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2.2- Evaluation :
La quantité de chaleur s’évalue comme suit : Q=m.C.∆T Où : m est la masse du corps considéré, C est sa chaleur spécifique (*) et ∆T est la variation de sa température. (*) Si le corps considéré est un fluide, on définit à la place de C les chaleurs spécifiques à volume constant, Cv, et […]
2.3- Evaluation de la chaleur spécifique « C » :
La chaleur spécifique est nécessaire pour évaluer la chaleur reçue (ou perdue) par un corps. On la détermine expérimentalement (ou à partir de tableaux pour les corps connus). Les méthodes utilisées sont, en général, celles de la calorimétrie. On distingue, principalement, deux méthodes : L’une dite ancienne qui utilise un calorimètre et ses accessoires et […]
3-Propagation de la chaleur :
L’expérience montre que la chaleur se propage des corps chauds vers les corps relativement froids. Autrement dit, elle se propage des hautes températures vers les basses températures. On dénombre trois modes de propagation de la chaleur dont deux se fond sans transport de matière (la conduction et le rayonnement) et un avec transport de matière […]
3.1- La conduction :
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3.1.1- Définition :
La conduction est le phénomène qui décrit l’écoulement de la chaleur à l’intérieur d’un milieu matériel (solide, liquide ou gazeux) d’une région à haute température vers une autre à basse température. Page suivante : 3.1.2- Loi fondamentale :Retour au menu : Réalisation d’un dispositif de mesure de température dans une cavité fermée et différentiellement chauffée
3.1.2- Loi fondamentale :
La quantité de chaleur par unité de temps, appelée flux de chaleur et notée, q ̇x, transmise par conduction dans un matériau, est proportionnelle à l’aire ‘dS’ de la section à travers laquelle s’écoule la chaleur (cette section « dS » est prise perpendiculaire à la direction (x’x) du flux thermique) et au gradient de […]
3.1.3- Conductibilité thermique des corps :
D’une manière générale, la conductibilité thermique « k » d’une substance est variable suivant la substance considérée et son état (solide, liquide ou gazeux) et sa température. Parmi les solides, les métaux sont les meilleurs conducteurs ; les bois, les matières plastiques et la laine de verre sont de mauvais conducteurs. Le tableau N°01 donne, […]
3.2- La convection :
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3.2.1- Définition :
La convection est le mode de transport de chaleur par l’action combinée de la conduction, de l’accumulation de chaleur et du mouvement du fluide. Page suivante : 3.2.2- Loi fondamentale :Retour au menu : Réalisation d’un dispositif de mesure de température dans une cavité fermée et différentiellement chauffée
3.2.2- Loi fondamentale :
La quantité de chaleur par unité de temps, appelée flux de chaleur et notée, q ̇_c , quittant la surface solide d’aire dS et de température T0, au profit d’un fluide de température T, en contact avec cette surface, s’évalue par la relation suivante : q ̇_c=h_c.dS.(T_0-T) Où : « hc » est le coefficient […]
3.2.3- Evaluation du coefficient d’échange « hc » :
Dans la pratique, on s’intéresse à l’évaluation globale de la chaleur par convection. Aussi, prend-t-on un coefficient d’échange global par convection. Ces types de coefficients sont donnés par des tableaux en fonction de l’étendue de la surface, de son inclinaison, de la vitesse et de la nature du fluide caloporteur considéré. Page suivante : 3.3- […]
3.3- Le rayonnement :
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3.3.1- Définition :
Tout corps dont la température est différente de 0°Kelvin émet un rayonnement électromagnétique porteur d’énergie donc de chaleur. Page suivante : 3.3.2- Loi fondamentale :Retour au menu : Réalisation d’un dispositif de mesure de température dans une cavité fermée et différentiellement chauffée
3.3.2- Loi fondamentale :
La quantité de chaleur par unité de temps, appelée flux de chaleur par rayonnement et notée, q ̇_r , quittant la surface d’un corps noir de température T (°K) est donnée par : (Loi de Stéfan) Où : S est l’aire de la surface considérée en m2, T est sa température en °K et σ […]
4-Equations régissant le transfert de chaleur dans la cavité :
Dans le cas où les températures des plaques isothermes ne sont pas importantes, ce qui est le cas, le transfert de chaleur par radiation dans la cavité est négligeable de les transferts par conduction et par convection. Si de plus, la hauteur de la cavité est faible devant sa longueur, la probabilité pour que l’écoulement, […]
Chapitre II : Système de régulation de la température
Nos camarades BOUDIBA et IHADDADENE (de la promotion 2009 – 2010), ont introduit 6 résistances dans la plaque métallique de manière à les alimenter séparément ; le temps et le matériel ne leur a pas permis de terminer cette phase. Aussi l’avons-nous prise en charge. Pour réguler la température de la plaque métallique, il est, […]
1-CIRCUIT DE PUISSANCE :
Le circuit ci-dessous permettra, au moyen des interrupteurs, de mesurer l’intensité du courant électrique dans n’importe qu’elle résistance. Quant aux rhéostats, ils permettront de régler, à volonté, l’intensité du courant électrique dans chacune des 6 résistances. Figure 4 : circuit de puissance Page suivante : 2-CIRCUIT DE REGULATION :Retour au menu : Réalisation d’un dispositif […]
2-CIRCUIT DE REGULATION :
Le circuit ci-dessous permettra de connaitre, à volonté, la température au milieu de chacune des 6 portions au moyen du commutateur C. Page suivante : 3-REGLAGE DE LA TEMPERATURE DE LA PLAQUE METALLIQUE :Retour au menu : Réalisation d’un dispositif de mesure de température dans une cavité fermée et différentiellement chauffée
3-REGLAGE DE LA TEMPERATURE DE LA PLAQUE METALLIQUE :
Le réglage de la température de la plaque se fera de la façon suivante : Après avoir pris connaissance des températures des 6 portions de cette surface, on agira, aux moyen des rhéostats, sur les courants électriques circulant dans les résistances, de manière à minimiser les écarts de températures et de rapprocher, ainsi, la plaque […]
4-SYSTEME DE MESURE DE LA TEMPERATURE DANS LA CAVITE :
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4 .1- Forme de la section droite, verticale, de la cavité trapézoïdale
La forme de la section droite de la cavité trapézoïdale est donnée par la figure ci-dessous. Pour pouvoir, d’une part, mesurer la température en un point de cette section droite et, d’autre part, vérifier si l’écoulement est bidimensionnel, on a opté pour une sonde double. Ainsi, on pourra mesurer simultanément les températures dans deux sections […]
Chapitre III : Réalisation expérimentale
Page suivante : 1-Réalisation De la surface métallique isotherme :Retour au menu : Réalisation d’un dispositif de mesure de température dans une cavité fermée et différentiellement chauffée
1-Réalisation De la surface métallique isotherme :
Page suivante : 1.1-Achèvement de la surface isotherme avec son circuit de puissance :Retour au menu : Réalisation d’un dispositif de mesure de température dans une cavité fermée et différentiellement chauffée
1.1-Achèvement de la surface isotherme avec son circuit de puissance :
Nous avons, tout d’abord, repris la plaque métallique laissée par le binôme BOUDIBA– IHADDAENE. Nous l’avons ouverte et contrôler, au moyen d’un Ohmmètre: Les valeurs des résistances et leurs isolements électriques par rapport à la plaque. Il ressort de ces opérations qu’une résistance est coupée et d’autres ne sont pas isolés, électriquement de la surface […]
1.2- réalisation Du circuit de régulation de la plaque métallique :
Après avoir pris les dimensions entre les milieux des 6 portions de la surface métallique, non isolées thermiquement, d’une part, et les longueurs de fil nécessaires pour faire les mesures en dehors de la cavité, d’autre part, on a découpé les fils du constantan (de diamètre 4 mm) et les fils cuivre de même diamètre. […]
2-Réalisation de la sonde double :
Le support de sonde double a été réalisé au moyen de deux pailles, d’une tige rigide, pour maintenir la paille principale dans la position horizontale, et d’un tube en plexi-glass. Nous avons introduit les soudures chaudes des thermocouples dans la paille principale de sorte qu’elles soient à ses extrémités. Ensuite, nous avons fixé, au moyen […]
Chapitre IV : Montage de la cavité et mesures de températures
Page suivante : 1.Etalonnage des thermocouples (cuivre-constantan) :Retour au menu : Réalisation d’un dispositif de mesure de température dans une cavité fermée et différentiellement chauffée
1.Etalonnage des thermocouples (cuivre-constantan) :
Au moyen d’un thermomètre à mercure, d’un bain thermostat et d’un mélange eau glace pillée, nous avons étalonné les thermocouples. Il ressort des mesures que la DDP correspondant à une variation de 1°C est de 0.0245 mV. Page suivante : 2.Mesures de températures de la plaque :Retour au menu : Réalisation d’un dispositif de mesure […]
2.Mesures de températures de la plaque :
Comme indiqué sur la photo, nous avons dessiné des carrés sur toute la surface métallique ; soit 12×6=72 carrés identiques. Ensuite, nous avons monté cette surface dans la cavité, sans les parois froides. Photo ci-après. Pour une alimentation électrique ne permettant pas de dépasser 40°C, nous avons relevé, au moyen d’une sonde digital, la température […]
3.Résultat et interprétation :
Les températures sont données ont (°c) : L’écart maximum de température obtenu est de 0.8 °C. Ce résultat préliminaire, bien que satisfaisant et qu’on n’a pas pu réduire, est dû, à notre avis, à l’absence de la paroi latérale. -Les valeurs des températures : La surface isotherme est décomposée en 6 grandes parties représentant les […]