Bonjour,
Je suis sur un problème d'un capteur à fil chaud en tungstène. Ces caractéristiques sont:
conductivité thermique = 174W/(m.°K)
chaleur massique = 130J/(Kg.°K)
masse volumique = 19250 Kg/m^3
résistance à 25°C = 9 ohms.
section 3/100 de mm
longueur l = 5cm
Je recherche la température à laquelle va s'élever ce filament lorsqu'il n'y a aucun déplacement d'air donc sans convection ou convection naturelle et conduction thermique.
Merci d'avance.
Envoyé par velocripas
Salut,
alors d'abord quelques remarques :
la résistance à 25°C ne sert pas à grand chose, car le fil va certainement être à plus de 25°C ! il faudrait avoir la loi R(T) pour pouvoir faire une application plus précise...
ensuite la conduction thermique n'est pas liée à un mouvement d'air à l'échelle macroscopique, donc même sans déplacement d'air celle-ci est à prendre en compte...(même si le gradient de température ainsi formé va entraîner une convection de par la différence de masse volumique engendrée à la moindre perturbation)...de plus ca sera encore différent si ton fil est enfermé dans une ampoule, car on aura des interfaces supplémentaires...
enfin, la température atteinte dépend entièrement de la tension (et donc de l'intensité au travers de la résistance) appliquée aux bornes de ton fil...
enfin, n'oublions pas qu'un filament d'ampoule dans l'air, ca fait plutot mauvais ménage à haute température !
maintenant une méthode pour essayer de résoudre ton problème :
on cherche ce qui se passe à l'équilibre thermique, donc quand la puissance thermique produite par le fil est égale à la puissance thermique échangée au niveau de l'interface fil-air...il ne reste qu'à traduire cela !
par contre, il ne faut pas oublier qu'une partie de l'énergie est dissipée par rayonnement, et donc que si on en tient pas compte, on surestime cette température...(surtout si le fil commence à rougeoyer....)
Merci ALIEN49,
Cela ne m'avance pas énormément car pour une puissance de 0.25W fourni à mon filament, je trouve une élevation de température de:
DeltaT=Rth*P = longueur/(conductvité thermique * Surface)*P : même pas 1°C.
Je ne voit pas mon erreur.
merci
le problème vient du fait que dans la formule que tu utilises, ce n'est pas la longueur mais l'épaisseur qui intervient...
après quelques réflexions, je pense que l'on peut estimer la température en faisant l'hypothèse que la température de l'air est constante (de par la grande quantité d'air dans l'atmosphère, en supposant qu'à chaque instant le champ de température y est uniforme (et donc à l'interface fil-air l'air y impose sa température)), que la température ne dépend pas de l'abscisse du fil, et que la température cherchée est celle au centre du fil.
Alors dans la formule que tu utilises, l'épaisseur devient la rayon du fil, la surface devient la surface du cylindre correspondant, et normalement avec ca on trouve un delta T dans les 95K.
Après on peut toujours affiner un prenant une épaisseur d'air qui sera échauffée, et donc on aura T0 la température loin du fil (à l'interface atmosphère-couche d'air), T1 la température de l'interface fil-couche d'air, et Tfil la température au centre du fil....enfin après on peut toujours affiner de plus en plus le modèle....tout dépend si on cherche un ordre de grandeur où un résultat plus précis....mais en tout état de cause, on aura toujours qu'une approximation car la totalité des phénomènes entrant en jeu est quasi impossible à prendre en compte...
Merci
Cordialement
Bonjour,
Je suis un élève ingénieur qui effectue son PFE intitulé l'étude expérimentale d'un anémomètre à fil chaud,
cependant, étant donné que la bobine de tungstène est trop chère (environ 200$) et que la procédure de soudure est trop délicate, je me suis dis
si on pouvait remplacer le fil chaud par une ampoule, cependant je dois chercher la bonne ampoule et faire l'étude nécessaire pour effectuer l'identification.
mais je suis perdu, je sais pas par où commencer. Si vous pouvez m'éclaircir la situation, ça sera parfait.
Merci.
Bonjour
Il ne faut pas utiliser une ampoule: La variation d'énergie dissipée ne serait jamais perceptible sur l'intensité qui passe dans le filament.
Il faut plutôt utiliser une CTN, et la chauffer de quelques degrés seulement.
Bonjour, merci pour votre réponse mais ça résout pas le problème, car il nous faut un fil chaud donc il nous faut le filament de l'ampoule, reste à étudier son
comportement avec le courant et la vitesse pour juger.
c'est ce que je veux faire mais je sais pas par où commencer.
Merci
Dans ce cas tu peux utiliser a peu près n'importe quel métal (fil de fer, cuivre, nichrome...). Toutefois (au risque de me répéter) les anémomètres à fil chaud utilisent des composants semi-conducteurs et pas des fils métalliques chauds pour une raison simple: La variation du coefficient d'échange est trop faible pour pouvoir être détectée avec un fil métallique qui a un coefficienttrop petit, sauf si tu chauffes ton fil à haute température, mais à ce moment la partie rayonnée deviendra grande devant la convection, et tu ne pourra rien mesurer non plus.
Merci, mais ça m'aide pas trop.
Généralement, le fil chaud est en tungstène (d=5um, l=2mm), l'ampoule a incandescence utilise aussi le fil de tungstène, reste a étudier son comportement
suite à l'injection du courant et à la variation de vitesse pour étudier plus tard sa réponse en fréquence.
Comment pourrais je procéder?
Je ne sais pas si on parle de la même chose; j'ai justement un anémomètre à fil chaud juste à coté de moi : La sonde est une résistance variable en forme de petit bulbe, ce n'est pas à proprement parler un "fil". C'est un appareil de ce type : http://www.manutan.fr/anemometre-tes...08148-750.html
Ce type d'anémomètre mesure la puissance dissipée pour maintenir la sonde à une certaine température. L'appareil en déduit le coefficient d'échange convectif, et remonte à la vitesse de l'air. Si ton filament est dans une ampoule comment veux tu qu'il détecte une variation de convection ?
Par ailleurs que veux tu dire en parlant de variation de vitesse et de réponse en fréquence ? Les éléments de mesure de ce type d'anémomètre sont alimentés en continu régulé.
Merci, moi je dispose d'un anémomètre DANTEC 54T30, mais j'ai pas le senseur " le fil chaud", je pense à remplacer le fil chaud par une ampoule brisée avec un fil de tungstène. Cependant je devrai faire l'étude théorique nécessaire pour pouvoir l’introduire dans le pont de Wheatstone de l’anémomètre.
Mon problème c'est que je sais par où commencer pour faire cette étude.
