Bonjour à tous,
pour l'un de mes projets, j'aurais besoin d'une plaque d'un matériau qui me permettrait de stopper une partie du transfert de châleur à travers celle-ci.
Donc en fait d'un coté j'ai une plaque d'aluminium à 250°C environ et je voudrais avoir une température d'environ 100°C de l'autre côté de mon "isolant". Auriez-vous une idée du matériau que je pourrais utiliser pour réduire la température entre ces deux parties de mon système?
Merci d'avance pour votre aide.
Max
Bonjour.
L'amiante?
Plus sérieusement, ça dépend de l'épaisseur de l'isolant et du prix que vous êtes prêt à payer, ainsi de savoir s'il faut donner une "forme" à l'isolant.
Ça dépend aussi de la position de la plaque externe: horizontale, verticale?
Au revoir.
Bonjour
Ça dépend aussi et surtout de ce qui se trouve en contact avec "l'extérieur" (de l'air calme, agité, de l'eau, une matière solide quelconque).
Merci pour vos réponses.
Je voudrais donc un isolant qui me permettrait de séparer deux plaques d'aluminium. Ces deux plaques seraient donc collées (en tout cas en contact) de part et d'autre de la plaque isolante. L'une des plaques serait chauffée à 250°C environ et je voudrais que l'autre plaque atteigne entre 100 et 150°C par transfert thermique à travers mon "isolant".
L'épaisseur doit être la plus limitée possible et le prix n'a pas d'importance pour le moment, je voudrais juste des idées de matériau (Solide, liquide ou même gazeux) que je pourrais placer entre ces deux plaques d'alu.
J'espère que c'est un peu plus clair et que vous aurez des idées
Merci de votre aide en tout cas!
Maxime
Bonjour
Non, ce n'est toujours pas suffisant. Cette plaque à 100°C fait quelle épaisseur, et qu'est ce qu'il y a de l'autre coté ?
Bonjour,
Cette plaque fais quelques millimètres d'épaisseur. De l'autre côté il y a de l'air, la temperature de la plaque doit juste être aux alentours de 100°C. Cette température est mesurée directement sur la plaque. J'ajouterai plus tard un shéma un peu plus précis et si vous voulez d'autres informations.
Avez-vous déjà quelques idées à développer?
Dans les magasins de bricolage, on trouve des plaques d'un truc qui doit être de la laine de roche collée sur de l'aluminium d'un côté. Ca sert à protéger les objets quand on soude à côté. Ca résiste à la flamme d'un chalumeau et ça devrait te convenir.
Merci jeanpaul! Si d'autres idées surviennent je suis prenneur et je vous tiens au courant des résultats!
Il manque encore quelques données et je pourrais te répondre:Envoyé par Jeanpaul
- Quelle est l'orientation de cette plaque (verticale, horizontale, dirigée vers le bas ?)
- Quelle est la taille de la plaque ?
- Quelles sont les caractéristiques de l'environnement (air calme ou agité, température) ?
Ok, pour te répondre:
Orientation verticale, surface: environ 500 cm² et air calme environnant à température ambiante 25°C.
Pourrais-tu aussi m'expliquer les raisons de ton choix?
Merci encore pour ton aide!
Maxime
un bref calcul en considérant de l'air à 20 °C de l'autre côté de la plaque et un coefficient d'échange h=6,8 Wm-2K-1 m'indique qu'une épaisseur de 5 mm de laine de verre pourrait convenir
L'orientation et la température ambiante permettent de déterminer le coefficient de convection et de rayonnement.
Si la plaque d'alu externe est peinte elle dissipera environ 55W, avec un coefficient d'échange de 14W/m².°C.
Si la plaque est en alu polie elle dissipera environ 25W, avec un coefficient d'échange global de 6.7W/m².°C
Il ne te reste plus qu'à aller sur cette page:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Conduct...3%A9_thermique
Si par exemple je veux isoler avec du bois de chêne, avec la condition n°1 (55W dissipé sur 0.05m²) je trouve une épaisseur de (0.16 * S *Dt) / flux = 0.011m
Bonjour,
Je me permets de poster ici car mon sujet est similaire (un petit peu plus complexe j'ai l'impression) :
J'ai une cuve en acier (3mm d'épaisseur) pleine d'huile à 160°C dont je veux isoler le flan (coté vertical de 2.5m² de surface) pour arriver à une température ext de 40°C (pour ne pas se bruler en la touchant).
Je couvrirais mon isolant d'un carter extérieur en acier de 2mm d'épaisseur. La température ext est ambiante, disons donc 20°C (air calme - dans un atelier).
Étant donné que la température est assez élevée, je penche pour de la laine de roche (peut-être à tort).
Question : quelle épaisseur de laine de roche dois-je mettre ?
(la méthode de calcul m'intéresse autant que la valeur en elle même...)
J'espère n'oublier aucune donnée...
Merci d'avance pour vos réponses et bonne soirée,
Fred
Ton truc, c'est une friteuse, tu n'as qu'à copier ce qui se fait dans le commerce.
Pour être politiquement correct : "faire du reverse engineering".
Bonjour
Les conditions sont sensiblement les mêmes qu'avec l'exemple précédent, donc il suffit de remplacer avec tes valeurs.
Il y a toutefois un détail important à ne pas négliger: Les isolants de type laine ne sont efficaces que si ils sont secs. Si de l'huile arrive à couler dans l'interstice la fonction isolante ne sera plus assurée.
Merci pour vos réponses.
Oui, pour de très grosses frites...
J'avoue n'avoir essayé que très rapidement...Les conditions sont sensiblement les mêmes qu'avec l'exemple précédent, donc il suffit de remplacer avec tes valeurs.. Je me demande juste 2 choses :
- le rôle de l'huile (sa conductivité)
- l'intérêt de la surface de paroi pour mon cas. En effet, si on réfléchit sur une surface infiniment grande, j'aurai besoin de la même épaisseur de laine. Me trompe-je?
D'autre part, la réflexion "forte chaleur + pas beaucoup de place disponible = laine de roche plutôt que laine de verre" vous semble-t-elle cohérente?
La cartérisation sera imposante...Il y a toutefois un détail important à ne pas négliger: Les isolants de type laine ne sont efficaces que si ils sont secs. Si de l'huile arrive à couler dans l'interstice la fonction isolante ne sera plus assurée.
Merci encore et d'avance,
Fred
On peut négliger les phénomènes de convection interne, car le coefficient sera grand devant le coefficient de conduction à travers l'isolant.J'avoue n'avoir essayé que très rapidement...
- le rôle de l'huile (sa conductivité)
Je ne comprend pas ce que tu veux dire.- l'intérêt de la surface de paroi pour mon cas. En effet, si on réfléchit sur une surface infiniment grande, j'aurai besoin de la même épaisseur de laine. Me trompe-je?
La laine de roche a sensiblement le même coefficient de conductivité que la laine de verre, ça ne fera pas vraiment de différence. De toute façon l'épaisseur sera faible.D'autre part, la réflexion "forte chaleur + pas beaucoup de place disponible = laine de roche plutôt que laine de verre" vous semble-t-elle cohérente?
Bonjour,
Comment expliquer ? Si je considère un mur infiniment grand (disons 1km x 1km), la température de ma surface d'acier sera la même que si mon mur fait 1cm x 1cm. Si oui, alors la surface du mur ne devrait pas intervenir dans le calcul.Citation:
- l'intérêt de la surface de paroi pour mon cas. En effet, si on réfléchit sur une surface infiniment grande, j'aurai besoin de la même épaisseur de laine. Me trompe-je?
Je ne comprend pas ce que tu veux dire.
Ce que je veux dire par là, c'est que ce qui intervient dans le calcul (mais je peux me planter...), c'est :
- La T°C du contenu de ma cuve.
- Les couches d'isolation (épaisseur, matériaux. Ici : acier 3mm - laine Xmm - acier 2mm). Au passage, je peux négliger l'acier.
- La pente du mur à isoler (ici : vertical)
- Le brassage de l'air à l'extérieur (ici : dans un atelier donc air "statique").
Or dans le calcul mentionné sur cette page, la surface apparait.
En écrivant cela, je pense que je comprend mon erreur : ce qui est important en fait, c'est le rapport entre la surface en contact avec l'huile chaude et celle en contact avec l'air (dans mon cas : Shuile / Sair = 1).
J'espère être clair mais c'est le matin...
Je me mets dans les calculs.
Fred
Peux-tu me dire, stp, comment je peux obtenir ces valeurs pour mon cas : acier vertical peint (le cas acier poli sera intéressant pour moi aussi). J'ai googlisé mais pas trouvé.L'orientation et la température ambiante permettent de déterminer le coefficient de convection et de rayonnement.
Si la plaque d'alu externe est peinte elle dissipera environ 55W, avec un coefficient d'échange de 14W/m².°C.
Si la plaque est en alu polie elle dissipera environ 25W, avec un coefficient d'échange global de 6.7W/m².°C
Merki d'avance,
Fred
Non tu as raison de poser la question, la surface (ou plutôt la hauteur) intervient en effet. Si celle ci est très petite le mouvement de convection ne va pas s'établir de la même façon que si la surface est grande ; il faut donc la prendre en compte.
Si tu veux que je te donne un coefficient assez précis il faudrait me donner les dimensions de cette cuve, mais en réalité ce n'est pas véritablement utile; ce coefficient va varier en gros de 7 à 15 W/m².°C, et si tu fais le calcul pour ces 2 cas extrêmes tu te rendra compte que l'épaisseur d'isolant varie peu.
Très honnêtement, je n'en connais pas encore les dimensions (conception en cours).
Super, je fais ça. merci beaucoup., mais en réalité ce n'est pas véritablement utile; ce coefficient va varier en gros de 7 à 15 W/m².°C, et si tu fais le calcul pour ces 2 cas extrêmes tu te rendra compte que l'épaisseur d'isolant varie peu.
bonjour,
selon moi on peut écrire phi/S=he(Tp-Te) et phi/S=(Ti-Te)/(1/hi+e1/l1+e2/l2+e3/l3+1/he) ou l1=l3=conductivité d l'acier=46Wm-1K-1 l2=conductivité de la laine de verre =0,04 wm-1K-1 Ti=température de l'huile Te=température externe e1,e2,e3 les épaisseurs de matériaux he coefficient de convection externe qu'on peut prendre à 12,7 Wm-1K-2 si on néglige hi la convection dans l'huile j'obtiens une épaisseur de e2=18,9 mm
Ça n'a pas de sens d'annoncer une épaisseur à 0.1mm près sachant que tu négliges certains paramètres et que les coefficients d'échange sont toujours assez approximatifs (typiquement à 10 à 30%).
Salut,
Merci pour ce calcul, j'avoue que je coinçais sur le calcul de phi.
Par contre, c'est quoi Tp ?
Et autre remarque : Quand les gens vont poser leur main sur la paroi, la température va monter en flèche là où ils posent la main ? Je ferais sans doute mieux de choisir une épaisseur de 50mm pour être tranquille (et aller dans le sens de Dudulle sur les approximations).
Qu'en pensez-vous?
Dernière question : Etant donné qu'on néglige ici la convection de l'huile, cela veut bien dire que la même épaisseur permettra d'isoler un zone contenant de l'air à 160°C (chauffé par la cuve - dont le dessus donnera sur cette zone sans isolation entre les deux - et un dispositif de chauffage de l'air).
Merci d'avance,
Fred
C'est bon, je viens de comprendre : Tp = température de paroi = 40°, Te = Température ext = 20°... La première équation correspond aux pertes d'énergies de la surface ext par convection, alors que la deuxième décrit l'action de l'isolation en elle-même.Par contre, c'est quoi Tp ?
Désolé d'avoir mis du temps à comprendre, on est lundi matin.
bonjour,
Dans la formule citée Tp est la température de paroi externe désirée(40 °C) dans ton cas je crois.
J'ai pas bien compris ce qu'il y a au dessus de ta cuve -est elle à l'air libre?
sinon si tu as de la marge tu peux prendre une épaisseur plus importante en faisant des calculs extrêmes comme le propose dudulle!
En fait, il faut voir ma cuve comme une friteuse qui aurait sur le dessus une zone d'air elle aussi calorifugée et chauffée pour garder 160°C ici aussi. Je me retrouve donc avec une cuve avec moitié huile, moitié air, les deux à 160°. J'espère que c'est un peu plus clair. Je vais mettre les calculs sous excel pour optimiser un peu mon affaire. Par contre, j'aurai voulu trouver le coeff de convection huile/acier mais je ne le trouve pas (pour m'assurer que cet action est négligeable).
bonjour,
si j'ai bien compris du côté du couvercle en interne il y a de l'air dans ce cas il faut remplacer le 1/hi par un 1/hair avec h air pour de l'air à 160 °C.je vais regarder si je trouve une valeur pour la convection huile/acier.Ce qui faut voir ici c'est que l'on a fait un calcul monodimensionnel si on voulait un calcul plus précis il faudrait faire un calcul bidimensionnel car je suppose que ta cuve est cylindrique auquel cas il faudrait le diamètre et la hauteur de la cuve
C'est sympa. En même temps, vu que je compte prendre de la marge (50mm ald 20mm), je pense que je ne cours pas de risque de ce coté là. Ce qui me fait peur, c'est les ponts thermiques. Existe-t-il un moyen industriel (autre que le bois - qui risque de mal vieillir aux vues de l'environnement) pour limiter ce pb (plastique à faible conductivité, méthodes d'assemblage...).
Merci encore pour le coup de main très efficace.
Fred
Bonjour
La convection huile/métal est très variable en fonction de la viscosité et de la température; tu peux prendre une fourchette entre 10 à 100W/m².°C, mais en réalité ça n'a pas beaucoup d'importance.
Si on fait le bilan des résistances thermiques on a dans l'ordre huile vers air:
- La convection huile/métal = de 0.01 à 0.1
- La conduction à travers le métal = environ 7E-5
- La conduction à travers l'isolant = ?
- La conduction à travers le métal = environ 4E-5
- La convection métal/air (le seul coefficient qu'il faut calculer avec un peu de précision) = 0.16 (Inox alimentaire poli = cas le plus défavorable).
On veux 40°C en température de paroi, avec 20°C ambiant; avec une résistance thermique de 0.16 ça nous donne un flux de 125W/m²
On en déduit la résistance thermique de tout le sandwich : (160-20)/125 = 1.12
Si je prend la valeur minimale pour la convection huile/métal je trouve une résistance thermique de 1.12- (0.01+7E-5+4E-5+0.16) = 0.95, ou 4.2cm de laine de verre.
Si je prend la valeur maxi je trouve 0.86, soit 4.7cm de laine de verre...
