Un pb de thermodynamique...

[inviteb9d21287]

bonjour,
je suis en stage en Angleterre, chez un grand constructeur automobile (non c'est pas Rover )
Là je travaille sur un tuyau appelé duct qui transport l'air froid de la clim aux passagers arrieres.
Le probleme, quand il fait très chaud, la clim' a du mal à fournir de l'air froid à ces passagers dès le début des trajets.
Actuellement, le "duct" est fait dans un plastique (HDPE) mais un prototype en mousse a été réalisé.
Je dois, grace à des tests, trouver le niveau de pertes pour chacun des materiaux.

J'ai fait faire une boite (en mousse tres epaisse) qui contient le duct et apres, on met l'enssemble dans un grand four, on monte dans les 50 à70°C. On sort l'ensemble du four, et on fait passer de l'air froid (à temperature ambiante) dans le duct.

Alors mon probleme c'est:
on connais la temperature à l'entrée du duct, celle à la sortie, celle de la boite (qui est egale a 50 ou70°C à t=0), la temperature ambiante et le debit d'air dans le duct (je le rappelle, en fait c'est un gros tuyau que a des formes etranges).

a partir des t° d'entré et de sortie, je voulais savoir comment calculer la quantité d'enegie qui passait de la boite chaude à l'interieur du duct.

Si quelqun peut m'aider ce serait
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[rapporteur]

Bonjour
Lorsque volume V passe cela équivaut à une masse égale à ro*V. Soit C la chaleur spécifique de l'air
La chaleur fournie à cet air est
E=ro*V*C*(te-ts)
avec te température d'entrée et ts température de sortie
Si on veut déterminer l'énergie par unité de temps c'est à dire la puissance ce sera
P=ro*Q*C*(te-ts) avec D le débit
A bientot

[inviteb9d21287]

Merci pour ces infos
mais je me demandais, la formule ne depend pas de la matiere du tuyau ni de la surface en contacte?

[rapporteur]

Bonjour
La formule exprime l'énergie reçue par l'air.
Par contre ts va dépendre de certains facteurs en particulier du tuyau
A bientot

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb9d21287]

ok et merci beaucoup

[invitedbef360d]

imaginons qu'1 m3 d'air passe dans le tuyau, au debut, l'air qui sort du tuyau est chaud mais au bout de 15min, l'air en sortie est a la meme temperature que l'air en entree.
Si on voit qu'il ya des echanges de chaleurs jusqu'a t=10min, comment fait on pour calculer la quantite de chaleur qui est passe de la boite au tuyau?

et autrement, est-ce que je peux mettre en relation les 2 formules suivantes:

P=ro*Q*C*(Te-Ts) et

P=(landa)*S*(delta T)/e

e:eppaisseur
S:surface

mais delta T, c'est peut etre la difference de temperature entre l'interieur du tuyau et l'interieur de la boite (c'est pas vraiment Te-Ts).

Merci encore

[invitedbef360d]

autrement,
comment appelle-t-on le fait qu'un materiau puisse emmagasiner de l'energie (chaleur) et puisse la restituer par la suite? quelle est le nom de cette propriete et quel est son coefficient (ce n'est pas la resistance thermique?)?

merci

dsl pour les accents, c'est un clavier anglais

[philou21]

Capacité calorifique

[invitedbef360d]

bonjour,

en reprenant le probleme du depart (meme si c'est pas le meme compte, c'etait bien moi qd meme)

en connaissant la temperature a l'entree du tuyau et celle a la sortie ainsi que les temperatures exterieurs et dans la boite, comment peut-on faire pour trouver la resistance thermique du tuyau ainsi que sa capacite calorifique (le tuyau fournis de la chaleur a l'air qui le traverse).

merci beaucoup pour votre aide

[invite2c62579a]

Salut,

D'abord du côté technique: je crois que tu devrais poser des thermocouples de chaque côté de chacune des surfaces (dedans/dehors du duct, dedans/dehors de la boîte). Cela devrait faciliter l'analyse.

Pour les calculs, la chaleur emmagasinée par un corps se calcule par : Q =m*c*(T2-T1)*temps, où c est la capacité calorifique et est propriété du corps.
La chaleur passant à travers une surface par conduction est: Q = (T2-T1)*A*k *temps/épaisseur, où A est la surface d'échange de chaleur, et k la constante de conduction du matériau.
La quantité épaisseur/(k*A) est aussi appellée résistance thermique.
Le tout est plus complexe si les températures varient, fait un peu de recherche pour les équation différentielles.

Je ne suis pas sûr de bien t'aider?

[invitedbef360d]

merci pour tes reponses

mais dans tes formules, il y'a la conductivite thermique du materiau or c'est justement ce que je cherche a mettre en evidance grace aux variations de temperatures.

pour calculer la puissance perdue par l'air dans la boite, je comptais utiliser:

P=rho*V*C*(delta T)/(delta temps)

ou rho: masse volumique de l'air
V:volume de la boite
C: chaleur massique

pour calculer la puissance recue par l'air dans le tuyeau (duct):

P=rho*Q*C*(T(entree)-T(sortie))
ou Q: debit
rho: masse volumique de l'air
C: chaleur massique

Quand aux thermocouples, je comptais en mettre 5:
1 a l'entree du tuyeau
1 a la sortie
1 sur la surface exterieure du tuyeau (donc dans la boite)
1 dans la boite
1 a l'exterieur

et je comptais mettre un anemometre a l'entree du tuyeau pour voir le debit.

Y'a t'il des erreurs, des impossibilitees ou autre...

En tous cas, merci pour votre aide

Thibaut

[invite2c62579a]

merci pour tes reponses

mais dans tes formules, il y'a la conductivite thermique du materiau or c'est justement ce que je cherche a mettre en evidance grace aux variations de temperatures.

Parfait donc en mesurant le reste tu isoles la constante, bingo!

pour calculer la puissance perdue par l'air dans la boite, je comptais utiliser:

P=rho*V*C*(delta T)/(delta temps)

ou rho: masse volumique de l'air
V:volume de la boite
C: chaleur massique

Conforme à 100% à l'équation que j'ai citée ci-haut.

pour calculer la puissance recue par l'air dans le tuyeau (duct):

P=rho*Q*C*(T(entree)-T(sortie))
ou Q: debit
rho: masse volumique de l'air
C: chaleur massique

Hum... oui, ça va.

Quand aux thermocouples, je comptais en mettre 5:
1 a l'entree du tuyeau
1 a la sortie
1 sur la surface exterieure du tuyeau (donc dans la boite)
1 dans la boite
1 a l'exterieur

et je comptais mettre un anemometre a l'entree du tuyeau pour voir le debit.

Y'a t'il des erreurs, des impossibilitees ou autre...

En tous cas, merci pour votre aide

Thibaut

Il ne te reste qu'à mesurer la conductivité du tuyau. Il serait préférable d'isoler ce phénomène en ne laissant pas passer de débit d'air, mais en mesurant une différence de température entre les 2 côtés de la paroi.

[invite3e67d1f2]

a votre place je me rapprocherais d'une société de génie climatique , ou d'un constructeur d'échangeur air/air c'est leur métier....

[invitedbef360d]

Pour les calculs, la chaleur emmagasinée par un corps se calcule par : Q =m*c*(T2-T1)*temps[

es-tu sure?

P=rho*V*C*(delta T)/(delta temps)

Conforme à 100% à l'équation que j'ai citée ci-haut.

pas a 100% parce que pour passer de Q a P, on divise par le temps alors, la quelle est juste?

Mais un grand merci pour ta precieuse aide

[invitedbef360d]

hello,

Pour determiner la conductivite du duct (tuyau) puis-je m'y prendre ainsi?

on genere un debit dans le tuyau et on calcule la puissance:

(1) P=rho*Q*C*(T(entree)-T(sortie))

rho: masse volumiaue de l'air dans le tuyau
Q:debit d'air dans le tuyau
C:chaleur massique

Ensuite, on utilise la formule suivante(il n'a plus de debit d'air dans le tuyau):
P=(T(2)-T(1))*S*λ /e

λ:vonductivite du materiau
T(2): temperature dans la boite (je reste sur mon idee de depart)
T(1):temperature dans le tuyau

on tire λ:
(2)λ=P*e/{S*(T(2)-T(1))}

On injecte (2) dans (1)(on remplace P de (2) par P trouve en (1)):

λ={rho*Q*C*(T(entree)-T(sortie))*e}/{S*(T(2)-T(1))}

Est-ce juste et ai-je le droit de considerer que les puissances des deux equations sont identiques?

Merci

[invitedbef360d]

pas d'idee? ( ??)

[invite2c62579a]

es-tu sure?


pas a 100% parce que pour passer de Q a P, on divise par le temps alors, la quelle est juste?

Mais un grand merci pour ta precieuse aide

Oups!

Le premier est erroné, ça m'a échappé. Q=mc(t2-T1).

[invite2c62579a]

hello,

Est-ce juste et ai-je le droit de considerer que les puissances des deux equations sont identiques?

Merci

Je ne suis pas sûr. Ton problème est assez complexe et je ne veux pas te mettre sur une fausse route. Je crois que la suggestion de Simbis est intéressante.
Il faudrait plus de détails sur ton problème (schémas, photos, etc.), et même là je ne suis pas sûr de bien t'aider. LEs équation que j'ai donné sont si simples qu'elles ne sont valables que si les différences de température sont constantes, ce qui ne sera probablement pas le cas...

Je te souhaite bonne chance!

[invitedbef360d]

Merci pour vos reponses.

J'en ai parle avec mon tuteur et malheureusement pour moi, les deux equation ne peuvent pas etre mise en relation comme je le proposais plus haut.
En ce qui concerne les photos, ca rique d'etre impossible puisque je suis chez jaguar a Coventry et comme dans toutes les industries, les photos ne sont pas admises.
Par contre, je pourrai faire un schema de mon probleme.

Je pense que la formule
P=rho*Q*C*(T(e)-T(s))

peut etre employee (on voit ainsi la puissance perdue seconde par seconde)

Merci