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Echauffement matériau soumis à un rayonnement



  1. #1
    Optimick

    Question Echauffement matériau soumis à un rayonnement

    Bonjour,

    je cherche à calculer l'échauffement d'un matériau, par exemple du PMMA (plastique transparent), soumis à un rayonnement solaire. Ce rayonnement contenant des IR, le materiau va s'échauffer en surface, puis par conduction, convection et rayonnement, la chaleur va s'étendre dans la masse et le systeme atteindra l'équilibre.
    Ce qui m'interresse, c'est la grandeur qui lie le rayonnement (W/m2) et l'échauffement de la surface.
    Je suis en thése en optique et je n'ai pas beaucoup de notions en thermique.
    pour les calculs: un metre cube de PMMA à l'air ambiant sans convection forcé.

    Merci d'avance

    -----


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  3. #2
    Chup

    Re : Echauffement matériau soumis à un rayonnement

    Bonjour,
    le problème est assez simple à modéliser, mais une solution analytique ne sera possible que pour des géométries particulières...
    Il s'agit d'un problème de diffusion de la chaleur (équation de diffusion dans le matériau) avec des conditions aux limites liées aux échanges en surface : flux de chaleur incident constant sur la face exposée au rayonnement, et pertes par convection/rayonnement sur toute la surface (on peut raisonnablement les modéliser par un seul terme proportionnel à la différénce de température entre la surface et l'air, le tout est d'avoir une idée de la valeur numérique du préfacteur mais à la température ambiante ca se trouve).

  4. #3
    Optimick

    Re : Echauffement matériau soumis à un rayonnement

    merci pour ta réponse chup...
    en fait une fois que je connaitrai l'interaction entre un flux
    IR(W/m2) et un matériau, je vais pouvoir commencer à calculer les pbs de conduction, convection, etc...
    Mais je suis bloqué car je n'arrive pas à trouver cet intéraction.
    La géometrie sera simple, c'est un cylindre éclairé sur sa tranche... comme une fibre optique. Peut être que d'ailleurs des études ont été faites sur l'échauffement des fibres plastiques...

  5. #4
    Chup

    Re : Echauffement matériau soumis à un rayonnement

    Je n'avais pas saisi que vous parliez de PMMA. Dans ce cas, on n'a pas un flux de chaleur incident mais une absorption dans le volume du tube (et pas seulement à la surface) et il ne mes semble pas qu'il soit nécessaire de connaître les détails du mécanisme physique. Dans le PMMA, la transmission reste relativement constante (92%) jusqu'à des longueurs d'ondes de l'ordre du micron. Les caractéristiques optiques du PMMA sont très bien connues...

  6. #5
    Florette

    Re : Echauffement matériau soumis à un rayonnement

    Bonjour,
    il y a la loi de Stefan sur le rayonnement du corps noir en equilibre thermodynamique local qui dit qu'un corps noir absorbe autant qu'il émet, et qu'il emet une puissance surfacique P=sigma*T^4 ou sigma est une constante qui vaut 5,67*10^-8W.m^-2.K^-4.
    Pour la conduction dans un solide il y a la loi de fourier qui dit que j=-lambda*grad(T) j est le vecteur densité de courant thermique et lambda une constante qui dépend du corps, et enfin la loi de Newton por la convection a l'interface solide fluide qui dit que P=h(Tf-Ts) avec P puissance surfacique et h constante de conducto convection.
    Bon courage

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Optimick

    Re : Echauffement matériau soumis à un rayonnement

    merci beaucoup pour ces précisions.. je vais réflechir autour de ces données et chercher des cours de thermique.
    Je vous tiendrai au courant lorsque j'aurai trouvé.

    Mic

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