isolation par le vide

[chatelot16]

bonjours

j'envisage d'utiliser des double paroi avec vide entre les 2 dans une machine a vapeur pour reduire les pertes d'energies

il est deja prevu une pompe a vide dans l'instalation

ma question est que je ne connais pas les principes physiques pour faire les calcul et comparer avec d'autres isolants

1er calcul : puissance transmise dans le cas d'un vide parfait : il me semble que ca ne depand que des temperatures et des surfaces et non de l'epaisseur de la couche de vide

2eme calcul : qu'est ce qui se passe quand le vide n'est pas parfait et qu'il y a donc un peu de convection ? le but est calculer si il faut un vide tres poussé pour faire mieux que des isolant classique ou si un vide grossier suffit

merci
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[Tropique]

Hello
Dans un vide parfait, et si le volume à isoler est totalement inclus dans l'enceinte externe, l'épaisseur est indifférente: seule va jouer l'émissivité des surfaces.
En ce qui concerne le vide partiel, les jauges Pirani fonctionnent sur ce principe: on considère qu'elles sont linéaires en-dessous de 10e-2 torr, et utilisables jusqu'à ~1 torr.
Au-dessus de 1 torr, la variation est plus faible, totalement logarithmique.
En résumé, pour une bonne isolation, il faut être substantiellement sous 1 torr pour commencer à voir une différence significative avec la pression atmosphérique.
A+

[mbochud]

En résumé, pour une bonne isolation, il faut être substantiellement sous 1 torr pour commencer à voir une différence significative avec la pression atmosphérique.

Bonjour,

En pratique il faut être en bas de 10^-3 torr pour que la conduction thermique soit inférieure au transfert par rayonnement.
En haut de 10 torr, la conduction est pratiquement constante (La même qu’à la pression atmosphérique.)

[chatelot16]

comment donner une pression en dessous de laquelle la conduction est inferieur au rayonnement alors que les formule donnant les 2 transmission doivent etre completement differente : notament le rayonnement ne depend pas de l'epaisseur du vide , la conduction si : donc il faudra bien faire des calcul pour savoir ce qu'il faut faire

et en plus mon but n'est pas seulement de comparer conduction et rayonement mais de calculer exactement combien de watt il va passer dans une isolation sans perdre mon temp a faire des essai : c'est bien le but de la physique : calculer ce qui est calculable , sans avoir a recomencer ce que d'illustre physicien ont deja fait ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[mbochud]

Cette valeur est utilisée dans la plupart des applications pour cryostats et ne dépend pas de « l’épaisseur du vide » car , à cette pression, on est déjà en régime moléculaire. Dans ce régime les collisions sont essentiellement surface-surface et non molécule-molécule.

Le transfert par rayonnement est :
P= 4 T³ T *S

S surface de transfert
= 5,67*10^-12 (en SI)
entre 0 et 1 dépendamment du matériau utilisé (les surfaces argentées ou aluminisées ont des émissivités très faible.


Le transfert par conduction en régime moléculaire est
P= 3/2kT* F *S (en SI)

où F est ici la fréquence surfacique de collision qui vaut :
F= (1/(2mkT)^1/2 *P (en SI)
avec P pression
m masse atomique
T température moyenne des 2 parois

[chatelot16]

merci pour ces formules
mais je suis surpris que la puissance transmise par rayonement ne depende que de deltaT

google vient de me trouver un cours interressant
http://neveu.pierre.free.fr/enseign/thcg/chp456.htm

et la la puissance transmise est en T₂⁴ - T₁⁴

par contre pour la convection je commence a comprendre

et je decouvre une voie originale : il n'y a pas que la pression qui compte : il y a aussi la masse molaire du gaz

c'est pour cela que les gaz lourd sont moins bon conducteur que les gaz leger : mais pour une isolation sous vide on peut pousser le phenomene a outrance et faire que le vide residuel soit occupé par une vapeur lourde : hydrocarbure meme pas volatil dans les condition normale

[mbochud]

Oui, la puissance rayonnée est T⁴ S et donc le flux net est la différence :
S (T_chaud⁴ – T_froid⁴)
Pour des différences (T_chaud⁴ – T_froid⁴) pas trop importantes ( ce qui ne correspond pas forcément à ton cas) , on peut faire l’approximation (par dérivée)
4* T³ S * T.
Peut-être est il plus prudent d’oublier cette approximation!

[chatelot16]

oui c'est bien pour ca que je cherche des principes physique exact : je ne veut pas faire des calculs simplifié comme d'autres en font pour le chauffage qui menent a des conclusions absurdes

par example il y en a qui croient ou calculent que quand on double l'epaisseur de laine de verre ca divise par 2 la puissance perdue : je poserais bientot une autre question sur ce sujet car je suis sur qu'il y a une erreur ...

mais d'apres ces formules aussi bien pour le rayonement que pour la conduction il suffit de partager en 2 avec un film reflechissant la couche de vide pour diviser par 2 la perte de puissance : ca donne des idée , mais ca me parait encore trop beau ...