Fascicule TP Tch GM 18 19 2

ECOLE NATIONALE POLYTECHNIQUE
Département: Génie des Matériaux
FASCICULE
DES TRAVAUX
PRATIQUES
Transfert de chaleur
10, Avenue Hacène - Badi BP182 El-Harrach 16200 ALGER
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Sommaire
TP N° 1 : Transfert de chaleur par conduction
TP N° 2 : Echangeurs de chaleur à tubes concentriques
TP N° 3 : Etude de la convection naturelle et forcée
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TP N° 1
TRANSFERT DE CHALEUR PAR
CONDUCTION
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TP N° 1 Transfert de chaleur par conduction
I-1 BUT DE LA MANIPULATION
L’objectif de ce TP est d’étudier le transfert thermique par conduction dans :
Une barre simple ;
Une barre composite ;
Un disque.
I-2 DISPOSITIF EXPERIMENTAL
L’appareil de conduction HILTON (Figure I-1), se compose d’une console électriqueet de deux
modules distincts, chauffés électriquement et montés sur un support (1). Un des modules contient
un ensemble de barreaux cylindriques métalliques servant à une série d’expériences sur la
conduction linéaire axiale (problème du mur) (2) ; l’autre module comprend un disque
cylindrique (3) utilisé pour l’étude de la conduction radiale. Ces deux modules sont équipés
respectivement de neuf et six sondes de température.
Figure I-1: Appareil de conduction HILTON
Une circulation d’eau de refroidissement, prélevée sur un robinet de distribution et munie d’un
régulateur de débit et d’un débitmètre de contrôle, est reliée à l’extrémité du barreau linéaire
refroidi ou à la périphérie du disque cylindrique, de manière à maintenir dans les modules un
gradient de température constant.
La console électrique permet une mesure précise des températures à l’aide de sondes à
thermistances, à réponse rapide, avec une résolution de 0.1 °C (affichage numérique en °C).
Le circuit de commande de l’alimentation du chauffage fournit une puissance de sortie variable
de 0 à 100 Watts, à réglage progressif et affichage numérique.
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Les
modules d’essai sont conçus pour minimiser les erreurs dues au transfert réel en trois
dimensions, ainsi que les phénomènes de convection et de radiation. Les barreaux et le disque
sont entourés d’un manchon de nylon isolant.
Le barreau servant aux essais linéaires comprend une série de sections intermédiaires
interchangeables de diverses matières conductrices.
Les faces extrêmes des sections métalliques sont bien finies de manière à
assurer un bon contact thermique (Figure I-2). Cependant, en vue de
réduire encore la résistance thermique de contact, on peut appliquer une
fine couche de produit conducteur.
F
Figure I-2
I-2-1 Description de la console électrique
(1) Interrupteur marche/arrêt (ON / OFF)
(2) Voyant lumineux
(3) Fusible
(4) Entrée de la sonde de température
(5) Afficheur numérique de la température en °C
(6) Entrée de l’élément chauffant des modules
(7) Afficheur numérique de la puissance
(8) Variateur de la puissance
I-2-2 Description du module linéaire
Le module est constitué de deux barres cylindriques en laiton de diamètre 25 mm, (1) et (4). La
section (1) est équipée d'un chauffage électrique (2), alors que la section (4) est refroidie par la
circulation d'eau (5). Des barres interchangeables en laiton (7) et (9) ou en acier inoxydable (10),
de 30 mm de long, peuvent être placées entre les parties (1) et (4) pour former une barre longue
avec neuf sondes de température installées à intervalle de 10 mm (3), (6) et (8). Toutes les barres
ont le même diamètre, 25 mm, tandis que la barre (9)a un diamètre de 13 mm.
Les pertes thermiques du module linéaire sont réduites au minimum par l’enveloppe isolante (11)
enfermant un espace d’air (12) autour du module. Les sections interchangeables (7), (9) et (10)
ont leurs propres enveloppes isolantes (13), (14) et (15).
Une prise miniature (16) raccordeles sondes de température (3), (6) et (8)à la console et permet
de lire la température sur l’afficheur numérique.
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