TP2: Conduction Radiale de La Chaleur Dans Un Solide: 1. Objectif

Université El Bachir El Ibrahimi de Bordj Bou Arréridj
Faculté des Sciences et de la Technologies

Département Génie de l’environnement
Niveau 3ème année Licence
TP génie chimique
TP2 : Conduction Radiale de la chaleur dans un solide
1. Objectif
Les objectifs de ce TP sont multiples :

- Démontrer la distribution de la chaleur qui a lieu dans un cylindre.
- La vérification expérimentale de la loi de Fourier ;
2. Théorie :
1
Dans notre expérimentation nous avons les données suivantes :
𝛌𝐋𝐚𝐢𝐭𝐨𝐧 = 111 W/m°C
D1= 10mm ;
D2= 110mm ;
L=3mm
3. Description de l’unité TCCC
L'unité de conduction de chaleur, TCCC, développée par EDIBON à deux modules électriquement réglés pour
les essais. Un des modules est constitué d'une barre cylindrique en métal pour la réalisation d'une série
d'expériences de transmission radiale de la chaleur qui fera l’objet de notre manipulation, le premier étant déjà
fait lors du premier TP.
Le module cylindrique est muni de série de six sondes de température incluses avec l'équipement. Pour
maintenir le gradient de la température constant, on actionne un système de refroidissement à l'eau.
Le groupe expérimental radial peut être équipé d’éléments interchangeables de différents matériaux aux
différents diamètres
Figure 1 : Dispositif expérimental
2
4. Données techniques
L'élément linéaire montré dans le schéma dessus est composé de deux régions différentes:
Région 1 : c’est la région où la résistance de contact est localisée. Elle a 6 sondes de température distancées
de 10 mm et une isolation (calorifugeage) afin d’éviter la transmission linéaire de la chaleur et favorisant ainsi
juste la transmission radiale.
La première sonde est placée au milieu, tenant compte que la résistance est implantée dans un tube de cuivre
de 10 mm
Région 2 : un système de refroidissement où on règle le débit d’eau en circulation qui garantit une défaillance
en température dans une région par rapport à la région chaude ce qui garantit la diffusion de la température et
la continuité du processus (refroidissement).
5. Procédures préliminaires avant la manipulation

Pour un développement approprié du test pratique, on doit suivre les étapes :
1. relier le programme TCCC de SACED.
2. vérifier que toutes les sondes de température et que la résistance thermique ont été reliés
3. Alimentation de l’installation en eau pour le refroidissement.
4. allumer la centrale de mesure, fixer une puissance pour la résistance thermique avec la puissance contrôleur
(voir le manuel de logiciel). On peut connaître la puissance consommation dans la résistance en regardant la
mesure de wattmètre SW-1. Vous devriez attendre jusqu'à ce que ST-1 atteigne une valeur stable, et puis,
commencez l'expérience.
5. attendre jusqu'à ce que les températures se stabilisent puis fêtes en la lecture
6. répéter les étapes précédentes pour des puissances de chauffage en démarrant de 2W jusqu’au 10W en
variant d’un intervalle de 2W (2, 4, 6, 8 et 10W).
7. Compléter le tableau suivant:
Q (W) T1 T2 T3 T4 T5 T6
02
04
06
08
10
6. Exploitation des résultats

1- représenter, pour une puissance donnée, l'évolution de la température le long du rayon :
𝛌𝐋𝐚𝐢𝐭𝐨𝐧 = 111 W/m°C ; Avec 70% Cu et 30% Zn
2- Est-ce-que la loi de Fourier est vérifiée dans cette expérience, si non pourquoi selon vous ?
3
3- Quelle est la différence entre le flux imposé est celui calculé (erreur absolue)
4-En utilisant l'équation de Fourier, et connaissant la puissance donnée au système, nous pouvons obtenir
coefficient de transfert de la chaleur telle que :
𝒓
𝒒 𝒍𝒏 𝒓𝟓
𝟒
𝝀=
𝟐 𝝅 𝑳 (𝑻𝟒 − 𝑻𝟓 )
5. Compléter le tableau suivant et obtenir la valeur moyenne de 𝛌 et comparer cette valeur avec :
𝛌𝐋𝐚𝐢𝐭𝐨𝐧 donnée au-dessus
𝛟 (W) T4 T5 𝛌
2
4
6
8
10
〈𝛌〉 = 𝛌𝐦𝐨𝐲𝐞𝐧𝐧𝐞
6- faites une conclusion.

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5. Procédures préliminaires avant la manipulation

6. Exploitation des résultats

6- faites une conclusion.

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