Transfert thermique

[invite245be881]

Bonjour,
Je dois résoudre le probleme suivant :

Un gaz à -100°C passe dans une conduite en acier à 20°C pendant 1s.

A quel température est le gaz à la sortie de la conduite?

Merci d'avance cordialement;

Pading
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[invitec336fcef]

Bonjour,

il manque quelques données, dont la principale me semble : Quel est le gaz en question ?

A priori, si la vitesse du gaz est faible (et la conduite infiniment longue), on peut considérer le problème comme stationnaire et utiliser une équation de la chaleur dans le gaz pout calculer le profil de température. On considère que le gaz directement en contact avec la paroi est à 20°C, pour les conditions aux limites.

Il faut également savoir si la température est stable pour la conduite, ou alors si elle décroit en même temps que le gaz chauffe. Autrement dit, doit-on tenir compte de la convection ?

Et après.... on résout... Au boulot.

[invite245be881]

Merci tout d'abord pour ta première réponse
Voici les données que tu souhaitais :
le gaz considéré est de l'oxygène pur
la vitesse du gaz est de 20m/s
la longeur la conduite est 3m

Je pensais considérer la temperature de la conduite comme stable.

Question suite à ta remarque "doit-on tenir compte de la convection ?
":
Ce n est pas que de la convection?

Merci d'avance

Pading

[invitec336fcef]

Oui dans ce cas, oui car la vitesse de l'écoulement n'est plus négligeable, et je suppose de prime abord que l'écoulement est laminaire ?

Dans ce cas, il faut faire un bilan d'énergie sur un volume fluide par exemple. Mais il faut les données sur le coefficient de convection.

++

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitebfa06694]

bonsoir,

quelques éléments :
1/ vérifier que l'écoulement est laminaire ou turbulent (ou de transition) : calculer le nombre de Reynolds
2/ compte tenu de l'écoulement, choisir la corrélation d'échange adaptée (fonction de la cote si on veut faire l'intégrale ou la valeur moyennée sur la longueur si on est moins courageux) : Nusselt = fonction (Reynolds, Prandtl)
3) faire le bilan d'énergie sur la tuyauterie

[invite245be881]

Bonjour;
merci pour vos réponses.

L'écoulement est turbulent ( Re = 10^5 environ).

Concernant le nombre de nusselt :
J ai trouvé sur wikipedia la correlation de Dittus boelter (pour des régime turbulent)
Nu = 0.0243Re^0.8.Pr^n
avec n =0,4 pour un chauffement ( 0,3 pour un refroidissement)
Pr =nombre de Prandtl =0,74 pour de l'oxygène.
On a donc pour mon cas :
Nu=215,5 environ


Merci pour votre aide

[invite245be881]

Re bonjour

J'ai poursuivi le calcul :
J'ai la viscosité dynamique , mu = 1,7*10^(-4) poise [g/(cm*s)]
cp=0,9158 J/(g*K) (issue de table que j'ai dans mon école)

D'ou le coefficient de conductivité thermique lambda :
lambda= (mu*cp)/Pr =(1,7*10^(-4) *0,9158 )/0,74
lambda= 2,1*10^(-4)W/(cm*K)

On peut alors calculer le coefficient de transfert thermique :
h=(Nu*lambda)/Lc
h=(215,5*2.1*10^(-4))/300=1,51*10^(-4) W/K

J ai pris LC = 300 cm la longeur de la conduite (en cm à cause des unité de lambda).

Est ce que la longeur caractéristique est bien la longeur de la conduite (ou bien le diametre)?


J'attaque le bilan d'énergie...

Merci d'avance pour votre réponse concernant Lc