Questions resistances chauffantes

[invitee05a3fcc]

Pour reprendre votre exemple, si une résistance de 3000 W apporte un échauffement de 900°C, cela signifie t'il qu'une résistance du même matériau de 1000W fournira un échauffement de 300°C ?

Approximativement : OUI
Approximativement , car les lois d'échange thermique ne sont pas rigoureusement proportionnelles
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[invite01fb7c33]

Le matériaux de la résistance n'a aucune importance. La signification que cela a c'est que ton four à une Rth de 0,3°C/W (900/3000), chaque watt apporté au four augmentera sa température de 0,3°.

[invite01fb7c33]

On va éviter de s'aventurer sur la non linéarité de la convection et du rayonnement, parce que ce fil va durer une éternité, peut être plus.

[invite2902fa1d]

Cette fois je pense avoir bien compris ! Ce qui fait donc la différence d'échauffement entre la lampe halogène 60W et le chauffage d'aquarium 60W, ce n'est pas le matériau de la résistance mais bien le milieu dans laquelle elle est contenue ?

[invite01fb7c33]

Oui c'est ça. Et si tu veux calculer la puissance nécessaire pour faire marcher ton four, tu peux faire une mesure du Rth du four, par exemple tu enfermes une ampoule de 100w à l'intérieur, tu attends 2 ou 3h que la température se stabilise et tu mesures la différence de température entre l'intérieur du four et la la température ambiante. Tu auras Rth = dT/100w.

[invite2902fa1d]

Tout est beaucoup plus clair maintenant ! Merci beaucoup.

Pour calculer la résistance thermique, je possède sinon la conductivité thermique (lambda) de la paroi (donné constructeur) ainsi que son épaisseur (e). Je peux donc utiliser R = e/(lambda) pour connaître la résistance thermique du four ?

Une fois cela fait, puisque j'ai R=(dT) / (flux chaleur) donc dT = R * (flux chaleur) = R * (puissance de ma résistance) ?

J'espère ne pas m'être encore emmêlé les pinceaux !

[masterclassic]

Bonsoir.

Il faut oublier la température des résistances elles-mêmes, et penser que les résistances servent à apporter des calories (ou des joules) dans le four. La température qu'on aura dans le four dépendra finalement des pertes de chaleur, donc de la résistance thermique des parois et autres pertes (par exemple fuites d'air par des orifices).
La puissance rotale de la ou des résistances est l'énergie fournie dans le four par seconde. La température maximale (par rapport à la température ambiente) sera le point d'équilibre entre apport d'énergie et pertes.
J'espère que cela aidera un peu à la compréhention qualitative du phénomène physique.

Et bien sûr, comme il a été déjà signalé, le comportement thermique n'est par tout à fait linéaire.

[masterclassic]

Ce qui fait donc la différence d'échauffement entre la lampe halogène 60W et le chauffage d'aquarium 60W, ce n'est pas le matériau de la résistance mais bien le milieu dans laquelle elle est contenue ?

Ce sont les conditions de convection et conduite de la chaleur. Une résistance dans l'eau peut dissiper plus de chaleur que la même résistance dans l'air.

[invite2902fa1d]

Super ! Merci pour ces explications complémentaires. Je ne voyais pas du tout les choses de cette facon en commencant ce post : c'est maintenant beaucoup plus clair !

Pourriez vous me confirmer les calculs suivants ?

Pour calculer la résistance thermique, je possède sinon la conductivité thermique (lambda) de la paroi (donné constructeur) ainsi que son épaisseur (e). Je peux donc utiliser R = e/(lambda) pour connaître la résistance thermique du four ?

Une fois cela fait, puisque j'ai R=(dT) / (flux chaleur) donc dT = R * (flux chaleur) = R * (puissance de ma résistance) ?

J'espère ne pas m'être encore emmêlé les pinceaux !

Merci d'avance !

[RomVi]

Bonjour

En fait la question n’est pas stupide, il est dommage que personne n'ai été capable d'apporter une vraie réponse...

Bien évidement la température de la résistance joue un rôle dans la température finale, mais la puissance transférée au four est fonction à la fois de cette température et de la surface de la résistance. Par exemple une toute petite résistance qui dissipe 0.5W peut devenir très chaude, une résistance de chauffe eau dissipant la même puissance ne sera même pas tiède.

Donc pour reprendre l'exemple initial 3 résistances de 1000W ont une température de surface sensiblement identique à une seule résistance de 1000W, mais la surface étant 3 fois plus grande elle échange 3 fois plus d’énergie.

[RomVi]

Pourriez vous me confirmer les calculs suivants ?
Merci d'avance !

C'est une simplification assez grossière du problème, tu n'aura qu'un ordre d'idée de la puissance nécessaire. L'idéal serait de copier le design d'un four existant, et de te renseigner sur un forum de céramistes où les membres fabriquent parfois leur four eux même.

[antek]

En fait la question n’est pas stupide, il est dommage que personne n'ai été capable d'apporter une vraie réponse...

Vu le nombre de questions posées depuis le début il est dommage que tu ne précises pas de laquelle il s'agit . . .

PS
3 de 1000 ou 1 de 3000 -> . . . sensiblement identique à une seule résistance de 3000 W, . . .

[invitee05a3fcc]

En fait la question n’est pas stupide, il est dommage que personne n'ai été capable d'apporter une vraie réponse...

Si c'est pour donner une réponse aussi stupide

Donc pour reprendre l'exemple initial 3 résistances de 1000W ont une température de surface sensiblement identique à une seule résistance de 1000W, mais la surface étant 3 fois plus grande elle échange 3 fois plus d’énergie.

... la résistance de 3kW est trois fois plus grosse qu'une résistance de 1kW . Le seul problème, c'est le gradient de température avec 3kW versus 3 fois 1kW

Oui, mais le gradient de température sera différent

[RomVi]

Si c'est pour donner une réponse aussi stupide
... la résistance de 3kW est trois fois plus grosse qu'une résistance de 1kW . Le seul problème, c'est le gradient de température avec 3kW versus 3 fois 1kW

Qu'est ce qu'il y a de stupide dans ma réponse ? Je souligne simplement le fait que la puissance dissipée est fonction de la température superficielle multiplié par la surface.
Et qu'est ce que tu appelles "gradient de température" ? Si tu penses que ta réponse était adaptée il aurait peut être fallut la développer un peu plus.

3 de 1000 ou 1 de 3000 -> . . . sensiblement identique à une seule résistance de 3000 W, . . .

Pourrais tu développer ?

[invitee05a3fcc]

Pourrais tu développer ?

Tu es bien gentil, mais ça fait 3 jours qu'on tente d'expliquer à notre ami Shinta que

3 de 1000 ou 1 de 3000 -> . . . sensiblement identique à une seule résistance de 3000 W, . . .

Alors tu relis la totalité de la discussion avant de faire des remarques inopportunes .

[RomVi]

J'ai lu la totalité de la discussion justement, et à aucun moment je n'ai trouvé mention du rôle de la surface d’émission.
Et je te prierais de te calmer et de rester poli.

[invitee05a3fcc]

et à aucun moment je n'ai trouvé mention du rôle de la surface d’émission.

Tu n'avais qu'à participer à la discussion ... plutôt que de jouer maintenant à la mouche du coche !
Et de critiquer les gens qui ont sués sang et eau pour tenter de faire comprendre à notre ami Shinta qu'une résistance de 1kW ne chauffait pas à 300° alors qu'une de 3kW aurait chauffé à 900° . Terminé pour moi.

[RomVi]

Je l'aurai fais si je l'avais vu avant, et je dis simplement qu'un élément important pour la compréhension a été oublié dans les explications apportées, et je l'ai donné. Il ne tient qu'à toi de voir ça comme une critique.

[invite01fb7c33]

Résistance qui reçoit une puissance électrique de 3000kW dissipe forcément 3000kW, qu'elle ce soit grande ou petite, qu'elle possède une grande surface de dissipation ou une petite ne change absolument rien.

[RomVi]

Si, ça change sa température...

[invite01fb7c33]

et alors, qu'elle importance. J'ai déjà expliqué que c'est la puissance introduite dans le four qui détermine sa température. Que la température de la résistance soit de 2000° ou que ce soit un plasma à 50000° le résultat est le même.

[RomVi]

L'importance, comme je l'ai dis plus haut, est que la température de la résistance est justement ce qui lui permet de dissiper une certaine puissance. C'est cette notion que le demandeur n'a pas réussi à assimiler, parce que personne n'a été capable de lui expliquer.

De plus le résultat n'est pas le même, une résistance qui ferait la taille du four ne permettrait pas d'atteindre la même température qu'une résistance de petite taille, mais beaucoup plus chaude, qui dissiperait la même puissance.

[invite01fb7c33]

Et ça ne te trouble pas de dire une telle ineptie. Tu fournirais 3000w électrique à une résistance, et selon le modèle elle ne fournirait donc pas 3000w au four, ou passe la différence?
C'est dur la physique.

[RomVi]

C'est bien d'avoir des convictions, et de les défendre, mais il serait préférable de le faire dans un domaine que tu connais.
Le problème vient de ta conception simpliste de la notion de température, que tu imagines identique en tous points. En réalité la température d'un four est loin d’être homogène, surtout dans un four à céramiques.
Avec une petite résistance on aura un point chaud (la résistance elle même), et une température décroissante jusqu'aux parois. Une sonde placée dans le four pourra montrer une variation de plusieurs centaines de degrés selon son positionnement. Par ailleurs le transfert de chaleur n'est pas du tout le même selon la température de la résistance.

[invite01fb7c33]

Tu me fais bien rigoler avec le transfert de chaleur d'une résistance qui dissipe 3000W par rapport à une résistance qui dissipe 3000w. Il faut reprendre ton raisonnement en terme transfert de bilan calorique et tu verras qu'il est le même (et par honnêteté intellectuelle ne pas faire d'enfumage et changer de sujet en parlant homogénéité des températures dans le four qui est un autre problème).

[Antoane]

Bonjour,

Fabang, RomVi, pour avoir lu quelques une de vos interventions à tous les deux, je pense que si vous êtes en désaccord sur un sujet "aussi simple", c'est que vous ne vous comprenez/expliquez pas bien. Je doute que ce soit vos compétences en physique qui soient à remettre en cause.

Voilà voilà, je re-sors

[masterclassic]

Il est vrai que l'utilisation d'une seule source de chaleur dans le four, petite ou plus grande, ou de plusieurs sources réparties n'a pas d'influence sur le résultat moyen (la température moyenne dans four). Cette température sera déterminée par la puissance fournie et bien sûr par la conductivité thermique du four (et aussi par la température ambiente à l'extérieur, qui normalement varie peu). Cela ne veut pas dire cependant que la température sera la même partout dans le four.

Dans le cas d'un four réel de céramique, il faut se rapeller qu'il y a tout au tour des tuiles spéciales qui accumulent la chaleur et assurent la température plus ou moins uniforme dedans. Dans la phase initial du chauffage la température ne sera pas homogène, mais au fur et à mesure que la cuisson avance elle sera de plus en plus uniforme.

Je crois que la meilleure pratique est de placer plusieurs résistances tout au tour au lieu d' une seule, puisque c'est ainsi que l'on atteindra plus rapidement et de manière plus sûre une répartition homogène de la chaleur. Le manque d'homogénéité au début (quand on est à 200 degrés par exemple) n'est pas tellement grave, je crois; ce qui importe beaucoup est les températures plus élevées, puisqu'on doit arrêter lorsqu'on arrive à 1200 et quelque degrés (ce sont des souvenirs d'il y a 40 ans, alors que je voulais m'occuper sérieusement de la céramique et de l'émail... ). Il ne faut pas que la moitié du four se trouve alors encore à, disons, 1000 degrés, et puis on ne peut pas monter à 1400 pour que le reste du four atteigne 1200.

[RomVi]

Tu me fais bien rigoler avec le transfert de chaleur d'une résistance qui dissipe 3000W par rapport à une résistance qui dissipe 3000w. Il faut reprendre ton raisonnement en terme transfert de bilan calorique et tu verras qu'il est le même (et par honnêteté intellectuelle ne pas faire d'enfumage et changer de sujet en parlant homogénéité des températures dans le four qui est un autre problème).

Je sais calculer un transfert thermique merci, c’est même mon métier…

Je vais suivre le conseil d'Antoane et tenter de m'expliquer calmement, même si je trouve inadmissible le ton que tu te permet d'employer.

Si tu ne veux pas prendre en compte la répartition des températures ni l’influence de la géométrie des sources de chaleur alors effectivement les 2 situations sont identiques, mais simplifier le problème de cette façon n'est pas réaliste, voire même absurde, car il faut bien définir la "température du four", à moins d'admettre que celle ci est la même en tous points, ce qui est bien sur impossible. Si la température de la résistance était la même que celle du four elle ne pourrait pas céder de chaleur.
Pour citer un domaine que tu connais peut être mieux c'est un peu comme si une personne venait demander de l'aide pour dimensionner un radiateur sur un transistor de puissance et qu'on lui réponde "bah, t'as que le mettre dans une grosse boite, ça ne chauffera pas".
Sans vouloir être condescendant si tu ne connais que les bases d'un domaine il faut éviter d'être aussi affirmatif.

A titre d'illustration je me suis amusé à mesurer les températures en 4 points dans mon four de cuisine : A proximité immédiate (environ 2cm) de la résistance du haut, au centre, sur une des faces et sur la sole (qui est chauffée par une résistance diffusante, par le dessous). Mon four est de bonne qualité, et pourtant les températures sont loin d'être identiques.

Avec une petite résistance très chaude, et dans un four qui chauffe à une température bien plus importante, on fera apparaitre des disparités encore plus grandes sur la température des parois internes. La déperdition étant directement proportionnelle à la différence de température entre les faces la température d’équilibre sera donc modifiée selon la température de la résistance (elle même fonction de la puissance surfacique), sans parler de l'influence du coefficient de transfert superficiel par convection.

[RomVi]

Il est vrai que l'utilisation d'une seule source de chaleur dans le four, petite ou plus grande, ou de plusieurs sources réparties n'a pas d'influence sur le résultat moyen (la température moyenne dans four).

Et comment est ce que tu définis cette température moyenne ?

[masterclassic]

La température moyenne est la moyenne des températures mesurées à un grand nombre de points uniformément répartis dans le volume du four.
Cette température moyenne approximative est sans doute suffisante au cas du poulet dans le four (d'ailleurs c'est à un seul point qu'on mesure dans ce cas comme nous le savons, et ceci est le cul où on met le thermomètre ).

Mais dans le cas des céramiques elle ne suffit pas. Il faut une répartition plus uniforme au centre, en haut, en bas et vers les côtés. Ce cas diffère de celui de la cuisine, à cause de la construction du four. Ce n'est pas le rayonnement seul qui fait la cuisson. Je précise que les fours professionnels de céramiques sont faits pour ètre remplis d'objets. Chaque séance de cuisson dure assez longtemps et coûte pas mal, il faut donc en profiter au maximum. C'est pour ça que l'expérience pratique mène à l'utilisation de résistances multiples et au revêtement accumulateur de chaleur.