Compte Rendu TP3 [PDF]

Zitiervorschau

UNIVERSITE M’HAMED BOUGARA BOUMERDES FACULTE DES HYDROCARBURES ET DE LA CHIMIE

DEPARTEMENT TRANSPORT ET EQUIPEMENT DES HYDROCARBURES Compte rendu de Travail Pratique TP : N°3

ETUDIANT :MOHAMED MORABET HAMZA Groupe : IMC/06 S-Groupe : 2 Enseignant : A. BENBRIK

Boumerdès 2009

I. But du travail pratique : Faire une étude sur la convection naturelle, autour d’un tube cylindrique.

II. Présentation de l’installation :

III. Mode opératoire de l’expérience :  On place une résistance dans un tube cylindrique, afin de chauffer le tube,  On place 5 thermocouples sur l’extérieur de la barre, cette dernières sont connecté avec commutateur qui transmet les températures vers carte d’acquisition et transforme les données reçu on résultats numérique lus sur le micro.  On met on marche le courant avec un flux 10w  On laisse 15 min pour que le courant soit stable.  On lit les températures aux 5 points de l’extérieure de tube.  On fait varie le courant Q avec Rhéostat entre 10, 20,30et 40w, on laisse 15minute entre chaque expériences, et on note les températures a chaque fois.  Puis on procède au calcules, coefficient de convection h, Nusselt Nu, Grashaf Gr, Prondtl Pr, puis Rayleigh Ra.  On trace la courbe Ln(Nu)=f(Ra) et on déduit la valeur de C et n.  On écrit la corrélation de convection Nu=C Ran.

IV. Théorie et calcul : -Les données de l’expérience :  Longueur du tube cylindrique : 125cm = 1,25 m  Diamètre : 2,5 cm = 0,025 m  Accélération de la pesanteur : g=9,8 m/s2  Les propriétés de l’air : λ=0,02634 w/mK ; =1,6036.10-5 m2/s. =1, 1650 Kg/m3 ; Cp=1,005 Kj/Kg.K. 4-1-Tableau : Q(w) 10 20 30 40

T1 29 37 46 59

t2 27 44 54 73

t3 34 48 57 75

t4 33 46 60 76

t5 35 44 54 72

tmoy 31.6 43.8 54.2 71

tamb 22 22 22 22

Avec :

tmoy=( t1+ t2+ t3+ t4+ t5)/5

h 10 .61 9 .34 9.50 8.31

Nu 10.08 8 .87 9.02 7.89

Pr 0.71 0.71 0.71 0.71

Gr 1,05 105 1,54 105 2,12 105

Ra 7,4. 104 10,7. 104 15,15. 104

h=Q/S.∆t

∆t=(ts-tfl) S=2ΠRL=ΠDL

Nu= h.d /λ Pr=/a Gr=(g.B.∆t.D3)/ 2

a=λ/C B=1/tfl

Ra=Gr.Pr Prenons comme exemple : Q=10w

h=Q/S.∆t

∆t=(ts-tfl)=42.4-16 = 26,4° S=ΠDL = 3,14 x (0.025)x1,25=0,098 m2 h=3,865 w/m2K

h=10/(0,098x26,4)

Nu= h.d /λ

Nu= 3,865 x 0,025/0,02634

Nu=3,668

Pr=/a

a=λ/C a=0,02634/(1,1650x1,005x103)= 2,25 10-5 m2/s Pr=0,712

Pr=1,6036.10-5 / 2,25.10-5

Gr=(g.B.∆t.D3)/ 2

B=1/tfl =1/(273+16) = 0,0034 1/K

Gr=(9.8x0,0034x26,4x0,02)/(1,6036.10-5)2

Ra=Gr.Pr

Ra=0,712x5,34 .104

Gr=5,34.104

Ra=3,80.104 4-2- La courbe Ln(Nu)=f(Ra) : Nu Ln (Nu) 3,668 1,299 3,724 1,315 3,823 1,341 3,689 1,305

Ra 4

3,8. 10 7,4. 104 10,7. 104 15,15. 104

Ln (Ra) 10,54 11,21 11,58 11,93

4-3- Détermination des coefficients C et n ; Le coefficient C est obtenus par extrapolation de la ligne Ln(Nu)=f(Ra), on

trouve lnC=0,96 C=e0, 96=2,61 Et n est le tangent de la ligne ; n= (6-4)/(1,125-1,05) n=26 Les valeurs de C et n ne sont pas correctes avec celle de la théorie Pour cela on trace d’autres lignes afin d’obtenir des valeurs proche de la théorie, Ligne 2 : C=1,82 et n=15,8 Ligne 3 : C=0,7 et n =6 On théorie pour un cylindre horizontale (convection à l’extérieur) et avec Ra=104-107 C=0,480 et n=0,25

E = (λth- λexp)/ λth EC = (0.48-0.7)/0.48

E%=45.8%

V. Interprétations des résultats : D’après la théorie on convection naturelle autour d’un tube cylindrique, la corrélation s’écrit sous forme Nu=C Ran, Dans notre cas avec un Rayleigh entre 104-107 est de forme Nu=0,480Ra0, 25 Mais expérimentalement on a trouve Nu=0,7Ra6, cette différence est due : Les incertitudes des appareils de mesure (thermocouple…) Le temps n’est pas suffisant pour que le régime soit stationnaire. Les propriétés de l’air utiliser ne sont pas réelles puis que la T varie. On a considéré que la convection et on a négligé rayonnement.

VI. Conclusion : L’expérience na pas donner de bon résultats par rapports à la théorie,