Bx et que le sirop sort à 66°Bx, assumant 100% efficacité et 0.08$/kWh, on aurait environ 4.60$/G de sirop. Ou 6.13$/G avec 25% de pertes d'énergie.
Avec osmose cheap, entrée à 6°Bx et 25% de pertes, j'estime 3$/G.

C'est 50$ par élément et avec les fittings de stainless et le filage, disons entre 80$ et 150$ total par module, excluant l'assemblage.
Un module similaire est vendu ici: lien Edit: Mon compte est trop jeune pour poster un lien. Google "electric brewery heating element kit"
Ce kit n'est pas optimal et est trop cher. Mais c'est un bon point de départ pour un prototype.
J'utiliserai des pièces similaires commandées sur McMaster et le réservoir est un plateau de buffet.

Pour résumer, mon estimation pessimiste serait 150$ par module permettant de bouillir à 1.2G/h et coûterait 0.36$/h.
Si on veut X G/h, on installe X/1.2 = N modules.

Pour finir, ce genre de module pourrait être ajouté à une panne chauffée par un autre combustible.
Il faut seulement un trou dans la panne pour chaque module...
Certains éléments chauffants peuvent être accrochés sur le côté (pas besoin de trou) mais sont plus cher.
On pourrait développer un module plus coûteux qui ne nécessiterait pas de trou dans la panne.


Je vous tiendrai au courant des résultats mais j'aimerais beaucoup savoir ce que vous en pensez!


Annexe:
L'élément chauffant submergé transmet presque 100% de l'énergie électrique vers l'eau.
Le prochain niveau d'efficacité énergétique serait d'utiliser une thermopompe pour profiter de la chaleur dans l'air... ce sera pour une prochaine année!

Une autre façon d'augmenter la vitesse de bouillage est de changer la pression athmosphérique.
Les évaporateurs électriques sur le marché ont la hotte directement sur le réservoir et provoquent probablement une baisse de pression pour bouillir plus facilement l'eau.
J'ai l'impression que ça affecte beaucoup le goût du sirop mais je connais rien.

Schéma brouillon pour montrer que c'est super simple
DIY évaporateur électrique avec des éléments chauffants submergés Notes_10


Dernière édition par lpasselin le Dim 28 Mar 2021 - 14:55, édité 2 fois (Raison : precision pas besoin de trou)

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Message par Remi Le Coq Dim 28 Mar 2021 - 15:13

J'aime bien l'usage de l'électricité et son coût ; est-ce que le sucre sur les éléments est un facteur à prendre en considération rendu à 50 ou 60 BRIX ? ?
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Message par lpasselin Dim 28 Mar 2021 - 15:28

@Remi Le Coq a écrit:est-ce que le sucre sur les éléments est un facteur à prendre en considération rendu à  50 ou 60 BRIX ? ?

C'est certain qu'il faudra faire attention. J'espère que les éléments ULWD ont une surface assez grande pour éviter le problème.
Le SSR sera utile pour diminuer la puissance si on a un problème à cette concentration.

Ce serait possible d'utiliser 4-5 éléments chauffants moins chers et les réguler en basse puissance pour une plus grande surface au même prix total.
Mais c'est beaucoup moins élégant.

Est-ce que quelqu'un connaît les specs des éléments chauffants des évaporateurs électriques commerciaux?

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Message par 5/16 Lun 29 Mar 2021 - 7:31

Et a induction serait-ce pas mieux ?
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Message par lpasselin Lun 29 Mar 2021 - 10:10

@5/16 a écrit:Et a induction serait-ce pas mieux ?

C'est une bonne idée. Au début j'ai considéré une armée de poêles à induction portatifs ikea à 60$ (1800W).
Malheureusement ce n'est pas plus efficace et ça demanderait beaucoup plus de matériel.

Induction est moins efficace que élément submergé parce que le transfert d'énergie du poêle vers l'eau doit passer par le chaudron. C'est le chaudron qui chauffe l'eau.
Il faut réchauffer le chaudron avant de réchauffer l'eau donc on a plus de pertes en radiation de chaleur par le chaudron que si on utilisait un élément submergé.
Aussi il y a des pertes significatives en génération du champ magnétique. Si je me souviens bien, c'était autour de 15% de pertes.
15% vs 0% de perte, le choix est facile.

J'ai déjà essayé de créer une bouilloire qui chauffe un verre d'eau par induction avec un grosse bille de métal dans l'eau...
Le projet n'a pas été complété parce qu'on aurait eu besoin d'un générateur d'onde un peu trop cher pour une simple bouilloire!

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Message par Goudrelle Lun 29 Mar 2021 - 12:50

De quel grandeur de pannes compte tu avoir et avec combien d'éléments ??

Pas certain que ca va être économique ??? Faut aussi considérer la perte d'énergie causé par la pierre a sucre qui va s'accumuler sur les éléments assez rapidement !!!

Si jamais tu te lance dans le projet, tien nous au courant, on va suivre ca !! Pouce Pouce

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Message par lpasselin Lun 29 Mar 2021 - 14:52

@Goudrelle a écrit:De quel grandeur de pannes compte tu avoir et avec combien d'éléments ??

Aucune idée de grosseur mais ça ne dépassera pas 6*4500W pour cette année sinon il faudra que Hydro Québec s'en mêle!
C'est certain que passé 10G/h ou 20G/h ce serait plus simple d'utiliser des éléments chauffants beaucoup plus puissants et plus gros.

Hier j'ai assemblé le premier élément. Pas testé encore, nos érables ont trop coulé!

En trouant le stainless, j'ai changé d'idée. Ce sera un seul élément pour l'instant parce que le deuxième servira au deuxième prototype qui sera sans trou.
Ça prend un système qui n'a pas besoin d'un trou dans une panne. Il faut que ce soit non destructif. En même temps il pourra être retiré plus facilement pour le lavage.

Des éléments chauffants industriels existent "Over-the-Side Immersion Heater" mais les prix ne sont pas affichés.

DIY évaporateur électrique avec des éléments chauffants submergés Img_2010

J'aurais mieux aimé placer le trou plus bas mais pas possible avec la boîte de fils.

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Message par Polo Lun 29 Mar 2021 - 17:48

Sur un des site de sucre sur Facebook l an dernier, un gars a essayé cela. Il avait mis dans un gros chaudron à blé d inde deux éléments a chauffe-eau. Si je me souvient bien c avait été assez concluant

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Message par lpasselin Lun 29 Mar 2021 - 18:02

Faut que tu me trouves le nom du groupe!

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Message par Mononcle Mar 30 Mar 2021 - 15:43

Serait il bien d y inclure qque chose pour faire circuler l eau pour que ça soit uniforme?
J aime bien ton idée, a suivre.
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Message par davenosound@gmail.com Mar 30 Mar 2021 - 15:51

Hey allo.

Tu vois... moi je fais un teste live là avec une friteuse que j’avais en stock et qui ne sert plus. Je peux mettre presque 35L d’eau. 3 brûleurs ultra puissant et la valve est en dessous du bac. Je fais un teste seulement avec de l’eau très froide pour voir le temps d’ébullition. À suivre. Mal pris quand plus rien d’abordable est disponible tous les moyens sont bons ! 😂

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Message par lpasselin Mar 30 Mar 2021 - 16:37

Bonne idée la friteuse!

Justement je magasinais les friteuses hier soir.
Je trouve que c'est un peu cher pour la puissance mais ça pourrait être une super bonne alternative clé en main!
Il faudrait valider que l'élément chauffant peut fonctionner en continu et au maximum de sa capacité.

C'est combien de Watts ta friteuse?

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Message par davenosound@gmail.com Mar 30 Mar 2021 - 16:44

Friteuse au propane ! Sérieusement c’est réellement violent la force des brûleurs. Le problème c’est que ça fonctionne avec un thermostat... étant donné que c’est fait pour de l’huile... même si je le met au plus bas c’est encore trop fort. Alors là je vais mettre un régulateur comme sur les poêles à blé dinde pour baiser le débit parce que ça aucun sens la force. 😂. Ça bouille c’est effrayant.
C’est certain que le prix ce n’est pas avantageux, tu es mieux d’avoir un vrai évaporateur rendu là. C’est juste que je l’avais et que ça ne servait plus. À suivre. Je vais mettre des photos ce week-end.

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Message par ggbce Mar 30 Mar 2021 - 18:32

Bonjour,

J'ai un setup extrêmement similaire à ton concept, mais en format beaucoup plus petit Very Happy

Tel qu'une autre personne a mentionné, mon système est fait avec une vieille friteuse des années 70 qui n'étaient pas faites comme celles d'aujourd'hui. Les éléments ne sont pas submergés, mais fixé en dessous.

L'utilisation de l'électricité est effectivement un bon choix, surtout dans des capacités plus petites où le contrôle du chauffage au bois, propane ou huile est parfois trop puissant (pas possible d'avoir un système de chauffage avec ces combustibles à petite dimension)... Ce qui ne veut pas dire que l'électricité ne peut pas convenir à de grandes capacités.

Bref, j'arrive à faire ma production personnelle avec un système électrique et c'est super !

La seule chose que je te conseil fortement serait d'avoir des éléments chauffants non submergés, mais installés en dessus de ton réservoir (collé/fixé/soudé). La pierre (sédiments dans l'eau) et le sucre vont se coller après tes éléments et ça ne fera pas long.

Style de vieille friteuse: https://www.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=V%2FUqRtSF&id=A1A8EF6C87B71E2A2C79947D212EE45027AB2621&thid=OIP.V_UqRtSFpTw5DnZ0VwoY-wHaFj&mediaurl=https%3A%2F%2Falbrechtauction.s3.amazonaws.com%2F0%2F2019%2F4%2Flarge%2F471411caba0ebb100b7b1a5b43e230e2&exph=1500&expw=2000&q=old+fryer&simid=608027529344216279&ck=145D9E0F22BC59243DCA3B932657CEAD&selectedindex=1&form=EX0023&adlt=demote&shtp=GetUrl&shid=4b096fe4-58c6-481e-aca1-5f87903cd3f4&shtk=QWxicmVjaHQgQXVjdGlvbnMgfCBPbGRlciBLZW5tb3JlIERlZXAgRnJ5ZXI%3D&shdk=VHJvdXbDqWUgc3VyIEJpbmcgc3VyIGJpZG5vdy51cw%3D%3D&shhk=eOYWG0Ptf2D%2FK4DPwk3JMRnXyRMO2%2FFK9YK518FC6js%3D&shth=OSH.gTum4pW2l5DJqyZJO7qj9g

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Message par davenosound@gmail.com Mar 30 Mar 2021 - 18:40

Moi c’est industriel mon affaire 😂

https://i.servimg.com/u/f28/20/32/45/92/7c351410.jpg

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Message par Polo Mar 30 Mar 2021 - 19:27

Le site c est érablière pour debutant un certain Matthieu Meloche a mis un video en ligne le 17 avril 2018
@lpasselin a écrit:Faut que tu me trouves le nom du groupe!

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Message par steevesb Mer 31 Mar 2021 - 20:22

As tu pense a le faire en systeme bain marie....comme ca les elements ne toucherait jamais a l eau d erable

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