TP Convection [PDF]

Zitiervorschau

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEURE ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNVERSITE AKLI MOHAND OULHADJ- BOUIRA – FACULTE DES SCIENCE ET DES SCIENCES APPLIQUEES DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE

TP 02 Convection forcée : relation entre la temperature et la puissance de la source de chaleur Fait par :  Djemaoune Fouad  Achit Merouane  Alem Nassim

Année universitaire : 2020/2021

Group : 01

Convection forcée

Introduction : Le transfert de la chaleur c’est la transmission de l’énergie thermique d’un milieu à un autre sous l’influence de la différence de la température ∆ T La correction est un mode de transfert de la chaleur entre une paroi et un fluide.

But de TP :  Calculer le flux de chaleur échangé par correction forcée.  Calculer le coefficient d’échange par correction.

Démmarage de l’experience :  Activer l’amplificateur de mesure.  Activer l’interrupteur de puissance électrique et choisir une puissance initiale pour échauffer la source de chaleur.  Régler la vitesse de l’air à la valeur de 1.5 m/s.  Patienter 30 min pour que l’air à l’intérieur de la conduite s’échauffe.  Noter la température auprès de la source de chaleur déterminée par le thermocouple type k.  Enregistrer les valeurs qui s’affichent : (Température de l’air à l’entrée , température de l’air à la sortie , vitesse de l’air et puissance électrique ). 

Régler de nouveau une autre puissance électrique et refaire le même procédure.

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Convection forcée

Description de l’appareil : L’appareil est destiné à la transmission de la chaleur , il est composé d’un capteur de température , un canal d’air , un thermoucouple type K , un appareil d’affichage et de commande , élement chauffant remplaçable , capteur d’écoulement et un raccord de mesure pour thermocouple.

1) Calcule du flux échangé par correction : -

La loi de Newton : ∅ = h s ( Tp – Tf ) = m Cp𝚫t Avec : m = WAρ

m : Débit massique (Kg/s). w : Vitesse de l’air (m/s). A :Section de passage (m²). ρ : Masse volumique de l’air (Kg/m³ ).  Cp :Chaleur spécifique (J/Kg C°). 𝚫t :T sortie

– T entrée( C°).

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Convection forcée

2) L’efficacité de l’appareil : L’efficacité de l’appareil est le rapport entre la valeur énergétique produite et la valeur énergétique consommée dans un processus.

n=

∅ calculé ∅ électrique

Calcule de coefficient d’échange par correction : 3) ∅ = h s ( Tp – Tf ) =h s Tm

Tm =

( T source – T entrée )−(T source – T sortie) ( Tsource – T entrée ) ln ⁡ (T source – T sortie )

4) Tableau de puissance et températures : 5)

Températures ( C°) Puissance (w)

T1

T2

T3

5

21.8

28.5

22.5

10

22.0

35.5

23.5

15

22.0

42.1

24.2

20

22.6

48.7

25

25

20.8

54.1

24

30

20.3

59.9

24.3

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Convection forcée

6) La surface d’échange : Plaque place : 0.014 m². Faisceau tubulaire : 0.098 m². Ailettes : 0.14 m².

Pour : P= 5W ∅

= h s ( Tp – Tf ) = m Cp∆ T

Et on à

m = WA ρ m= 1.5×0.14×1.292 = 0.271 ∅

= 0.271 ×1005 × ∆ T

= 272.35 ∆ T = 272.35 × 0.7

∅

∅

Tm =

= 190.64 w

( T source – T entrée )−(T source – T sortie) ( Tsource – T entrée ) ln ⁡ (T source – T sortie )

T1m =

( 6.7 )−(6) ( 6.7 ) ln ⁡ (6)

= 6.34 K

∅=h S ( Tp – Tf ) =¿ hS Tm

h1

¿

∅ ST m

=

190.64 0 .14 × 6 . 34

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= 214.78 w/m2.K

Convection forcée

Pour : P=10W ∅

= h s ( Tp – Tf ) = m Cp∆ T

m= 1.5×0.14×1.292 = 0.271 ∅ ∅

= 0.271 ×1005 × ∆ T

= 272.35 ∆ T = 272.35 × 1.5 ∅

Tm =

= 408.52 w

( T source – T entrée )−(T source – T sortie) ( Tsource – T entrée ) ln ⁡ (T source – T sortie )

T2m =

( 13.3 )−(11.8) ( 13.3 ) ln ⁡ (11.8)

= 12.53 K

∅=h S ( Tp – Tf ) =¿ hS Tm

h2

¿

∅ ST m

=

408.52 0.14 ×12.53

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= 232.88 w/m2.K

Convection forcée

Pour : P=15W ∅

= h s ( Tp – Tf ) = m Cp∆ T

m= 1.5×0.14×1.292 =0.271 ∅

= 272.35 ∆ T = 272.35 × 2.2 ∅

= 599.17 w

( T source – T entrée )−(T source – T sortie) ( Tsource – T entrée ) ln ⁡ (T source – T sortie )

Tm =

T3m =

( 20.1 )−(17.9) ( 20.1 ) ln ⁡ (17.9)

= 18.98 K

∅=h S ( Tp – Tf ) =¿ hS Tm ∅

h 3 ¿ ST m =

599.17 0.14 ×18.98

= 225.49 w/m2.K

Pour : P=20W Page 6

Convection forcée

∅

= h s ( Tp – Tf ) = m Cp∆ T

m= 1.5×0.14×1.292 =0.271 ∅

= 272.35 ∆ T = 272.35 × 2.4 ∅

Tm =

= 653.64 w

( T source – T entrée )−(T source – T sortie) ( Tsource – T entrée ) ln ⁡ (T source – T sortie )

T4m =

( 26.1 )−(23.7) ( 26.1 ) ln ⁡ (23.7)

= 24.88 K

∅=h S ( Tp – Tf ) =¿ hS Tm ∅

h4 ¿ S T m =

653.64 0 .14 × 24 . 88

= 187.65 w/m2.K

Pour : P=25W ∅

= h s ( Tp – Tf ) = m Cp∆ T

m= 1.5×0.14×1.292 =0.271 Page 7

Convection forcée

= 272.35 ∆ T = 272.35 × 3.2

∅

∅

Tm =

= 871.52 w

( T source – T entrée )−(T source – T sortie) ( Tsource – T entrée ) ln ⁡ (T source – T sortie )

T5m =

( 33.3 )−(30.1) ( 33.3 ) ln ⁡ (30.1)

= 31.67 K

∅=h S ( Tp – Tf ) =¿ hS Tm

h5

¿

∅ ST m

=

871.52 0 .14 × 31. 67

= 196.56 w/m2.K

Pour : P=30W

∅

= h s ( Tp – Tf ) = m Cp∆ T

m= 1.5×0.14×1.292 =0.271 Page 8

Convection forcée ∅ ∅

= 272.35 ∆ T = 272.35 × 4

= 1089.4 w

( T source – T entrée )−(T source – T sortie) ( Tsource – T entrée ) ln ⁡ (T source – T sortie )

Tm =

T6m =

( 39.6 )−(35.6) ( 39.6 ) ln ⁡ (35.6)

= 37.56 K

∅=h S ( Tp – Tf ) =¿ hS Tm

h6

¿

∅ ST m

=

1089.4 0 .14 × 37 .56

= 207.17 w/m2.K

Conclusion : Après l’obtention de résultants , on concluent qu’il y’a une relation proportionnelle Entre la puissance P et la température T et la convection h ainsi que le flux thermique ∅

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Convection forcée

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