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5/27/2018 tp transfert thermique- conduction.pdf

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Facult des Sciences de lIngnieur

Dpartement Energtique

TP Transfert Thermique

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TP 01 : Dtermination de la conductivit thermique du

sable

1-But du TP

Le but du prsent TP est de dterminer la conductivit

thermique du sable exprimentalement et la comparer avec les valeurs

thoriques et commerciales propose dans la littrature. Avant de

prsenter les tapes suivies dans cette exprience il faut noter les

hypothses suivantes :

La conductivit thermique du sable est considre commehomogne et constante.

On considre que le transfert de chaleur se fait uniquementsuivant la direction radial L>> r.

2-Dscription du dispositif exprimentalLa figure(1) schmatise le dispositif exprimental utilis pour

pouvoir mesurer la conductivit thermique du sable.

Figure 1:schma du dispositif exprimental

Ce dispositif est constitu de deux tubes coaxiaux en cuivre ayant une

conductivit thermique Cu (Tub 1 et Tub 2), ils sont relis leurs


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2

extrmits latrales par deux rondelles afin dobtenir une co-axialit

prcise.

Le flux de chaleur impos la surface du tube intrieur et assur par

une rsistance chauffante (mtallique) relie un autotransformateur

(AL) permettant la variation de la tension lectrique aux bornes de la

rsistance et par consquent la variation du flux de chaleur.

Afin dvaluer lnergie lectrique consomm par la rsistance, un

voltmtre (V) et un ampremtre (A) sont placs respectivement en

parallle et en srie. Les tempratures des deux tubes (intrieur et

extrieur) sont mesures laide des thermocouples qui sont placs

au niveau de trois positions.

3-Dtermination de la conductivit thermique du sable

On va suivre les tapes suivantes pour dterminer la valeur de la

conductivit thermique du Sable s :1- Fermer le circuit et lalimenter par un courant alternatif.2- A laide de lautotransformateur, fixer la valeur de tension U3- Il faut attendre environ 30 40 minutes pour atteindre le

rgime permanant et la stabilisation de temprature.

4- Relever les mesures recherches savoir : la tempratureintrieure Tint, extrieure Text, la tension aux bornes de la

rsistance Uet lintensit du courant lectrique I.

Le flux de chaleur traversant les deux tubes et la couche de sable est

celui gnr par la rsistance (effet Joule).

U I (W) (1)

Dautre part on a

1 2

Inter Exteri n

i

T TT T

R R R

(W) avec

2

1

ln( )

1 2s

r

r

LR

0( / )C W (2)

2

Cu

eRS

Le calcul de la conductivit thermique du sable s

1 2Inter Exter Inter Exter

Cu

T T T T eR R

UI S

(3)

2

1

1

ln( )

2s

r

rLR

0( / )W C m (4)


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3

A- La temprature moyenne des deux tubes obtenue partir destrois thermocouples : 1 2 3

( )3

moyenne

T T TT

Tableau 1

Temprature du tube intrieur Tint Temprature du tube extrieur TextThermo 1 Thermo 2 Thermo 3 Moyenne Thermo 1 Thermo 2 Thermo 3 Moyenne

Essai1

Essai2

Essai3

B- Le flux de chaleur est donn par la relation (1), en calibrantsoigneusement le voltmtre Vet lampremtre A :

lu

lu

U CalibreU

Graduation

I CalibreI

Graduation

Tableau 2

Tension lectrique Lintensit du courant lectrique Le flux (W)

Ulu Calibre Gradu U Ilu Calibre Gradu I

Essai1

Essai2

Essai3

Tableau 3

Tint Text T R1 R2 S1

Essai1

Essai2

Essai3

Tableau 4

Tint Text T R1 R2 S2

Essai1

Essai2

Essai3

Questions :

- Remplissez les tableaux 1 ,2 et 3 ?- Comparer les deux valeurs de s1et s2?


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4

- Tracer la courbe qui reprsente la variation de la tempratureen fonction du rayon dans le dispositif T=f(r) et spcifier le type

de la fonction?

- Par analogie lectrique schmatisez le circuit lectrique quireprsente lexprience?

- Comment on peut amliorer ce dispositif exprimental pour unemeilleure mesure de la conductivit thermique ?

- Comparez les valeurs des calculs par la valeur thorique ?r1= 0.5cm, r2= 2 cm, Cu= 386 W/Cm, e = 1mm, L=1m.

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